Ирина Сергеевна Козлова

Информатика: конспект лекций

Условные обозначения

АЛУ – арифметико-логическое устройство.

АСУ – автоматизированные системы управления.

АЦП – аналого-цифровые преобразователи.

БИС – большая интегральная схема.

ВЗУ – внешнее запоминающее устройство.

ЗУ – запоминающее устройство.

ИПС – информационно-поисковые системы.

НЖМД – накопитель на жестких магнитных дисках.

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство.

ОП – оперативная память.

ОС – операционная система.

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство.

ПК – персональные компьютеры.

ППО – прикладное программное обеспечение.

ППП – пакет прикладных программ.

САПР – система автоматизированного проектирования.

СУБД – система управления базами данных.

УУ – устройство управления.

ЦП – центральный процессор.

ЦАП – цифроаналоговые преобразователи.

ЭВМ – электронно-вычислительные машины.

Тема 1

Общие теоретические основы информатики

1.1. Понятие информатики

Информатика (от фр. information – информация + automatique – автоматика) обладает широчайшим диапазоном применения. Основными направлениями этой научной дисциплины являются:

• разработка вычислительных систем и программного обеспечения;

• теория информации, которая изучает процессы, основанные на передаче, приеме, преобразовании и хранении информации;

• методы, которые позволяют создавать программы для решения задач, требующих определенных интеллектуальных усилий при использовании их человеком (логический вывод, понимание речи, визуальное восприятие и др.);

• системный анализ, состоящий в изучении назначения проектируемой системы и в определении требований, которым она должна соответствовать;

• методы анимации, машинной графики, средства мультимедиа;

• телекоммуникационные средства (глобальные компьютерные сети);

• различные приложения, которые используются в производстве, науке, образовании, медицине, торговле, сельском хозяйстве и др.

Чаще всего считают, что информатика состоит из двух видов средств:

1) технических – аппаратуры компьютеров;

2) программных – всего разнообразия существующих компьютерных программ.

Иногда выделяют еще одну основную ветвь – алгоритмические средства.

В современном мире роль информатики огромна. Она охватывает не только сферу материального производства, но и интеллектуальную, духовную стороны жизни. Увеличение объемов производства компьютерной техники, развитие информационных сетей, появление новых информационных технологий значительно влияют на все сферы общества: производство, науку, образование, медицину, культуру и т. д.

1.2. Понятие информации

Слово «информация» в переводе с латинского означает сведения, разъяснения, изложение.

Информацией называются сведения об объектах и явлениях окружающего мира, их свойствах, характеристиках и состоянии, воспринимаемые информационными системами. Информация является характеристикой не сообщения, а соотношения между сообщением и его анализатором. Если отсутствует потребитель, хотя бы потенциальный, говорить об информации не имеет смысла.

В информатике под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, образов и звуков и т. п.), которые несут смысловую нагрузку и представлены в понятном для компьютера виде. Подобный новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объем сообщения.

1.3. Система кодирования информации

Кодирование информации применяют для унификации формы представления данных, которые относятся кразличным типам, в целях автоматизации работы с информацией.

Кодирование – это выражение данных одного типа через данные другого типа. Например, естественные человеческие языки можно рассматривать как системы кодирования понятий для выражения мыслей посредством речи, к тому же и азбуки представляют собой системы кодирования компонентов языка с помощью графических символов.

В вычислительной технике применяется двоичное кодирование. Основой этой системы кодирования является представление данных через последовательность двух знаков: 0 и 1. Данные знаки называются двоичными цифрами (binary digit), или сокращенно bit (бит). Одним битом могут быть закодированы два понятия: 0 или 1 (да или нет, истина или ложь и т. п.). Двумя битами возможно выразить четыре различных понятия, а тремя – закодировать восемь различных значений.

Наименьшая единица кодирования информации в вычислительной технике после бита – байт. Его связь с битом отражает следующее отношение: 1 байт = 8 бит = 1 символ.

Обычно одним байтом кодируется один символ текстовой информации. Исходя из этого для текстовых документов размер в байтах соответствует лексическому объему в символах.

Более крупной единицей кодирования информации служит килобайт, связанный с байтом следующим соотношением: 1 Кб = 1024 байт.

Другими, более крупными, единицами кодирования информации являются символы, полученные с помощью добавления префиксов мега (Мб), гига (Гб), тера (Тб):

1 Мб = 1 048 580 байт;

1 Гб = 10 737 740 000 байт;

1 Тб = 1024 Гб.

Для кодирования двоичным кодом целого числа следует взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока частное не будет равно единице. Совокупность остатков от каждого деления, которая записывается справа налево вместе с последним частным, и будет являться двоичным аналогом десятичного числа.

В процессе кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно использовать 8 разрядов двоичного кода (8 бит). Применение 16 бит позволяет закодировать целые числа от 0 до 65 535, а с помощью 24 бит – более 16,5 млн различных значений.

Для того чтобы закодировать действительные числа, применяют 80-разрядное кодирование. В этом случае число предварительно преобразовывают в нормализованную форму, например:

2,1427926 = 0,21427926 ? 101;

500 000 = 0,5 ? 106.

Первая часть закодированного числа носит название мантиссы, а вторая часть – характеристики. Основная часть из 80 бит отводится для хранения мантиссы, и некоторое фиксированное число разрядов отводится для хранения характеристики.

1.4. Кодирование текстовой информации

Текстовую информацию кодируют двоичным кодом через обозначение каждого символа алфавита определенным целым числом. С помощью восьми двоичных разрядов возможно закодировать 256 различных символов. Данного количества символов достаточно для выражения всех символов английского и русского алфавитов.

В первые годы развития компьютерной техники трудности кодирования текстовой информации были вызваны отсутствием необходимых стандартов кодирования. В настоящее время, напротив, существующие трудности связаны с множеством одновременно действующих и зачастую противоречивых стандартов.

Для английского языка, который является неофициальным международным средством общения, эти трудности были решены. Институт стандартизации США выработал и ввел в обращение систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange – стандартный код информационного обмена США).

Для кодировки русского алфавита были разработаны несколько вариантов кодировок:

1) Windows-1251 – введена компанией Microsoft; с учетом широкого распространения операционных систем (ОС) и других программных продуктов этой компании в Российской Федерации она нашла широкое распространение;

2) КОИ-8 (Код Обмена Информацией, восьмизначный) – другая популярная кодировка российского алфавита, распространенная в компьютерных сетях на территории Российской Федерации и в российском секторе Интернет;

3) ISO (International Standard Organization – Международный институт стандартизации) – международный стандарт кодирования символов русского языка. На практике эта кодировка используется редко.

Ограниченный набор кодов (256) создает трудности для разработчиков единой системы кодирования текстовой информации. Вследствие этого было предложено кодировать символы не 8-разрядными двоичными числами, а числами с большим разрядом, что вызвало расширение диапазона возможных значений кодов. Система 16-разрядного кодирования символов называется универсальной – UNICODE. Шестнадцать разрядов позволяет обеспечить уникальные коды для 65 536 символов, что вполне достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков.

Несмотря на простоту предложенного подхода, практический переход на данную систему кодировки очень долго не мог осуществиться из-за недостатков ресурсов средств вычислительной техники, так как в системе кодирования UNICODE все текстовые документы становятся автоматически вдвое больше. В конце 1990-х гг. технические средства достигли необходимого уровня, начался постепенный перевод документов и программных средств на систему кодирования UNICODE.

1.5. Кодирование графической информации

Существует несколько способов кодирования графической информации.

При рассмотрении черно-белого графического изображения с помощью увеличительного стекла заметно, что в его состав входит несколько мельчайших точек, образующих характерный узор (или растр). Линейные координаты и индивидуальные свойства каждой из точек изображения можно выразить с помощью целых чисел, поэтому способ растрового кодирования базируется на использовании двоичного кода представления графических данных. Общеизвестным стандартом считается приведение черно-белых иллюстраций в форме комбинации точек с 256 градациями серого цвета, т. е. для кодирования яркости любой точки необходимы 8-разрядные двоичные числа.

В основу кодирования цветных графических изображений положен принцип разложения произвольного цвета на основные составляющие, в качестве которых применяются три основных цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue). На практике принимается, что любой цвет, который воспринимает человеческий глаз, можно получить с помощью механической комбинации этих трех цветов. Такая система кодирования называется RGB (по первым буквам основных цветов). При применении 24 двоичных разрядов для кодирования цветной графики такой режим носит название полноцветного (True Color).

Каждый из основных цветов сопоставляется с цветом, дополняющим основной цвет до белого. Для любого из основных цветов дополнительным будет являться цвет, который образован суммой пары остальных основных цветов. Соответственно среди дополнительных цветов можно выделить голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Принцип разложения произвольного цвета на составляющие компоненты используется не только для основных цветов, но и для дополнительных, т. е. любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющей. Этот метод кодирования цвета применяется в полиграфии, но там используется еще и четвертая краска – черная (Black), поэтому эта система кодирования обозначается четырьмя буквами – CMYK. Для представления цветной графики в этой системе применяется 32 двоичных разряда. Данный режим также носит название полноцветного.

Приуменьшении количества двоичных разрядов, применяемых для кодирования цвета каждой точки, сокращается объем данных, но заметно уменьшается диапазон кодируемых цветов. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами носит название режима High Color. При кодировании графической цветной информации с применением 8 бит данных можно передать только 256 оттенков. Данный метод кодирования цвета называется индексным.

1.6. Кодирование звуковой информации

В настоящий момент не существует единой стандартной системы кодирования звуковой информации, так как приемы и методы работы со звуковой информацией начали развиваться по сравнению с методами работы с другими видами информации самыми последними. Поэтому множество различных компаний, которые работают в области кодирования информации, создали свои собственные корпоративные стандарты для звуковой информации. Но среди этих корпоративных стандартов выделяются два основных направления.

В основе метода FM (Frequency Modulation) положено утверждение о том, что теоретически любой сложный звук может быть представлен в виде разложения на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот. Каждый из этих гармонических сигналов представляет собой правильную синусоиду и поэтому может быть описан числовыми параметрами или закодирован. Звуковые сигналы образуют непрерывный спектр, т. е. являются аналоговыми, поэтому их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняется с помощью специальных устройств – аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Обратное преобразование, которое необходимо для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, производится с помощью цифроаналоговых преобразователей (ЦАП). Из-за таких преобразований звуковых сигналов возникают потери информации, которые связаны с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи с помощью метода FM обычно получается недостаточно удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окраской, характерной для электронной музыки. При этом данный метод обеспечивает вполне компактный код, поэтому он широко использовался в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.

Основная идея метода таблично-волнового синтеза (Wave-Table) состоит в том, что в заранее подготовленных таблицах находятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов. Данные звуковые образцы носят название сэмплов. Числовые коды, которые заложены в сэмпле, выражают такие его характеристики, как тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые компоненты среды, в которой наблюдается звучание, и другие параметры, характеризующие особенности звучания. Поскольку для образцов применяются реальные звуки, то качество закодированной звуковой информации получается очень высоким и приближается к звучанию реальных музыкальных инструментов, что в большей степени соответствует нынешнему уровню развития современной компьютерной техники.

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;

• карманный ПК (электронный органайзер), не превосходящий по размерам калькулятор, клавиатурный или бесклавиатурный, по своим функциональным возможностям похож на ноутбук;

• сетевой ПК – компьютер для делового применения с минимальным набором внешних устройств. Поддержка работы и установка программного обеспечения осуществляются централизованно. Его также применяют для работы в вычислительной сети и для функционирования в автономном режиме;

• терминал – устройство, применяемое при работе в автономном режиме. Терминал не содержит процессора для выполнения команд, он выполняет только операции по вводу и передаче команд пользователя другому компьютеру и выдаче пользователю результата.

Рынок современных компьютеров и число выпускаемых машин определяются рыночными потребностями.

1.12. Структура современных вычислительных систем

В структуре сегодняшнего ПК типа IBM PC выделяют несколько основных компонент:

• системный блок, организующий работу, обрабатывающий информацию, производящий расчеты, обеспечивающий связь человека и ЭВМ. В состав системного блока ПК входит системная плата, динамик, вентилятор, источник питания, два дисковода;

• системная (материнская) плата, представляющая собой несколько десятков интегральных схем разного назначения. Интегральная схема основана на микропроцессоре, который предназначен для выполнения вычислений по хранящейся в запоминающем устройстве программе и общего управления ПК. Скорость действия ПК зависит от скорости работы процессора;

• память ПК, которая делится на внутреннюю и внешнюю: а) внутренняя (основная) память – это запоминающее устройство, связанное с процессором и предназначенное для хранения используемых программ и данных, которые участвуют в вычислениях. Внутренняя память подразделяется на оперативную (оперативное запоминающее устройство – ОЗУ) и постоянную (постоянное запоминающее устройство – ПЗУ). Оперативная память предназначена для приема, хранения и выдачи информации, а постоянная – для хранения и выдачи информации; б) внешняя память (внешнее запоминающее устройство – ВЗУ) применяется для размещения больших объемов информации и обмена ею с оперативной памятью. По конструкции ВЗУ отделены от центральных устройств ПК;

• аудиоплата (аудиокарта), используемая для воспроизведения и записи звука;

• видеоплата (видеокарта), обеспечивающая воспроизведение и запись видеосигнала.

К внешним устройствам ввода информации в ПК относятся:

а) клавиатура – совокупность датчиков, которые воспринимают давление на клавиши и замыкают некоторую электрическую цепь;

б) мышь – манипулятор, упрощающий работу с большинством компьютеров. Различают механические, оптико-механические и оптические мыши, а также проводные и беспроводные;

в) сканер – устройство, которое позволяет ввести в компьютер в графическом виде текст, рисунки, фотографии и др.

Внешними устройствами вывода информации являются:

а) монитор, используемый для вывода на экран различного вида информации. Размер экрана монитора измеряется в дюймах как расстояние между левым нижним и правым верхним углами экрана;

б) принтер, применяемый для печати подготовленного на компьютере текста и графики. Существуют матричные, струйные и лазерные принтеры.

Внешние устройства ввода применяются для того, чтобы информация, которой обладает пользователь, стала доступна для компьютера. Основным назначением внешнего устройства вывода является представление имеющейся информации в виде, доступном для пользователя.

Тема 2

Компьютерные технологии обработки информации

2.1. Классификация и устройство компьютеров

Компьютер (от англ. computer – вычислитель) – это программируемое электронное устройство, которое способно обрабатывать информацию, производить вычисления и выполнять другие задачи. Компьютеры подразделяют на два основных типа:

1) цифровые, оценивающие данные в форме числовых двоичных кодов;

2) аналоговые, анализирующие непрерывно меняющиеся физические величины, которые являются аналогами вычисляемых величин.

В настоящее время под словом «компьютер» понимают именно цифровой компьютер.

Основу компьютеров составляет аппаратура (Hardware) образованная электронными и электромеханическими элементами и устройствами. Принцип работы компьютеров заключается в выполнении программ (Software), которые заданы заранее и четко определены последовательностью арифметических, логических и других операций.

Структура любого компьютера обусловлена общими логическими принципами, на базе которых в нем выделяют следующие главные устройства:

• память, состоящую из перенумерованных ячеек;

• процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логического устройство (АЛУ);

• устройство ввода;

• устройство вывода.

Данные устройства соединяются каналами связи, передающими информацию.

2.2. Архитектура ЭВМ

Архитектура ЭВМ характеризуется качествами машины, влияющими на ее взаимодействие с пользователем. Архитектуpa определяет совокупность свойств машины и характеристик, которые необходимо знать программисту для эффективного использования ЭВМ при решении задач.

В свою очередь, архитектура определяет принципы организации вычислительной системы и функции центрального вычислительного устройства. Однако она не показывает то, как эти принципы реализуются внутри машины. Архитектура не зависит от программно недоступных ресурсов машины. Если у компьютеров одинаковая архитектура, то любая программа в машинном коде, написанная для одного компьютера, на другом компьютере работает аналогично с получением одинаковых результатов.

Для выполнения своих функций любой ЭВМ необходим минимальный набор функциональных блоков.

Архитектура сегодняшних компьютеров имеет классические черты, однако есть и некоторые отличия. В частности, запоминающее устройство (ЗУ) первых ЭВМ классической структуры подразделялось на два вида:

1) внутреннее, содержащее информацию, которая обрабатывалась в нем за некоторый момент времени;

2) внешнее, являющееся хранилищем всей информации, необходимой для работы компьютера.

В ходе технического прогресса число уровней в иерархии памяти компьютеров увеличивалось.

Арифметико-логическое устройство и устройство управления образуют единый блок, называемый центральным процессором. Перечень устройств для ввода и вывода данных включает в себя различные накопители на магнитных, оптических и магнитооптических дисках, сканеры, клавиатуру, мышь, джойстик, принтеры, графопостроители и т. д. Структура современного ПК содержит две основные части: центральную и периферийную, при этом к центральной части принято относить центральный процессор и внутреннюю память.

Центральным процессором (ЦП) называется устройство, обрабатывающее данные и осуществляющее программное управление этим процессом. Центральный процессор состоит из АЛУ, УУ, иногда и собственной памяти процессора; он чаще всего выполняется в виде большой интегральной схемы и носит название микропроцессора.

Внутренняя память – это устройство, предназначенное для хранения информации в специальном закодированном виде.

Оперативное запоминающее устройство, или оперативная память (ОП), – это ЦП, взаимодействующий с внутренним ЗУ. Оперативная память используется для приема, хранения и выдачи всей информации, которая требуется для выполнения операций в ЦП.

Внешние запоминающие устройства необходимы для хранения больших объемов информации, не использующейся в данный момент времени процессором. К ним относятся: накопители на магнитных дисках, накопители на магнитных лентах, накопители на оптических и магнитооптических дисках.

Виртуальной памятью является совокупность ОП, ВЗУ и комплекса программно-аппаратных средств.

Конфигурация ЭВМ– это определенный состав ее устройств с учетом их особенностей.

Операцией ввода называется передача информации от периферийных устройств в центральные, операцией вывода – процесс передачи информации из центральных устройств в периферийные.

Интерфейсы представляют собой сопряжения, осуществляющие в вычислительной технике связь между устройствами ПК.

2.3. Память в персональных компьютерах

Мощность компьютера зависит от его архитектуры и определяется не только тактовой частотой процессора. На быстродействие систем также влияют скорость функционирования памяти и пропускная способность шины.

Организация взаимодействия ЦП и ОП зависит от памяти компьютера и набора микросхем, установленных на системной плате.

Запоминающие устройства используются для хранения информации. В их функции входят ее запись и считывание. В совокупности эти функции называют обращением к памяти.

Одними из самых важных характеристик памяти являются емкость и время доступа. Чаще всего в ЗУ входит множество одинаковых запоминающих элементов. Такими элементами ранее служили ферритовые сердечники, которые объединялись в разрядную матрицу памяти. В настоящее время запоминающими элементами ОП служат большие интегральные микросхемы (БИС).

При обработке информации процессором возможно обращение к любой ячейке ОП, на основании этого ее называют памятью с произвольным доступом, или RAM. Обычно ПК обладают ОП, которая выполняется на микросхемах динамического типа, с ячейками, собранными в матрицу.

В памяти статического типа информация находится на статических триггерах. Для статической памяти не применяются циклы регенерации и операции перезарядки, т. е. время доступа к статической памяти намного меньше, чем к динамической. Скорость работы процессора сильно зависит от быстродействия используемой ОП. При этом она оказывает влияние на производительность всей системы. Для реализации одного запоминающего элемента динамической памяти требуется 1–2 транзистора, для статической – 4–6, т. е. стоимость статической памяти значительно превышает стоимость динамической. На основании этого в ПК чаще всего применяется ОП динамического типа, а для повышения производительности системы – сверхоперативная, или кэш-память. Сверхоперативную память изготавливают на элементах статического типа. При этом блок данных, обрабатываемых процессором, размещается в кэш-памяти, но обращение к ОП происходит только при появлении потребности в данных, не содержащихся в кэш-памяти. Использование кэш-памяти позволяет согласовать по скорости работу процессора и ОП на элементах динамического типа.

Интегральные микросхемы памяти в небольших количествах выпускают японские, корейские, американские и европейские компании.

Постоянные запоминающие устройства, или ROM, предназначены для хранения BIOS, который, в свою очередь, обеспечивает инвариантность программных средств к архитектуре системной платы. Кроме того, в BIOS находится необходимый набор программ ввода-вывода, обеспечивающий работу периферийных устройств.

В состав ПЗУ кроме программ ввода-вывода входят:

• программа тестирования при включении компьютера POST;

• программа начального загрузчика, выполняющего функцию загрузки ОС с диска.

Вследствие снижения цен на перепрограммируемые ПЗУ для хранения BIOS применяются запоминающие элементы, информацию в которых можно стирать электрически или с помощью ультрафиолетового излучения. В настоящий момент чаще всего для этих целей используют флэш-память, позволяющую вносить исправления в BIOS.

2.4. Понятие команды и системное программное обеспечение ЭВМ

Всякая компьютерная программа является последовательностью отдельных команд. Командой называется описание операции, которую выполняет компьютер. Обычно у команды существует свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат. Совокупность команд, которые выполняет данный компьютер, представляет собой систему команд данного компьютера.

Программное обеспечение компьютера – это совокупность программ, процедур и инструкций, а также связанная с ними техническая документация, позволяющие использовать ЭВМ для решения конкретно поставленных задач.

По областям применения программное обеспечение компьютера подразделяют на системное и прикладное.

Системное, или общее, программное обеспечение выступает в качестве «организатора» всех компонент компьютера, а также подключенных к нему внешних устройств.

В составе системного программного обеспечения выделяют две компоненты:

1) операционную систему – целый комплекс управляющих программ, являющихся интерфейсом между компонентами ПК и обеспечивающих наиболее эффективное использование ресурсов ЭВМ. Операционная система загружается при включении компьютера;

2) утилиты – вспомогательные программы технического обслуживания.

К утилитам относятся:

• программы для диагностики компьютера – проверяют конфигурацию компьютера и работоспособность его устройств; прежде всего осуществляется проверка жестких дисков на наличие ошибок;

• программы для оптимизации дисков – обеспечивают более быстрый доступ к информации, хранящейся нажестком диске, за счет оптимизации размещения данных на нем. Процесс оптимизации данных на жестком диске более известен как процесс дефрагментации диска;

• программы для очистки диска – находят и удаляют ненужную информацию (например, временные файлы, временные интернет-файлы, файлы, расположенные в корзине, и др.);

• программы-кэши для диска – ускоряют доступ к данным на диске путем организации в ОП компьютера кэш-буфера, содержащего наиболее часто используемые участки диска;

• программы динамического сжатия дисков – увеличивают объем информации, хранимой на жестких дисках, путем ее динамического сжатия. Действия данных программ для пользователя не заметны, они проявляются только через увеличение емкости дисков и изменение скорости доступа к информации;

• программы-упаковщики (или архиваторы) – упаковывают данные на жестких дисках за счет применения специальных методов сжатия информации. Данные программы позволяют освободить значительное место на диске за счет сжатия информации;

• антивирусные программы – предотвращают заражение компьютерным вирусом и ликвидируют его последствия;

• системы программирования – комплекс программ для автоматизации процесса программирования сценариев работы ЭВМ.

Прикладное программное обеспечение представляет собой специальные программы, которые применяются при решении определенных практических задач. В настоящее время программистами разработано множество прикладных программ, применяемых в математике, бухгалтерии и других областях науки.

2.5. Базовая система ввода-вывода (BIOS). Понятие CMOS RAM

Вазовая система ввода-вывода (Basic Input Output System – BIOS) является, с одной стороны, составной частью аппаратных средств, с другой – одним из программных модулей ОС. Возникновение данного названия связано с тем, что BIOS включает в себя набор программ ввода-вывода. С помощью этих программ ОС и прикладные программы могут взаимодействовать как с различными устройствами самого компьютера, так и с периферийными устройствами.

Как составная часть аппаратных средств система BIOS в ПК реализована в виде одной микросхемы, установленной на материнской плате компьютера. Большинство современных видеоадаптеров и контроллеров-накопителей имеют собственную систему BIOS, которая дополняет системную BIOS. Одним из разработчиков BIOS является фирма IBM, создавшая NetBIOS. Данный программный продукт не подлежит копированию, поэтому другие производители компьютеров были вынуждены использовать микросхемы BIOS независимых фирм. Конкретные версии BIOS связаны с набором микросхем (или чипсетом), находящихся на системной плате.

Как программный модуль ОС система BIOS содержит программу тестирования при включении питания компьютера POST (Power On Self Test – самотестирование при включении питания компьютера). При запуске этой программы тестируются основные компоненты компьютера (процессор, память и др.). Если при подаче питания компьютера возникают проблемы, т. е. BIOS не может выполнить начальный тест, то извещение об ошибке будет выглядеть как последовательность звуковых сигналов.

В «неизменяемой» памяти CMOS RAM хранится информация о конфигурации компьютера (количестве памяти, типах накопителей и др.). Именно в этой информации нуждаются программные модули системы BIOS. Данная память выполнена на основе определенного типа CMOS-структур (CMOS – Complementary Metal Oxide Semiconductor), которые характеризуются малым энергопотреблением. Память CMOS энергонезависима, так как питается от аккумулятора, расположенного на системной плате, или батареи гальванических элементов, смонтированной на корпусе системного блока.

Изменение установок в CMOS выполняют через программу SETUP. Ее можно вызвать путем нажатия специальной комбинации клавиш (DEL, ESC, CTRL-ESC, или CRTL-ALT-ESC) во время начальной загрузки (некоторые BIOS позволяют запускать SETUP в любое время нажатием CTRL-ALT-ESC). В AMI BIOS чаще всего это осуществляется нажатием клавиши DEL (и удержанием ее) после нажатия кнопки RESET или включения ЭВМ.

Тема 3

Архитектура аппаратных и программных средств IBM-совместимых технологий

3.1. Микропроцессоры

Центральный процессор – неотъемлемая часть любой ЭВМ. Обычно это большая интегральная схема, представляющая собой кремниевый кристалл в пластмассовом, керамическом или металлокерамическом корпусе, на котором расположены выводы для приема и выдачи электрических сигналов. Функции ЦП выполняют микропроцессоры. Они осуществляют вычисления, пересылку данных между внутренними регистрами и управление ходом вычислительного процесса. Микропроцессор взаимодействует непосредственно с ОП и контроллерами системной платы. Главные носители информации внутри него – регистры.

Неотъемлемой частью микропроцессора являются:

• АЛУ, состоящее из нескольких блоков, например блока обработки целых чисел и блока обработки чисел с плавающей точкой;

• устройство управления, которое вырабатывает управляющие сигналы для выполнения команд;

• внутренние регистры.

В основу работы каждого блока микропроцессора положен принцип конвейера, который заключается в следующем. Реализация каждой машинной команды разбивается на отдельные этапы, а выполнение следующей команды программы может быть начато до завершения предыдущей. Поэтому микропроцессор выполняет одновременно несколько следующих друг за другом команд программы, и время на выполнение блока команд уменьшается в несколько раз. Суперскалярной называют архитектуру, в основу работы которой положен принцип конвейера. Это возможно при наличии в микропроцессоре нескольких блоков обработки.

В программе могут встречаться команды передачи управления, выполнение которых зависит от результатов выполнения предшествующих команд. В современных микропроцессорах при использовании конвейерной архитектуры предусматриваются механизмы предсказания переходов. Другими словами, если в очереди команд появилась команда условного перехода, то предсказывается, какая команда будет выполняться следующей до определения признака перехода. Выбранная ветвь программы выполняется в конвейере, однако запись результата осуществляется только после вычисления признака перехода, тогда, когда переход выбран верно. В случае неправильного выбора ветви программы микропроцессор возвращается назад и выполняет правильные операции в соответствии с вычисленным признаком перехода.

Важными характеристиками микропроцессора являются:

• его быстродействие, которое в значительной степени зависит от тактовой частоты микропроцессора;

• архитектура микропроцессора, определяющая, какие данные он может обрабатывать, какие машинные инструкции входят в набор выполняемых им команд, как происходит обработка данных, каков объем внутренней памяти микропроцессора.

В состав микропроцессора может входить кэш-память (сверхоперативная), обеспечивающая более быструю передачу информации, чем ОП. Различают кэш-память первого уровня, которая обычно встроена в тот же кристалл и работает на одинаковой с микропроцессором частоте; кэш-память второго уровня – общая, когда команды и данные хранятся вместе, и разделенная, когда они хранятся в разных местах.

При решении сложных математических и физических задач в некоторых компьютерах предусмотрено использование специального устройства, которое называется математическим сопроцессором. Это устройство представляет собой специализированную интегральную микросхему, работающую во взаимодействии с ЦП и предназначенную для выполнения математических операций с плавающей точкой.

3.2. Системные платы. Шины, интерфейсы

Основная электронная часть ПК конструктивно располагается в системном блоке. Системный блок может быть нескольких размеров и типов, например настольным, типа «башня». Различные компоненты компьютера внутри системного блока размещаются на системной плате, которую именуют материнской.

Материнская плата играет значительную роль, так как от ее характеристик во многом зависит работа ПК. Существует несколько типов системных плат, которые обычно предназначены для конкретных микропроцессоров. Выбор системной платы во многом определяет возможности будущей модернизации компьютера. Выбирая системную плату, необходимо учитывать следующие ее характеристики:

• возможные типы используемых микропроцессоров с учетом их рабочих частот;

• число и тип разъемов системной шины;

• базовый размер платы;

• возможность наращивания оперативной и кэш-памяти;

• возможность обновления базовой системы ввода-вывода (BIOS).

На системной плате располагаются одна или несколько интегральных микросхем. Они управляют коммуникациями между процессором, памятью и устройствами ввода-вывода. Их называют системным набором микросхем (chipset).

Наибольшим спросом среди микросхем пользуются Intel 440LX, Intel 440ВХ. Самым крупным производителем системных плат является фирма Intel, которая ввела большинство технологических и технических новшеств для системных плат. Однако изделия фирмы Intel недешевы.

Непосредственно на системной плате находится системная шина, которая предназначена для передачи информации между процессором и остальными компонентами ПК. С помощью шины происходит как обмен информацией, так и передача адресов, служебных сигналов.

В IBM PC-совместимых компьютерах вначале использовалась 16-разрядная шина, работающая с тактовой частотой 8 МГц. После появления новых микропроцессоров и высокоскоростных периферийных устройств был предложен новый стандарт – шина МСА с более высокой тактовой частотой. Она содержала функции арбитража, позволяющие избегать конфликтных ситуаций при совместной работе нескольких устройств. В этой шине увеличена пропускная способность и достигнута большая компактность, а разрядность шины МСА-16 и 32.

В 1989 г. была разработана шина EISA, фактически ставшая надстройкой ISA. Данная шина применялась в основном в высокопроизводительных серверах и профессиональных рабочих станциях, предъявляющих высокие требования к быстродействию.

Чтобы увеличить производительность системы, с 1991 г. стали использовать так называемые локальные шины. Они связывали процессор непосредственно с контроллерами периферийных устройств и тем самым увеличивали общее быстродействие ПК. Среди локальных шин наибольшей известностью пользуется шина VL-bus, которая была ориентирована на ПК с микропроцессорами семейства i486, хотя может также работать и с процессорами Pentium.

Процессорно-независимая шина PCI работает с тактовой частотой 33 МГц и обладает высокой скоростью передачи данных. Специально для этой шины выпущены многие адаптеры периферийных устройств – видеоплаты, контроллеры дисков, сетевые адаптеры и др.

Для работы с графическими и видеоданными разработали шину AGP, более быструю, чем PCI. Шина AGP напрямую соединяет графический адаптер с оперативной памятью ПК, а это очень важно при работе с видео-, двух– и трехмерными приложениями; функционирует она на частоте 66 МГц.

Периферийные устройства подключаются к системной шине с помощью контроллеров или адаптеров. Адаптеры представляют собой специальные платы, различные для разных типов периферийных устройств.

3.3. Средства управления внешними устройствами

Внешние устройства обеспечивают ввод, вывод и накопление информации в ПК, взаимодействуют с процессором и ОП через системную или локальную шину, а также через порты ввода-вывода. Они размещаются как вне системного блока (клавиатура, мышь, монитор, принтер, внешний модем, сканер), так и внутри него (накопители на дисках, контроллеры устройств, внутренние факс-модемы). Часто внешние устройства называют периферийными, хотя в узком смысле термин «периферийные» означает часть устройств, обеспечивающих ввод и вывод информации (клавиатуру, координатные манипуляторы, сканеры, принтеры и т. д.).

Большинство внешних устройств для IBM-совместимых ПК управляется контроллерами, которые установлены в разъемы расширения материнской платы. Контроллером называется плата, которая управляет работой конкретного типа внешних устройств и обеспечивает их связь с системной платой. Большинство контроллеров являются платами расширения системы, исключение могут составлять контроллеры портов и накопителей на гибких и жестких магнитных дисках, встраиваемых непосредственно в материнскую плату. В ранних моделях IBM-совместимых ПК данные контроллеры обычно размещались на отдельной плате, именуемой мультиплатои или мультикартой. Иногда в портативных компьютерах в материнскую плату встраиваются и другие контроллеры, в том числе видеоадаптеры и звуковые платы.

Платы расширения, называемые дочерними платами, устанавливаются на материнскую плату. Они предназначены для подключения к шине ПК дополнительных устройств, а материнская плата обычно имеет от 4 до 8 разъемов расширения. В соответствии с разрядностью процессора и параметрами внешней шины данных материнской платы они бывают 8-, 16– и 32-разрядные.

Дочерние платы подразделяют на два вида:

1) полноразмерные, т. е. такойже длины, как и материнская плата;

2) полуразмерные, т. е. в два раза короче.

В разъемы расширения могут быть установлены любые дочерние платы, если они согласованы с шиной по управлению, разрядности и питанию.

Последовательный порт передает информацию по одному биту, а через последовательные порты подключаются такие устройства, как мышь, внешний модем и плоттер.

Важнейшими типами плат расширения являются:

1) видеоадаптеры (необходимы для нормального функционирования ПК);

2) внутренние модемы (требуются для использования внутренних модемов);

3) звуковые платы (предназначены для систем мультимедиа);

4) адаптеры локальной сети (необходимы при использовании компьютера в среде локальной вычислительной сети).

Помимо перечисленных используются и другие типы плат расширения:

• управления сканером;

• управления стримером;

• интерфейс SCSI;

• контроллеры устройств виртуальной реальности;

• АЦП;

• устройства считывания штрихового кода;

• управление световым пером;

• связи с большими ЭВМ;

• платы акселераторов.

В ПК предусмотрены специальные контроллеры ввода-вывода, который реализуется через порты ввода-вывода.

Последовательный порт передает информацию по одному биту, а параллельный передает информацию побайтно. Через последовательные порты подключаются такие устройства, как мышь, внешний модем и плоттер.

3.4. Накопители информации

Прибор, предназначенный для длительного хранения значительных объемов информации, называется накопителем или внешним запоминающим устройством, устройством массовой памяти.

В зависимости от размещения в ПК различают накопители:

1) внешние, которые находятся вне системного блока и имеют собственный корпус, источник питания, а также выключатель и кабель;

2) внутренние, которые находятся на монтажной стойке системного блока компьютера. Данные устройства не обладают собственным корпусом и подключаются к контроллеру накопителей и источнику питания ПК.

По способу записи различают устройства произвольного и последовательного доступа.

К основным типам накопителей на дисках относятся:

• накопители на гибких магнитных дисках;

• накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), винчестер;

• накопители на сменных компакт-дисках.

В накопителях на гибких магнитных дисках {дискетах) запись информации производится по дорожкам, делящимся на отдельные секторы. Между этими секторами существуют межсекторные промежутки. В зависимости от типа устройства и носителя и способа разметки последнего подбираются число дорожек и секторов и размер сектора.

Принцип работы таких накопителей заключается в том, что дискета, которая устанавливается в накопитель, вращается со скоростью 300–360 об/мин, чем обеспечивается доступ к нужному сектору. Запись на диск специальной управляющей информации носит название форматирования.

Накопители на жестких магнитных дисках представляют собой несколько металлических дисков, которые размещены на одной оси и заключены в герметизированный металлический корпус. Перед использованием эти диски нужно отформатировать. На жестких дисках информация располагается на дорожках, а внутри дорожек – на секторах. Совокупность дорожек на пакете магнитных дисков с одинаковыми номерами называется цилиндром.

Среди основных характеристик НЖМД выделяют:

• информационную емкость;

• плотность записи;

• число дорожек;

• время доступа (миллисекунды);

• наружные габаритные размеры;

• накопители на перезаписываемых компакт-дисках;

• накопители на сменных магнитных дисках большой емкости;

• накопители на магнитооптических дисках.

Подобные накопители подключают к системной шине с помощью различного типа интерфейса, среди которых элементы соединения и вспомогательные схемы управления, нужные для соединения устройств.

Накопители на сменных компакт-дисках применяются при использовании систем мультимедиа. Эти накопители (CD-ROM) приспособлены для считывания информации с компакт-дисков, вмещающих до 700 Мб. Запись на подобные диски осуществляется единожды с помощью специального оборудования.

Накопители на перезаписываемых компакт-дисках CD-RW, в отличие от накопителей на СБ^дисках, позволяют применять многократную перезапись.

Накопители на сменных магнитных дисках большой емкости предназначены для записи на сменный диск до 200 Мб информации и более.

Накопители на магнитооптических дисках используют оригинальную схему чтения-записи информации, обеспечивающую высокую информационную емкость носителей и надежность хранения записанной информации. Запись на эти носители осуществляется долговременно, а считывание достаточно быстро.

Устройства для записи и чтения цифровой информации на кассету с магнитной лентой называются стримерами. Они являются накопителями на магнитной ленте. Их используют для резервного архивирования информации. Среди положительных качеств таких записей большие объемы хранимой информации и низкая стоимость хранения данных.

3.5. Видеоконтроллеры и мониторы

Устройства, осуществляющие отображение информации на экране монитора, называются видеоадаптерами, или видеоконтроллерами. Видеоконтроллер – это плата расширения, обеспечивающая формирование изображения на экране монитора с использованием информации, которая передается от процессора.

Видеоконтроллеры подключают к ПК с помощью специальных локальных шин PCI или AGP. Интерфейс AGP применяется для ускорения обмена данными между процессором и видеоплатой. Многие видеоплаты рассчитаны на подключение к материнской плате через разъем AGP.

Информация отображается в текстовом или графическом режиме. В текстовом режиме используется посимвольное изображение данных на экране монитора, и данные изображения хранятся в ПЗУ. Изображения после включения питания компьютера перезаписываются из ПЗУ в ОП. При работе в графическом режиме применяется поточечное отображение информации на экране, при этом каждая точка экрана моделируется рядом битов, которые характеризуют цвет каждой из изображаемых точек. В режиме VGA каждая точка задается последовательностью из четырех бит, поэтому каждая точка может отображаться в одном из 16 = 24возможных цветов. Моделирование графического экрана можно осуществить разными наборами точек, как по вертикали, так и горизонтали.

Современные видеоадаптеры носят название графических ускорителей, так как они имеют специальные микросхемы, позволяющие ускорить обработку больших массивов видеоданных. Также данные графические ускорители называют акселераторами, они обладают своим специализированным микропроцессором и памятью. Важен объем этой памяти, так как в ней формируется полное графическое поточечное изображение экрана. В процессе своей работы видеоадаптер применяет собственную память, но не оперативную.

Однако для качественного воспроизведения изображения недостаточно иметь видеопамять необходимого объема. Важно, чтобы монитор мог обеспечивать вывод в режимах с высоким разрешением и чтобы программное обеспечение, которое задает формирование изображения, могло поддерживать соответствующий видеорежим.

В настольных компьютерах применяются мониторы на электронно-лучевых трубках, жидкокристаллические мониторы (LCD) и реже плазменные мониторы.

При работе в графических средах следует использовать мониторы с диагональю экрана не менее 15–17 дюймов. Среди основных параметров мониторов можно выделить:

• максимальное разрешение;

• длину диагонали;

• расстояние между пикселями;

• частоту кадровой развертки;

• степень соответствия стандартам экологической безопасности.

Изображение считается более качественным, если расстояние между пикселями минимально, а частота кадровой развертки высока. При частоте не менее 75 Гц обеспечивается уровень комфортности изображения для глаза. Идеальной частотой развертки считается частота 110 Гц, при которой изображение воспринимается абсолютно неподвижным. Частота кадровой развертки не является постоянной величиной, т. е. при работе с большей разрешающей способностью один и тот же монитор использует меньшую частоту. На качество изображения влияет и вид применяемого видеоадаптера, так как недорогие модели могут не поддерживать соответствующую частоту.

В персональных компьютерах используются LCD– и TFT-дисплеи, а также дисплеи с двойным сканированием экрана. Дисплеи TFT наиболее перспективные, но достаточно дорогие. Разрешающая способность TFT-дисплеев составляет 640x480, а в более дорогих портативных ПК – 800x600 точек и реже 1024x768.

3.6. Устройства ввода информации

Основным стандартным устройством ввода информации в ПК является клавиатура. В ее корпусе присутствуют датчики клавиш, схемы дешифрации и микроконтроллер. Каждая клавиша соответствует определенному порядковому номеру. При надавливании на клавишу информация об этом передается процессору в виде соответствующего кода. Данный код интерпретируется драйвером – специальной программой, принимающей вводимые с клавиатуры символы.

На клавиатуре присутствуют клавиши, которые не посылают процессору никакого кода и используются для переключения состояния специальных признаков статуса клавиатуры.

Для экономии места в портативных и карманных ПК используются клавиатуры с небольшим числом клавиш.

Расположение клавиш на клавиатуре соответствует стандарту латинских печатающих машинок.

Координатные манипуляторы – это устройства покоординатного ввода. К ним относятся мыши, трекболы и пойнтеры.

Мышь подключают к компьютеру через последовательный порт. При перемещении мыши информация о виде данного перемещения передается драйверу, который изменяет местоположение курсора мыши на экране. Благодаря этому можно сообщать прикладной программе текущие значения его координат. Мышь играет особую роль при работе с графической информацией в графических редакторах, системах автоматизированного проектирования. Чаще всего используются левая и правая кнопки мыши. Обычно программы отслеживают одно– и двукратное нажатие левой клавиши мыши, а также однократное нажатие правой.

Трекболом называют шар, встроенный в клавиатуру, который отличается от мыши тем, его не нужно перемещать по рабочей поверхности.

Пойнтер является аналогом джойстика и размещается на клавиатуре.

Трекболы и пойнтеры чаще всего применяются в портативных компьютерах, а в карманных компьютерах в качестве устройства покоординатного ввода используется сенсорный экран.

Сканерами называют устройства ввода графической информации в компьютер. Различают ручные, планшетные и рулонные сканеры; черно-белые и цветные.

Используя ручной сканер, необходимо перемещать его вдоль поверхности листа, с которого снимается изображение. Отдельные элементы изображения можно вводить по частям и совмещать их в необходимой последовательности, применяя специальные программы.

Планшетные сканеры отличаются простотой в использовании, большей производительностью, чем ручные, и дороговизной. При работе с такими сканерами книгу в развернутом виде помещают на планшет сканера, и он самостоятельно считывает весь лист целиком. Данные сканеры имеют высокую разрешающую способность, благодаря чему их используют для ввода в ПК фотографий и сложных иллюстраций.

Рулонные сканеры также являются простыми в использовании и предназначены для непрерывного считывания информации с рулонных носителей, например, при анализе экспериментальных данных.

Сканеры можно разделить на черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры в основном применяются для сканирования текстовой информации, а цветные – для графической.

Дигитайзеры – это устройства поточечного координатного ввода графических изображений, которые используются в системах автоматического проектирования, компьютерной графике и анимации. Данный прибор позволяет с большой точностью ввести сложные изображения, такие, как чертежи, карты и др.

По сборке дигитайзер является планшетом, содержащим рабочую плоскость, с нанесенной на нее координатной сеткой. Он имеет панель управления и специальное световое перо, соединенное с планшетом. С компьютером дигитайзер соединяется кабелем через порт.

3.7. Устройства вывода информации

К печатающим устройствам относятся принтеры, которые выводят текст и графические изображения на бумагу, пленку и другие носители информации. Принтеры подключаются к компьютеру с использованием параллельного порта или порта USB, при этом к компьютеру можно подключить несколько принтеров одновременно. Сетевыми называют принтеры, обладающие повышенной производительностью, способные одновременно в порядке общей очереди обслуживать несколько подключенных к нему компьютеров.

Различают лепестковые, термические, специальные, точечно-матричные, струйные и лазерные принтеры.

Лепестковые и термические принтеры в настоящее время используются редко, специальные принтеры применяются для печати на поверхностях деталей, ткани, стекле и т. д. Наиболее часто используются точечно-матричные, струйные и лазерные принтеры.

Точечно-матричные принтеры состоят из печатающей головки, перемещающейся вдоль бумаги; в головке располагаются тонкие стержни, которые передвигаются при помощи электромагнита. «Выброс» определенной комбинации иголок бьет по красящей ленте, отпечатывающей на бумаге изображение некоторого набора точек. При последовательном наборе отпечатанных точек получается начертание того или иного символа. Различают матричные принтеры по ширине каретки: «широкие» принтеры применяются при печати на бумаге формата A3, а «узкие» – на бумаге формата А4.

Печать в точечно-матричных принтерах осуществляется в следующих режимах:

• draft – низкокачественная печать;

• NLQ – высококачественная печать;

• графический.

Чаще всего матричные принтеры обладают следующим набором шрифтовых размеров:

• pica – 10 знаков/дюйм;

• elite – 12 знаков/дюйм;

• proportional spacing – пропорциональный, когда ширина различных букв неодинакова, в результате на одном дюйме их может оказаться разное количество.

Кроме черно-белых применяются и цветные матричные принтеры.

В струйных принтерах, в отличие от точечно-матричных, не используется принцип печатающих иголок. Вместо них применяется выброс микроскопических капель чернил через сопла головки принтера. Это существенно повышает скорость и качество печати в графических режимах.

Из цветных принтеров наиболее распространенными являются трех– и четырехцветные принтеры, а самыми дешевыми – принтеры с одним одновременно используемым картриджем.

Лазерные принтеры отличаются от остальных тем, что изображение в них образуется лазерным лучом на светочувствительном барабане внутри принтера. В месте, где луч засвечивает поверхность барабана, образуется электрический разряд, притягивающий пылинки сухой краски. После соприкосновения барабана с бумагой тонер расплавляется и оставляет на бумаге оттиск точки, образуя изображение.

Лазерные принтеры обладают высоким качеством печати и высокой скоростью, но они более дорогие, чем другие принтеры.

Плоттерами, или графопостроителями, называют устройства, которые применяются для вычерчивания сложных графических изображений. Плоттеры могут быть двух типов: планшетные и рулонные. Лист в планшетном графопостроителе закрепляют, как на чертежной доске, а чертежное перо передвигается в двух координатах вдоль всего листа. В плогтерахрулонного типа чертежное перо передвигается только вдоль листа, а бумага протягивается взад-вперед транспортирующим валиком, поэтому плоттеры рулонного типа гораздо компактнее.

3.8. Устройства передачи информации. Прочие периферийные устройства

Устройство, которое преобразовывает информацию при ее передаче между компьютерами по телефонной сети, называют модемом.

Основой данного процесса является преобразование данных, получаемых от процессора, из цифровой формы в высокочастотный аналоговый сигнал.

Различают модемы:

• внутренние, представляющие собой плату расширения, которую устанавливают в один из свободных слотов расширения на системной плате;

• внешние, подключаемые с помощью специального разъема к последовательному порту ПК.

Одной из важнейших характеристик модема является максимальная обеспечиваемая им скорость приема/передачи данных, которая измеряется в бодах (единица скорости передачи данных, измеряемая числом битов в секунду). В настоящее время модемы работают с максимальной скоростью от 28 Кбод и выше.

Факс-модем обладает функциями приема и передачи факсимильных сообщений. Чаще всего современные модемы являются факс-модемами, в связи с чем термины «модем» и «факс-модем» считаются синонимами.

В настоящее время используются устройства, с помощью которых можно одновременно передавать по телефонным линиям данные и голоса на основе технологии DSVD. Наиболее распространены в России модемы фирм U.S.Robotics, ZyXEL, GVC.

Блок питания компьютера отключается при аварийных ситуациях. Примерно 80 % отказов компьютера являются следствием неполадок в системе питания, поэтому для обеспечения его безопасности от резких скачков напряжения или отключения питания используются устройства бесперебойного питания (UPS).

В устройстве бесперебойного питания находится стабилизатор напряжения, встроенные аккумуляторные батареи и генератор переменного тока. При сбое в питании данное устройство переключает напряжение на себя и в течение некоторого времени обеспечивает компьютер энергией, что обусловливает стабильную работу компьютера. Это устройство способно поддерживать нормальное питание ПК в течение 3—20 мин.

Диалоговая компьютерная система, которая обеспечивает синтез текста, графики, звука, речи и видеоизображений называется мультимедиа. Мультимедиа-системой считается компьютер, основные устройства которого соответствуют современным требованиям. Такой компьютер должен быть оборудован накопителем на компакт-дисках, звуковой платой, акустическими колонками или наушниками. Компакт-диск является одним из основных носителей информации в системах мультимедиа, на него записывают энциклопедии, игры и обучающие программы. Компакт-диски иногда оказываются удобнее книги, поиск нужной информации за счет использования специального программного обеспечения становится проще и быстрее.

Аудиоадаптеры применяются для воспроизведения, записи и обработки звука, такими могут быть звуковые платы и звуковые карты. Данные устройства преобразуют цифровые данные компьютера в аналоговый звуковой сигнал и обратно; на звуковой карте размещается несколько разных устройств, которые позволяют создать на базе ПК студию звукозаписи. К главным характеристикам аудиоадаптеров относятся: разрядность, число каналов воспроизведения (моно или стерео), используемый принцип синтеза, расширяемость и совместимость. От вида звуковых карт и акустических систем также зависит качество звучания. Достаточное качество звука обеспечивается любыми активными колонками, а более лучшее звучание достигается при подключении аудиоплаты ко входу усилителя бытовой аудиосистемы.

Тема 4

Основы работы пользователя в операционной среде персонального компьютера

4.1. Операционные системы

Операционной системой называется целый ряд управляющих программ, которые используются в качестве интерфейса между компонентами ПК и обеспечивают наиболее эффективную реализацию ресурсов ЭВМ. Операционная система является основой системной программы, загружаемой при включении питания компьютера.

К основным функциям ОС относятся:

• получение от пользователя ПК команд или заданий;

• принятие и применение программных запросов на запуск и остановку других программ;

• загрузка в ОП подходящих для исполнения программ;

• защита программ от взаимного действия друг на друга, обеспечение сохранности данных и др.

По видам пользовательского интерфейса (набору приемов, обеспечивающих взаимодействие пользователей ПК с его приложениями) различают следующие ОС:

а) командный интерфейс – выдача на экран монитора системного приглашения для ввода команд с клавиатуры (например, ОС MS-DOS);

б) интерфейс WIMP (или графический интерфейс – графическое представление образов, которые хранятся на жестком диске (например, ОС Windows различных версий);

в) интерфейс SILK (Speech Image Language Knowledge) – использование речевых команд для взаимодействия пользователя ПК и приложений. Данная разновидность ОС в настоящий момент находится в стадии своего развития.

Согласно режиму обработки задач выделяют следующие ОС:

а) обеспечивающие однопрограммный режим, т. е. способ организации вычислений, при котором в один момент времени они способны выполнять только одну задачу (например, MS-DOS);

б) работающие в мультипрограммном режиме, когда при организации вычисленией на однопроцессорной машине создается видимость выполнения нескольких программ.

Отличие между мультипрограммным и мультизадачным режимами состоит в том, что в мультипрограммном режиме происходит параллельное выполнение нескольких приложений, при этом пользователю не нужно заботиться об организации их работы, данные функции на себя берет ОС. При мультизадачном режиме параллельное выполнение и взаимодействие приложений должны обеспечивать прикладные программисты.

В соответствии с поддержкой многопользовательского режима ОС подразделяют:

а) на однопользовательские (MS-DOS, ранние версии Windows и OS/2);

б) многопользовательские (сетевые) (Windows NT, Windows 2000, Unix).

Основным отличием многопользовательских ОС от однопользовательских ОС является наличие средств защиты информации каждого пользователя от незаконного доступа других пользователей.

4.2. Классификация программных средств

Программное обеспечение – это совокупность программ и сопутствующей документации, которая предназначена для решения задач на ПК. Оно бывает двух видов: системный и прикладной.

Системное программное обеспечение предназначено для управления компьютером, создания и поддержки выполнения других программ пользователя, предоставления пользователю всевозможных услуг.

Прикладное программное обеспечение представляет собой комплекс программ, позволяющих выполнять специфические операции.

Программное обеспечение принято разделять на операционные системы, сервисные системы, программно-инструментальные средства и системы технического обслуживания.

Операционная система управляет работой всех устройств ПК и процессом выполнения прикладных программ и осуществляет контроль работоспособности оборудования ПК, процедуру начальной загрузки, управление файловой системой, взаимодействие пользователя с ПК, загрузку и выполнение прикладных программ, распределение ресурсов ПК, таких, как ОП, процессорное время и периферийные устройства между прикладными программами.

В настоящее время вместо ОС семейства DOS применяются ОС нового поколения, главными отличительными чертами которых являются:

• многозадачность – возможность обеспечивать выполнение нескольких программ одновременно;

• развитый графический интерфейс;

• использование микропроцессоров;

• устойчивость в работе и защищенность;

• абсолютная независимость от аппаратуры;

• совместимость со всеми видами приложений, разработанных для MS DOS.

Сервисные системы предоставляют ОС более широкие возможности и обеспечивают пользователю набор разнообразных дополнительных услуг. К системам этого вида относятся оболочки, утилиты и операционные среды.

Оболочкой ОС называется программный продукт, который делает общение пользователя с компьютером более комфортным.

Утилиты – это служебные программы, предоставляющие пользователю некоторые дополнительные услуги,

Программа проверки диска предназначается для проверки правильности информации, которая содержится в таблицах распределения файлов диска, и осуществления поиска сбойных блоков диска.

Программа уплотнения диска (или дисковый дефрагматор) применяется для создания и обслуживания сжатых дисков. Уплотненным диском является файл на обычном физическом гибком или жестком диске, сжимающийся при записи и восстанавливающийся при чтении.

Программа резервирования данных на диске призвана работать в трех режимах: резервирования, восстановления и сравнения исходных данных с их резервными копиями.

К архиваторам относят программы, которые позволяют существенно уменьшить «объем», занимаемый тем или иным документом. Архиваторы применяют с целью экономии объема памяти.

Программа «Системный монитор» применяется для анализа пиковой загрузки процессора и других ресурсов.

Антивирусные программы являются интегрированными средствами для выявления и устранения компьютерных вирусов.

Программно-инструментальные средства являются программными продуктами, применяемыми для разработки программного обеспечения.

Программы технического обслуживания используются для управления работой различных систем компьютера, позволяют проследить за правильностью его функционирования, а также производить диагностику.

4.3. Назначение операционных систем

От вида ОС зависит облик вычислительной системы, состоящей из процессоров, памяти, таймеров, различных типов дисков, накопителей на магнитных лентах, принтеров, сетевой коммуникационной аппаратуры и др. Операционная система применяется для управления всеми ресурсами вычислительной машины, обеспечения максимальной эффективности ее функционирования. Основной функцией ОС является распределение процессоров, памяти, других устройств и данных между вычислительными процессами, конкурирующими за эти ресурсы. Управление ресурсами включает в себя решение следующих задач:

1) планирование ресурса, т. е. определение, кому, когда и в каком количестве необходимо выделить данный ресурс;

2) контроль за состоянием ресурса, т. е. поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс, какое количество ресурса уже распределено, а какое свободно.

Операционные системы классифицируют по особенностям реализации алгоритмов управления ресурсами компьютера, областям использования и по многим другим признакам.

4.4. Эволюция и характеристика операционных систем

Ламповые вычислительные устройства были созданы в середине 1940-х гг. В это время ОС не применялись, все задачи решались вручную программистом с помощью пульта управления.

В середине 1950-х гг. были изобретены и начали использоваться полупроводниковые элементы, в связи с этим появились первые алгоритмические языки и первые системные программы – компиляторы, а затем и первые системы пакетной обработки. Эти системы становились прообразом современных ОС и являлись первыми системными программами для управления вычислительным процессом.

В период с 1965 по 1980 г. наблюдался переход к интегральным микросхемам.

Появление БИС привело к резкому удешевлению микросхем. Компьютер стал доступен отдельному человеку, что обусловило наступление эры ПК.

Для середины 1980-х гг. характерно развитие сетей ПК, работающих под управлением сетевых или распределенных ОС.

Операционная система является главной частью сетевого программного обеспечения, она составляет среду для выполнения приложений и определяет, как эффективно они будут работать. Основное требование, предъявляемое к современным ОС, – способность выполнения основополагающих функций, в частности эффективного управления ресурсами и обеспечения удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Операционная система призвана реализовывать мультипрограммную обработку, виртуальную память, поддерживать многооконный интерфейс и др. Кроме функциональных к ОС предъявляются и рыночные требования.

1. Расширяемость. Система должна быть написана так, чтобы в нее можно было без труда внести дополнения и изменения и не нарушить при этом ее целостность.

2. Переносимость. Без особых трудностей ОС должна переноситься с аппаратных средств одного типа на аппаратные средства другого типа.

3. Надежность и отказоустойчивость. Операционная система должна быть защищена от внутренних и внешних ошибок, сбоев и отказов; действия ее должны быть предсказуемыми, а приложения не должны ее разрушать.

4. Совместимость. Система должна иметь средства для выполнения прикладных программ, написанных для других ОС. Пользовательский интерфейс системы должен быть совместим с существующими системами и стандартами.

5. Безопасность. У системы должны быть средства защиты ресурсов одних пользователей от других.

6. Производительность. Система должна обладать настолько хорошим быстродействием, насколько это позволяют аппаратные средства.

Сетевая ОС оценивается по следующим критериям:

• возможность совместного использования файлов и принтеров при высокой производительности;

• эффективное выполнение прикладных программ, ориентированных на архитектуру клиент-сервер, включая прикладные программы производителей;

• наличие условий для работы на различных платформах и с различным сетевым оборудованием;

• обеспечение интеграции с сетью Интернет, т. е. поддержка соответствующих протоколов и программного обеспечения Web-сервера;

• дистанционный доступ к сети;

• организация внутренней электронной почты, телеконференций;

• доступ кресурсам территориально разбросанных, многосерверных сетей с помощью служб каталогов и имен.

4.5. Операционная система новых технологий

Примером новых ОС является система Microsoft Windows NT, являющаяся быстродействующей 32-разрядной сетевой системой с графическим интерфейсом и встроенными сетевыми средствами. Данная ОС ориентирована на работу в сети.

Для того чтобы осуществить связи между удаленными объектами с помощью сервиса удаленного доступа, требуются модемы на обоих концах соединения, принтеры, накопители на магнитных лентах и другие устройства.

Операционная система Wndows NT обладает свойствами, перечисленными далее.

1. Переносимость, т. е. способность работать на CISC– и RISC-процессорах.

2. Многозадачность, т. е. возможность использования одного процессора для работы нескольких приложений или потоков нитей.

3. Многопроцессорная обработка, включающая в себя несколько процессоров, способных одновременно выполнять множество нитей, по одной на каждый находящийся в компьютере процессор.

4. Масштабируемость, т. е. возможность автоматического использования положительных качеств добавленных процессоров. Например, для ускорения работы приложения ОС может автоматически подключать дополнительные одинаковые процессоры. Масштабируемость Windows NT обеспечивается:

• многопроцессорностью локальных компьютеров, т. е. наличием у них нескольких процессоров, взаимодействие между которыми происходит через разделяемую память;

• симметричной многопроцессорной обработкой, предполагающей одновременное выполнение приложений на нескольких процессорах;

• распределенной обработкой информации между несколькими объединенными в сеть компьютерами, реализующейся на основе концепции вызова удаленных процедур, которая поддерживает архитектуру клиент-сервер.

5. Архитектура клиент-сервер, осуществляющая присоединение однопользовательской рабочей станции и многопользовательских серверов общего назначения (для распределения между ними нагрузки по обработке данных). Данное взаимодействие имеет объектную ориентацию; при этом объект, отправляющий сообщение, является клиентом, а объект, получающий сообщение, – сервером.

6. Объектная архитектура. Объектами являются объекты каталога, процесса и нитей управления, объекты раздела и сегмента памяти, объекты порта. Тип объекта включает в себя тип данных, набор атрибутов и список операций, которые могут выполняться над ним. Управление объектами можно производить с помощью процессов ОС, т. е. посредством некоторой последовательности действий, определяющих соответствующую программу и составляющих задачу.

7. Расширяемость, которая обусловлена открытой модульной архитектурой, позволяющей добавлять новые модули на все уровни ОС. Модульная архитектура способствует соединению с другими сетевыми продуктами, а компьютеры, функционирующие под управлением Windows NT, способны взаимодействовать с серверами и клиентами других ОС.

8. Надежность и отказоустойчивость, определяемые тем, что архитектура защищает ОС и приложения от разрушения.

9. Совместимость, т. е. возможность Windows NT версии 4 поддерживать приложения MS DOS, Windows 3.x, OS/2 и иметь при этом широкий набор устройств и сетей.

10. Доменная архитектура сетей, предопределяющая группировку компьютеров в домены.

11. Многоуровневая система безопасности, которая была создана для обеспечения безопасности ОС, приложений, информации от разрушения, незаконного доступа, непрофессиональных действий пользователя. Она работает на уровне пользователя, локальных и сетевых компьютеров, доменов, объектов, ресурсов, сетевой передачи информации, приложений и т. д.

4.6. Архитектура WINDOWS NT

Операционная система Windows NT обладает модульной архитектурой.

Первый модуль —режим пользователя – дает возможность пользователю взаимодействовать с системой. Этот уровень включает в себя подсистемы среды и подсистему безопасности. Набор инструментальных подсистем, поддерживающих разнотипные пользовательские программы, называют подсистемой среды. Вчисло таких подсистемвходит\Ут-32, которая поддерживает 16– и 32-разрядные приложения Windows и приложения DOS, подсистема, управляющая пользовательским интерфейсом Windows NT, и др. Подсистема безопасности предоставляет легальный вход пользователя в систему.

Второй модуль – режим ядра – обеспечивает безопасное выполнение приложений пользователя. На данном уровне выделяются три укрупненных модуля: исполняющие службы, ядро, уровень аппаратных абстракций.

Взаимодействие между ядром подсистемы и подсистемами среды осуществляют исполняющие службы, состоящие из системного сервиса и службы режима ядра. Системный сервис является интерфейсом между подсистемами среды приложений и службами режима ядра. Службу режима ядра составляют следующие программные модули:

• диспетчер ввода-вывода, позволяющий управлять процессами ввода-вывода информации;

• диспетчер объектов, управляющий системными операциями, которые производятся над объектами (использование, переименование, удаление, защита объекта);

• диспетчер контроля безопасности, гарантирующий безопасность системы;

• средства вызова локальных процедур, поддерживающие работу пользовательских приложений и подсистем среды и обеспечивающие обмен информацией;

• диспетчер виртуальной памяти, являющийся службой, которая управляет физической и виртуальной памятью;

• диспетчер процессов, регулирующий действия процессов (создание, удаление, протоколирование); распределяющий адресное пространство и другие ресурсы между процессами.

Все системные процессы управляются ядром Wndows NT, которое также отвечает за оптимальную работу системы.

Часть системы, которая обеспечивает независимость верхних уровней ОС от специфик и различий конкретной аппаратуры, называют уровнем аппаратных абстракций. В этом модуле находится вся аппаратно-зависимая информация.

Графический пользовательский интерфейс предназначен для создания пользователю комфортных условий при работе с ОС Windows NT Данный интерфейс является понятным, простым, удобным при запуске программ, открытии и сохранении файлов, работе с файлами, дисками и сетевыми серверами. Графический многооконный пользовательский интерфейс GUI в Windows NT основывается на использовании объектно-ориентированного подхода. Работа пользователя при этом подходе направлена в основном на документы, а не на программы. Загрузка любого документа осуществляется открытием файла, который содержит этот документ, при этом автоматически происходит загрузка программы, с помощью которой был создан открываемый файл.

В пользовательском интерфейсе Windows NT находятся следующие элементы: «Рабочий стол»; «Панель задач»; «Стартовое меню»; «Контекстное меню»; «Система меню приложений Windows NT»; ярлыки: «Мой компьютер», «Сетевое окружение», «Корзина», «Проводник Интернет», «Входящие», «Портфель»; «Окно»; «Шрифты»; «Справочная система Windows NT». Рабочий стол включает в себя ярлыки, изображающие программы, документы и устройства. Ярлыки позволяют осуществлять быстрый доступ к программам, папкам, документам, устройствам компьютера или сети.

4.7. Инсталляция WINDOWS NT

Инсталляция призвана решать вопросы в последовательности, приведенной ниже.

1. Выбор применяемой файловой системы. В случае инсталляции Windows NT Server следует принять решение о выборе доменной модели или модели рабочей группы. При инсталляции нужно уточнить роль, выполняемую машиной с Windows NT Server: основной или резервный контроллер домена, файловый сервер, принтер или сервер приложений.

2. Формирование комплекта нужных протоколов, устанавливаемых по умолчанию. При выборе типа инсталляции Express Setup позже можно инсталлировать другие протоколы.

3. Подготовка задаваемого пароля.

4. Выбор типа применяемой сетевой карты, вида адаптера диска, конфигурации звуковой платы.

5. Определение типа и модели принтера и порта его подключения при одновременной инсталляции Windows NT и драйверов принтера.

6. Тестирование аппаратуры на исправность с помощью диагностических тестов.

7. Проверка совместимости всех устройств компьютера с Wndows NT

В процессе инсталляции системы Windows NT программа инсталляции запрашивает нужные для установки на жесткий диск параметры установки, а затем копирует применяемые файлы, создает и отображает на экране стартовое меню.

Установка Windows NT может быть:

• первоначальной, если на компьютере ранее не было установлено ни одной системы или существующую ОС необходимо полностью заменить;

• обновляемой, когда Windows NT устанавливается поверх предыдущей версии с сохранением имеющейся ОС. При этом происходит замена всех существующих файлов Windows NT и сохранение установок реестра, данные которого связаны с загрузкой приложений и идентификаторами безопасности.

Инсталляция Windows NT начинается запуском утилиты winntexe, которая является 16-разрядным приложением, работающим в среде DOS, Windows NT и др. В случае обновления запускается 32-разрядная версия этого файла – winnt32.exe.

Установить Windows NT можно разными способами:

• с HCL-совместимого CD-ROM с применением загрузочных дисков;

• компакт-диска, если существует ОС без использования загрузочных дисков;

• накопителя, который доступен в локальной компьютерной сети.

Если CD-ROM представляет собой HCL-совместимое устройство, то установка Windows NT осуществляется с применением загрузочных дискет.

Когда на компьютере имеется ранее установленная ОС, а CD-ROM не является HCL-совместимым устройством, содержимое соответствующей папки копируется на жесткий диск. С помощью ключа программа установки копирует на жесткий диск файлы с любого другого носителя, кроме загрузочных дисков. Данные файлы будут запущены после перезагрузки компьютера.

При поддержке сетевой карты и сетевых протоколов Windows NT возможно запустить программу инсталляции без применения дополнительных ключей. Файлы и дистрибутивные каталоги могут располагаться на CD-ROM или жестком диске сервера. Если сетевая карта или протокол не поддерживаются Wndows NT, то весь дистрибутивный каталог следует скопировать на жесткий диск компьютера.

В случае если на компьютере ранее не была установлена какая-либо из ОС, то загрузочный диск для пользователя можно создать с помощью Windows NT Server Client Administrator Utility. Этот диск инициирует загрузку DOS, и становится возможным копирование дистрибутивных файлов на диск.

4.8. Реестр и конфигурирование операционной системы WINDOWS NT

Основная информация о составе системы Windows NT находится в реестре (специальной базе данных), который содержит сведения: об инсталлированных программах, библиотеках и драйверах; о связях между документами и программами, в которых они формировались; параметрах, которые управляют работой компьютеров, объединенных в локальные или глобальные сети.

При использовании реестра возможна модификация конфигурации ОС. Такой же результат можно получить с помощью пользовательского интерфейса, например через панель управления. Реестр отражает в себе все изменения, но перед занесением в него изменений следует сделать резервную копию системы и распечатать его основные элементы. Редактировать реестр может пользователь, зарегистрированный в группу Administrator.

Информация о локальной системе находится в следующих подразделах:

1) SYSTEM (система) – информация, связанная с запуском системы, загрузкой драйверов устройств;

2) Hardware (аппаратные средства) – информация об установленных аппаратных средствах, отображает их существующее состояние;

3) Software (программное обеспечение) – информация о настройках программного обеспечения;

4) Security Account Manager SAM (менеджер счетов защиты) – информация о локальном пользователе, учетных записях групп и значении домена;

5) SECURITY – информация о защите, используемой системой безопасности данного компьютера.

При данной архитектуре реестра появляется возможность Windows NT поддерживать универсальное хранилище для всей информации и предоставлять распределенный, но защищенный доступ к ней по сети. Общий размер файлов реестра Windows NT 4 ограничен 2 Гб или не занятым дисковым пространством на системном томе. Возможность замены характеристик и значений подразделов и разделов реестра позволяет изменять ОС Wndows NT, в частности:

• повышать скорость работы рабочего стола путем задания числа хранящихся в памяти и кэш-файле значков;

• варьировать числом, размером и цветом значков, которые выводятся на экран, и другими настройками оболочки ОС;

• заменять проводник на диспетчер программ или другую оболочку;

• изменять вид стандартных значков на рабочем столе и в стартовом меню.

Для выбора другого типа системной службы, драйвера устройства или драйвера файла необходимо установить нужные параметры в соответствующем разделе реестра.

Реестр позволяет увеличить эффективность работы с памятью, а именно – улучшить использование физической и виртуальной памяти Windows NT. Это можно осуществить, увеличивая объем файлового кэша.

Применение реестра способствует управлению многими сетевыми компонентами, но в системе могут работать не все сетевые службы. Посредством утилитов можно выявить активные компоненты и поместить их в начало списка компонентов сетевого доступа, что приведет к значительному увеличению производительность системы. Та же программа определяет уро – вень занятости ОП, а при недостатке памяти может изменять число пользователей, обращающихся к серверу.

При большом числе запросов возможно изменение количества потоков. Увеличение данного значения повышает производительность системы.

Для установки и конфигурирования удаленного доступа применяются утилиты и соответствующие протоколы. С помощью этой же утилиты производится конфигурирование использования порта.

4.9. Особенности операционной системы WINDOWS 2000

Программный продукт Windows 2000 можно использовать в настольных ПК и кластерах серверов с симметричной многопроцессорной обработкой. Процесс такой обработки поддерживается подсистемой хранения, емкостью в миллионы терабайт, и ОП, емкостью в сотни гигабайт. Операционная система Windows 2000 включает в себя четыре сетевые ОС, ориентированные на решение различных типов задач пользователя:

1) Windows 2000 Professional – сетевая ОС, разработанная для офисных и мобильных ПК. Эта система представляет собой усовершенственную версию Windows NT Workstation 4.0 и обладает повышенной надежностью и безопасностью;

2) Windows 2000 Server – универсальная сетевая ОС, которую поддерживают 4-процессорные серверы и 4 Гб ОП, ориентирована на применение в небольших и средних организациях. Система Windows 2000 Server унаследовала лучшие свойства Windows 2000 Server 4.0, она соответствует новому стандарту в области надежности, интеграции ОС и службы каталогов, приложений, сетей Интернет, служб печати и доступа к файлам;

3) Windows 2000 Advanced Server – специализированная ОС, поддерживаемая 8-процессорными серверами и 8 Гб ОП. Применяется для работы в качестве сервера приложений, шлюза Интернет и т. д.;

4) Windows 2000 Datacenter Server – система, поддерживающая 32-процессорные архитектуры и 64 Гб ОП. Используется для решения ресурсоемких задач, способна решать все задачи Windows 2000 Advanced Server и проблемы, требующие высокого уровня масштабируемости.

Масштабируемость и производительность системы Windows 2000 велики по сравнению с остальными, что достигнуто благодаря расширению физического адресного пространства, которое позволяет процессору обращаться к 64 Гб ОП; поддержке 32-процессорных систем; использованию специальных программных настроек при резервировании и блокировке памяти, снижающих конкуренцию между процессорами за ресурсы, и др.

Для облегчения работы администратора и повышения безопасности установки система Windows 2000 дополняется такими средствами, как служба дополнительного восстановления системы, мастер устранения несовместимости драйверов, диспетчер компонентов.

Принцип снижения времени незапланированного простоя системы до нулевого, в случае их появления, т. е. максимальной помощи администратору при выявлении этих причин, реализован в Wndows 2000. С этой целью в систему встроены механизмы повышения надежности и администраторам даны новые инструменты восстановления системы в случае сбоев.

Если сбой вызван установкой некорректных драйверов, то администратору необходимо выполнить загрузку в режиме безопасной работы, т. е. выбрать один из четырех возможных режимов выполнения загрузки: стандартный, сетевой, с командной строкой или режим восстановления активной службы каталогов.

В безопасном режиме администратор может проверить корректность любыхдрайверов, причем он может изменять заданные по умолчанию значения параметров ключей драйверов и служб в определяющих их ветвях реестра конфигурации.

Еще один инструмент восстановления системы – консоль восстановления, используемая при выполнении загрузки с компакт-диска или загрузочных дискет для восстановления системы или замены поврежденных файлов ядра системы.

4.10. Сетевые операционные системы

Сетевая операционная система (Network Operation System – NOS) – это совокупность ОС отдельных компьютеров, контактирующих друг с другом в целях обмена информацией и разделения ресурсов по единым правилам (протоколам). Кроме того, такая система представляет собой ОС отдельной рабочей станции, которая обеспечивает ей работу в сети.

Сетевая ОС содержит в себе средства:

1) управления локальными ресурсами ПК (например, распределения ОП между выполняемыми процессами);

2) снабжения собственными ресурсами и услугами для общего пользования (серверная часть ОС);

3) запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам, а также их применения (клиентская часть ОС);

4) обмена сообщениями в сети (коммуникационные средства).

Любая из сетевых ОС должна эффективно управлять ресурсами, предоставлять удобный многооконный пользовательский интерфейс и т. д. Начинаяс 1990-хгг. к сетевым ОС стали предъявлять некоторые стандартные требования:

• способность к расширению;

• переносимость;

• достаточная надежность;

• совместимость;

• безопасность;

• производительность.

В зависимости от функций, возложенных на сетевые ОС, они делятся на системы, созданные специально для одноранговых сетей, и системы для сетей с выделенным сервером. На серверных компьютерах следует применять ОС, которые оптимизированы для выполнения тех или иных серверных функций. Поэтому в сетях с выделенными серверами часто используются сетевые системы, которые состоят из нескольких вариантов ОС, отличающихся возможностями серверных частей.

По масштабу обслуживаемых сетей сетевые ОС подразделяют на следующие виды:

1) сети отделов, формирующие небольшую группу сотрудников конкретного предприятия или организации. Главная задача такой системы заключается в процессе разделения локальных ресурсов;

2) сети уровня кампусов, которые объединяют несколько сетей отделов предприятия внутри отдельного здания или одной территории в единую локальную сеть. Основной функцией таких систем является предоставление доступа сотрудникам одних отделов к информации и ресурсам сетей других отделов;

3) корпоративные сети (или сети предприятия), которые включают в себя все локальные сети отдельного предприятия, находящиеся на различных территориях. Корпоративные сети представляют собой глобальные вычислительные сети. Операционные системы на таком уровне должны поддерживать более широкий набор сервисов.

4.11. Семейство операционных систем UNIX

Проект системы UNIX (Uniplex Information and Computing Services) был создан сотрудниками лаборатории Bell Labs фирмы AT&T К. Томпсоном и Д. Ритчи более 20 лет назад. Разработанная ими ОС была реализована на ассемблере. Изначально сотрудник Bell Labs Б. Керниган назвал эту систему «UNICS». Однако скоро ее стали называть сокращенно «UNIX».

В 1973 г. Д. Ритчи разработал язык программирования высокого уровня С (Си), и скоро ОС UNIX заново переписали на этом языке. После публикации Д. Ритчи и К. Томпсона в 1974 г. в журнале САСМ систему UNIX стали применять повсеместно.

Главной проблемой ОС семейства UNIX является несовместимость различных версий. Попытки стандартизации версий UNIX закончились неудачей, так как наибольшее распространение получили две несовместимые версии этой системы: линия фирмыАТ&Т – UNIX System V и линия университета Berkeley – UNIX BSD. Многие фирмы, основываясь на этих версиях, разработали свои варианты UNIX: SunO• и Solaris фирмы Sun Microsystems, AIX фирмы IBM, UnixWare фирмы Novell и др.

Одна из последних версий UNIX System V Release 4 собрала в себе лучшие черты линий UNIX System V и UNIX BSD, но данная разновидность системы является незавершенной, так как в ней отсутствуют системные утилиты, необходимые для успешного использования ОС.

Общими чертами для любой ОС UNIX считаются:

1) многопользовательский режим со способом защиты данных от несанкционированного доступа;

2) реализация мультипрограммной обработки в режиме разделения времени, которая основана на применении алгоритмов вытесняющей многозадачности; повышение уровня мультипрограммирования;

3) унификация операций ввода-вывода на базе расширенного использования понятия «файл»;

4) иерархическая файловая система, которая образует единое дерево каталогов независимо от числа физических устройств, используемых для размещения файлов;

5) переносимость системы, которая осуществляется за счет написания ее основной части на языке С;

6) разнообразные средства взаимодействия процессов, например через сеть;

7) кэширование диска с целью уменьшения среднего времени доступа к файлам.

4.12. Операционная система Linux

В основу ОС Linux положен проект студента Хельсинкского университета Л. Торвальда, в котором использована программа Minix. Л. Торвальд разработал эффективную ПК-версию UNIX для пользователей Minix и назвал ее Linux. В 1999 г. он выпустил версию Linux 0.11, мгновенно распространившуюся по Интернет. В последующие годы данная ОС была доработана другими программистами, которые поместили в нее возможности и особенности, присущие стандартным UNIX – системам. Через некоторое время Linux стала одним из самых популярных проектов UNIX конца XX в.

Главным достоинством ОС Linux является то, что ее можно применять на компьютерах любой конфигурации – от настольного до мощных многопроцессорных серверов. Эта система способна выполнять многие из функций, традиционных для ОС DOS и Windows, например управление файлами, управление программами, взаимодействие с пользователями и др. Система Linux является особо мощной и гибкой, предоставляя в распоряжение компьютера скорость и эффективность UNIX, с применением при этом всех преимуществ современных ПК. При этом Linux (как и все версии UNIX) представляет собой многопользовательскую и многозадачную ОС.

Операционная система Linux стала доступна всем желающим, так как это некоммерческий проект и в отличие от UNIX распространяется среди пользователей бесплатно в рамках Фонда бесплатного программного обеспечения. По этой причине эту ОС зачастую не считают профессиональной. На самом деле ее можно охарактеризовать как настольную версию профессиональной ОС UNIX. Преимущество ОС UNIX состоит в том, что ее разработка и последующее развитие проходили одновременно с революцией в области вычислительной техники и коммуникаций, которая продолжается уже несколько десятилетий. На основе UNIX были созданы совершенно новые технологии. Сама по себе ОС UNIX построена так, что ее можно модифицировать, получая при этом различные версии. Поэтому присутствуют множество различных официальных вариантов UNIX, а также версий, которые соответствуют конкретно поставленным задачам. Разрабатываемую в данном контексте ОС Linux можно рассматривать как еще один вариант UNIX, который создан специально для ПК.

Операционная система Linux имеет несколько редакций, так как каждая фирма-производитель комплектует систему и ее программное обеспечение по-своему, выпуская после этого пакет с собственной редакцией этой системы. При этом различные редакции могут включать в себя доработанные версии программ и новое программное обеспечение.

4.13. Семейство сетевых операционных систем фирмы Novell

Одной из первых фирм, которая начала производить как аппаратные, так и программные средства для локальных сетей, была компания Novell. В настоящий момент она сконцентрировала усилия на программных средствах локальных сетей. Наибольшую известность фирме Novell принесли сетевые ОС семейства NetWare, которые ориентированы на сети с выделенными серверами.

Основное внимание фирма Novell уделяла разработке высокоэффективной серверной части ОС NetWare в целях обеспечения максимально возможной для данного класса компьютеров скорости удаленного доступа к файлам и повышения безопасности данных. Для серверной части своих систем Novell разработала специализированную ОС, оптимизированную на файловые операции и применяющую все возможности процессоров Intel х386 и выше. В эволюции сетевых ОС фирмы Novell можно выделить несколько этапов:

1) 1983 г. – разработана первая версия NetWare;

2) 1985 г. – появилась система Advanced NetWare v 1.0, расширившая функциональные возможности сервера;

3) 1986 г. – версия 2.0 системы Advanced NetWare, которая отличается от предыдущих более высокой производительностью и возможностью объединения различных на канальном уровне сетей. Эта ОС обеспечила возможность подключения к одному серверу до четырех сетей с различной топологией;

4) 1988 г. – ОС NetWare v2.15, которая добавила к NetWare средства поддержки компьютеров семейства Macintosh;

5) 1989 г. – первая версия 32-разрядной ОС для серверов с микропроцессором 80386 – NetWare 386 v3.0;

6) 1993 г. – ОС NetWare v4.0, ставшая во многих отношениях революционно новым продуктом.

Версии NetWare v4.xx обладают следующими отличительными чертами:

• имеют специализированную систему управления ресурсами сети (NetWare Directory Services – NDS);

• управление памятью осуществляется только одной областью;

• новая система управления хранением данных (Data Storage Management) содержит три компоненты: фрагментация блоков, или разбиение блоков данных на подблоки (Block Su-ballocation); упаковка файлов (File Compression); перемещение данных (Data Migration);

• включают в себя встроенную поддержку протокола передачи серии пакетов (Packet-Burst Migration);

• все системные сообщения и интерфейс применяют специальный модуль;

• утилиты управления ОС NetWare v4.xx поддерживаются DOS, Windows и OS/2-интерфейсом.

Недоработки системы NetWare v4.0x не позволили ей завоевать рынок. Более широкое распространение получила версия NetWare v4.1. Линии NetWare v5.х и NetWare v6 стали развитием ОС NetWare v4.x.

Тема 5

Основы работы в среде локальных и глобальных компьютерных сетей

5.1. Эволюция компьютерных сетей

Концепция вычислительных сетей представляет собой логический результат эволюции компьютерных технологий. Первые компьютеры 1950-х гг. были большими, громоздкими и дорогими. Их основным предназначением являлось небольшое число избранных операций. Данные компьютеры не применялись для интерактивной работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки.

Системы пакетной обработки обычно строились на базе мейнфрейма, который является мощным и надежным компьютером универсального назначения. Пользователи готовили перфокарты, содержащие данные и команды программ, и передавали их в вычислительный центр. Операторы вводили эти карты в компьютер и на следующий день отдавали пользователям результаты. При этом одна неправильно набитая карта могла привести как минимум к суточной задержке.

Для пользователей был бы намного удобней интерактивный режим работы, который подразумевает возможность оперативно руководить процессом обработки данных с терминала. Однако на этом этапе именно пакетный режим являлся самым эффективным режимом использования вычислительной мощности, так как он позволял выполнить в единицу времени больше пользовательских задач, чем любые другие режимы. Во главе угла находилась эффективность работы самого дорогого устройства вычислительной машины, которым являлся процессора, в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.

В начале 1960-х гг. затраты на производство процессоров уменьшились и появились новые способы организации вычислительного процесса, позволяющие учесть интересы пользователей. Началось развитие интерактивных многотерминальных систем разделения времени. В данных системах на компьютере работали сразу несколько пользователей. Каждый из них получал в распоряжение терминал, который помогал ему производить общение с компьютером. При этом время реакции вычислительной системы было достаточно мало для того, чтобы пользователь не замечал параллельную работу с компьютером других пользователей. Поделив таким образом компьютер, пользователи могли за сравнительно небольшую плату обладать преимуществами компьютеризации.

Терминалы, при выходе за пределы вычислительного центра, были рассредоточены по всему предприятию. Несмотря на то что вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, многие операции, например ввод и вывод данных, стали распределенными. Данные многотерминальные централизованные системы внешне стали очень похожи на локальные вычислительные сети. На самом деле каждый пользователь воспринимал работу за терминалом мейнфрейма приблизительно так же, как сейчас работу за подключенным к сети ПК. Он имел доступ к общим файлам и периферийным устройствам и при этом был убежден в единоличном владении компьютером. Это было вызвано тем, что пользователь мог запустить необходимую ему программу в любой момент и почти сразу же получить результат.

Таким образом, многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, явились первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей. Однако до появления локальных сетей необходимо было еще преодолеть большой путь, так как многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределенных систем, все еще сохраняли централизованный характер обработки информации, и потребность предприятий в создании локальных сетей к данному моменту времени еще не созрела. Это объяснялось тем, что в одном здании просто нечего было объединять в сеть. Высокая стоимость вычислительной техники не давала возможности предприятиям приобретать несколько компьютеров. В данный период был справедлив так называемый закон Гроша, эмпирически отражающий уровень технологии того времени. По этому закону производительность компьютера была пропорциональна квадрату его стоимости, следовательно, за одну и туже сумму было выгоднее купить одну мощную машину, чем две менее мощных, так как их суммарная мощность оказывалась намного ниже мощности дорогой машины.

Однако потребность в соединении компьютеров, находившихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени вполне назрела. Разработка компьютерных сетей началась с решения более простой задачи – доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни или даже тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами посредством телефонных сетей через модемы. Такие сети позволяли многочисленным пользователям осуществлять удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ. После этого появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер использовались и удаленные связи типа компьютер-компьютер. Компьютеры смогли обмениваться данными в автоматическом режиме, что и представляет собой базовый механизм любой вычислительной сети. На основе данного механизма в первых сетях была организована служба обмена файлами, синхронизация баз данных, электронной почты и других, которые в настоящее время стали традиционными сетевыми службами.

Итак, хронологически первыми были разработаны и применены глобальные вычислительные сети. Именно при построении глобальных сетей были предложены и отработаны почти все базовые идеи и концепции существующих вычислительных сетей, например многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях.

В 1970-х гг. наблюдался технологический прорыв в сфере производства компьютерных компонентов, что выразилось в появлении БИС. Их небольшая стоимость и огромные функциональные возможности позволили создать мини-компьютеры, которые стали реальными конкурентами мейнфреймов. Закон Гроша перестал действовать, так как десять мини-компьютеров были способны выполнять некоторые задачи намного быстрее одного мейнфрейма, а стоила такая мини-компьютерная система меньше.

Небольшие подразделения предприятий теперь могли приобретать для себя компьютеры. Мини-компьютеры были способны выполнять задачи управления технологическим оборудованием, складом и решать другие проблемы, соответствующие уровню подразделения предприятия, т. е. появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по предприятию, но при этом все компьютеры одной организации продолжали работать независимо.

Со временем потребности пользователей вычислительной техники увеличивались, появлялась необходимость получения возможности обмена данными с другими близко расположенными компьютерами. По этой причине предприятия и организации стали использовать соединение своих мини-компьютеов и разработали программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В итоге это привело к появлению первых локальных вычислительных сетей. Они еще значительно отличались от современных сетей, в частности в устройстве сопряжения. Изначально для соединения компьютеров друг с другом применялись самые разнообразные нестандартные устройства с собственными способами представления данных на линиях связи, своими типами кабелей и т. п. Такие устройства были способны соединять только те типы компьютеров, для которых были разработаны. Данная ситуация породила большой простор для творчества студентов. Названия многих курсовых и дипломных проектов было посвящено устройству сопряжения.

В 1980-х гг. положение дел в локальных сетях начало кардинально меняться. Появились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, Arcnet, Token Ring. Сильный импульс для их развития дали ПК. Данные массовые продукты стали идеальными элементами для построения сетей. Они, с одной стороны, были достаточно мощными и способными работать с сетевым программным обеспечением, а с другой – нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач. Персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, при этом не только как клиентские компьютеры, но и как центры хранения и обработки данных, т. е. сетевых серверов, потеснив при этом с привычных ролей мини-компьютеры и мейнфреймы.

Обычные сетевые технологии обратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Для того чтобы создать сети, достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандартный кабель, соединить адаптеры и кабель стандартными разъемами и установить на компьютер какую-либо из имеющихся сетевых операционных систем, например NetWare. Теперь сеть начинала работать, и присоединение нового компьютера не приводило к появлению проблем. Соединение происходило естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.

Локальные сети по сравнению с глобальными внесли много нового в технологии организации работы пользователей. Доступ к разделяемым ресурсам стал намного удобнее, так как пользователь мог просто изучать списки наличествующих ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена. При соединении с удаленным ресурсом можно было работать с ним при помощи уже известных пользователю по работе с локальными ресурсами команд. Последствием и при этом движущей силой такого прогресса стало появление большого числа непрофессиональных пользователей, которые совершенно не нуждались в изучении специальных (и достаточно сложных) команд для сетевой работы. Возможность использовать все эти удобства разработчики локальных сетей получили при появлении качественных кабельных линий связи, с помощью которых даже сетевые адаптеры первого поколения могли обеспечить скорость передачи данных до 10 Мбит/с.

Однако о таких скоростях разработчики глобальных сетей не подозревали, так как им приходилось использовать те каналы связи, которые были в наличии. Это было вызвано тем, что прокладка новых кабельных систем для вычислительных сетей протяженностью в тысячи километров вызвала бы колоссальные капитальные вложения. Доступными на тот период были только телефонные каналы связи, плохо приспособленные для высокоскоростной передачи дискретных данных, – скорость в 1200 бит/с стала для них хорошим достижением. По этой причине экономное использование пропускной способности каналов связи становилось основным критерием эффективности методов передачи данных в глобальных сетях. В таких условиях разные процедуры прозрачного доступа к удаленным ресурсам, стандартные для локальных сетей, для глобальных сетей значительное время оставались непозволительной роскошью.

В настоящий момент вычислительные сети непрерывно развиваются, и достаточно быстро. Разделение между локальными и глобальными сетями постоянно уменьшается во многом благодаря появлению высокоскоростных территориальных каналов связи, которые не уступают по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях образовались службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Такие примеры в огромном количестве показывает самая популярная глобальная сеть – Интернет.

Преобразуются и локальные сети. Соединяющий компьютеры пассивный кабель в них сменили разнообразные типы коммуникационного оборудования – коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Из-за использования такого оборудования появилась возможность построения больших корпоративных сетей, которые насчитывают тысячи компьютеров и имеют сложную структуру. Вновь появился интерес к крупным компьютерам. Это было вызвано тем, что после спада эйфории по поводу легкости работы с ПК стало ясно, что системы, которые состоят из сотен серверов, обслуживать сложнее, чем несколько больших компьютеров. Поэтому на новом этапе эволюции мейнфреймы возвращаются в корпоративные вычислительные системы. При этом они являются полноправными сетевыми узлами, поддерживающими Ethernet или Token Ring, а также стек протоколов TCP/IP, которые стали благодаря Интернет сетевым стандартом де-факто.

Образовалась еще одна важная тенденция, затрагивающая в равной степени как локальные, так и глобальные сети. В них начала обрабатываться несвойственная ранее вычислительным сетям информация, такая, как голос, видеоизображения, рисунки. Это привело к необходимости внесения изменений в работу протоколов, сетевых ОС и коммуникационного оборудования. Затруднение передачи данной мультимедийной информации по сети связано с ее чувствительностью к задержкам в случае передачи пакетов данных. Задержки чаще всего вызывают искажения такой информации в конечных узлах сети. Так как обычные службы вычислительных сетей, среди которых передача файлов или электронная почта, образуют малочувствительный к задержкам трафик и все элементы сетей изобретались в расчете на него, то появление трафика реального времени стало причиной больших проблем.

В настоящий момент эти проблемы решаются различными способами, например с помощью специально рассчитанной на передачу разного типа трафика технологии ATM. Однако, несмотря на большие усилия, предпринимаемые в данном направлении, до приемлемого решения проблемы пока далеко, и в этой области еще много следует предпринять, чтобы достичь слияния технологий не только локальных и глобальных сетей, но и технологий любых информационных сетей – вычислительных, телефонных, телевизионных и т. п. Несмотря на то что сегодня эта идея многим кажется нереальной, специалисты считают, что предпосылки для такого объединения уже существуют. Данные мнения расходятся только в оценке приблизительных сроков такого объединения – называются сроки от 10 до 25 лет. При этом считается, что основой для синтеза послужит технология коммутации пакетов, применяемая сегодня в вычислительных сетях, а не технология коммутации каналов, которая используется в телефонии.

5.2. Основные программные и аппаратные компоненты сети

В результате даже поверхностного рассмотрения работы в сети понятно, что вычислительная сеть является сложным комплексом взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Исследование сети в целом предполагает изучение принципов работы ее отдельных элементов, среди которых можно выделить:

1) компьютеры;

2) коммуникационное оборудование;

3) операционные системы;

4) сетевые приложения.

Все программно-аппаратные средства сети можно описать многослойной моделью. Первым является аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. В настоящий момент в сетях обширно и успешно используются компьютеры различных классов – от ПК до мейнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров сети должен быть сопоставлен с набором разнообразных задач, которые решаются сетью.

Второй слой представляет собой коммуникационное оборудование. Несмотря на то что компьютеры и являются центральными элементами обработки информации в сетях, в настоящее время большую роль стали играть коммуникационные устройства, например кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы. В настоящий момент коммуникационное устройство может являться сложным специализированным мультипроцессором, который следует конфигурировать, оптимизировать и администрировать. Для внесения изменений в принципы работы коммуникационного оборудования необходимо изучить множество протоколов, применяемых как в локальных, так и в глобальных сетях.

Третий слой, образующий программную платформу сети, представляет собой операционную систему. Видом концепций управления локальными и распределенными ресурсами, положенными в основу сетевой ОС, определяется эффективность работы всей сети. При проектировании сети следует учитывать, насколько просто эта система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она способна обеспечить безопасность и защищенность данных, до какой степени она дозволяет наращивать число пользователей.

В четвертый, самый верхний, слой сетевых средств входят различные сетевые приложения, такие, как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Важно знать спектр возможностей, которые предоставляются приложениями для различных областей применения, а также, что они совместимы с другими сетевыми приложениями и ОС.

5.3. Виды локальных сетей

Для того чтобы связать между собой два ПК, их соединяют специальным нуль-модемным кабелем. Данный кабель подсоединяют при выключенных ПК, при этом для каждого способа соединения следует использовать свой вид кабеля.

Если используется прямое соединение ПК, то существует два типа их взаимодействия:

1) прямой доступ, при котором возможна только переправка информации с одного компьютера на другой;

2) удаленное управление, при котором возможно выполнение программы, размещенной на другом компьютере.

При прямом доступе один из компьютеров является ведущим, а второй – ведомым. Управляет работой компьютеров, объединенных между собой, пользователь с ведущего ПК. При этом важно произвести следующие подготовительные операции:

• установка программных компонент Клиент, Протокол, Службы;

• установка службы доступа к файлам и принтерам сети Microsoft. На компьютере, который предоставляет ресурсы, должен быть помечен флаг. Файлы данного компьютера можно сделать общими;

• обеспечение доступа на уровне ресурсов;

• определение как разделяемых ресурсов ПК-сервера, участвующих в обмене;

• подключение с компьютера-клиента к разделяемым информационным ресурсам.

Все действия по команде Прямое соединение осуществляются Мастером прямого соединения с применением последовательных окон диалога Прямое соединение. В этих окнах указывается, какой из компьютеров ведомый, а какой ведущий; порт, используемый для связи; применяемый пароль входа.

В последнем окне Прямое соединение, в случае правильного задания параметров, на ведущем компьютере нужно щелкнуть по кнопке Прием команд, а на ведомом – по кнопке Управление. После этого ведущий ПК может использовать разделяемые ресурсы ведомого и всей локальной сети, если ведомый ПК подключен к сети.

При удаленном управлении сервер является как бы продолжением клиента. Основная схема синхронизации включает в себя следующие шаги:

1) объединение стационарного и портативного компьютеров. Стационарный компьютер должен быть ведущим, а папки, содержащие необходимые файлы, – разделяемыми;

2) копирование файлов со стационарного компьютера на портативный в папку Портфель;

3) отсоединение портативного компьютера от стационарного и дальнейшее редактирование файлов в папке Портфель;

4) повторное соединение портативного компьютера с тем стационарным компьютером, с которого изначально были скопированы в папку Портфель исходные файлы. В этом случае портативный компьютер должен быть ведомым, а папки с исходными файлами на стационарном компьютере – разделяемыми;

5) открытие папки Портфель и выполнение команды Портфель/Обновить. Если исходные файлы остались неизменными за истекший период, все измененные файлы в папке Портфель будут автоматически скопированы на место исходных. Для файлов, измененных на стационарном ПК, будет выдано предупреждение, после которого необходимо выбрать любое из следующих действий:

• обновление на портативном ПК;

• обновление на стационарном ПК;

• отмена какого-либо обновления.

Объекты по команде Портфель/Обновить можно синхронизировать не все, а только группу файлов, отмеченную в папке.

5.4. Организация доменной структуры сети

Когда компьютеры объединяются в сеть на платформе Windows NT, они группируются в рабочие группы или домены.

Группа компьютеров, составляющих административный блок и не принадлежащих доменам, называется рабочей. Она формируется на платформе Windows NT Workstation. Любой из компьютеров рабочей группы включает в себя собственную информацию по бюджетам пользователей и групп и не делит ее с другими компьютерами рабочей группы. Члены, которые входят в состав рабочих групп, регистрируются только на рабочей станции и могут по сети просматривать каталоги других членов рабочей группы. Компьютеры одноранговой сети образуют рабочие группы, которые следует формировать, исходя из организационной структуры предприятия: рабочая группа бухгалтерии, рабочая группа планового отдела, рабочая группа отдела кадров и т. д.

Рабочую группу можно создать на основе компьютеров с разными ОС. Члены данной группы могут выполнять роль как пользователей ресурсов, так и их поставщиков, т. е. они равноправны. Право предоставления другим ПК доступа ко всем или некоторым имеющимся в их распоряжении локальным ресурсам принадлежит серверам.

Когда в сеть входят компьютеры разной мощности, то самый производительный в конфигурации сети компьютер может использоваться в качестве невыделенного сервера файлов. При этом в нем можно хранить информацию, которая постоянно необходима всем пользователям. Остальные компьютеры работают в режиме клиентов сети.

При установке Windows NT на компьютере указывается, является он членом рабочей группу или домена.

Логическое объединение одного или нескольких сетевых серверов и других компьютеров, обладающих общей системой безопасности и информацией в виде централизованно управляемой базы данных о бюджетах пользователей, называется доменом. Каждый из доменов обладает индивидуальным именем.

Компьютеры, входящие в один домен, могут располагаться в локальной сети или в разных странах и континентах. Они могут быть связаны различными физическими линиями, например телефонными, оптоволоконными, спутниковыми и др.

Каждый компьютер, входящий в домен, обладает собственным именем, которое, в свою очередь, должно разделяться точкой с именем домена. Членом данного имени является компьютер, и домен образует полное имя домена для компьютера.

Контроллером домена является организация доменной структуры в сети, установление в ней определенных правил, управление взаимодействием между пользователем и доменом.

Компьютер, который работает под управлением Windows NT Server и использует один разделяемый каталог для сохранения информации по бюджетам пользователей и безопасности, касающейся всего домена, называется контроллером домена. Его задачей является управление внутри домена взаимодействием между пользователем и доменом.

Все изменения информации о бюджетах домена отбирает, сохраняет информацию в базе данных каталога и постоянно тиражирует на резервные домены главный контроллер домена. Благодаря этому обеспечивается централизованное управление системой безопасности.

Используется несколько моделей построения сети с доменной архитектурой:

• однодоменная модель;

• модель с мастер-доменом;

• модель с несколькими мастер-доменами;

• модель полностью доверительных отношений.

5.5. Многоуровневый подход. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов

Взаимодействие между устройствами в сети является сложной задачей. Для ее решения применяют универсальный прием – декомпозицию, который заключается в разбиении одной сложной задачи на несколько более простых задач-модулей. Декомпозиция состоит из четкого определения функций каждого модуля, который решает отдельную задачу, и интерфейсов между ними. В итоге достигается логическое упрощение задачи, к тому же появляется возможность преобразования отдельных модулей без изменения остальной части системы.

При декомпозиции иногда применяют многоуровневый подход. В этом случае все модули разбивают на уровни, которые образуют иерархию, т. е. имеются вышележащие и нижележащие уровни. Модули, составляющие каждый уровень, сформированы таким образом, что для выполнения своих задач они обращаются с запросами только к тем модулям, которые непосредственно примыкают к нижележащим уровням. Однако результаты работы всех модулей, которые принадлежат некоторому уровню, могут быть переданы только модулям соседнего вышележащего уровня. При данной иерархической декомпозиции задачи необходимо четкое определение функции каждого уровня и интерфейсов между уровнями. Интерфейс устанавливает набор функций, предоставляемых нижележащим уровнем вышележащему. В итоге иерархической декомпозиции достигается значительная независимость уровней, т. е. возможность их легкой замены.

Средства сетевого взаимодействия тоже могут быть представлены в форме иерархически организованного множества модулей. В этом случае модули нижнего уровня способны, в частности, решать все вопросы, связанные с надежной передачей электрических сигналов между двумя соседними узлами. Модули более высокого уровня создадут транспортировку сообщений в пределах всей сети, используя для этого средства нижележащего уровня. На верхнем уровне работают модули, которые предоставляют пользователям доступ к различным службам, среди которых файловая служба, служба печати и т. п. Однако это только один из множества возможных способов для деления общей задачи организации сетевого взаимодействия на частные, более мелкие подзадачи.

Многоуровневый подход, применяемый к описанию и реализации функций системы, используется не только в отношении сетевых средств. Данная модель действия применяется, например, в локальных файловых системах, если поступивший запрос на доступ к файлу по очереди обрабатывается несколькими программными уровнями, в первую очередь верхним уровнем, осуществляющим последовательный разбор составного символьного названия файла и определение уникального идентификатора файла. Последующий уровень находит по уникальному имени все оставшиеся характеристики файла: адрес, атрибуты доступа и т. п. После этого на более низком уровне производится проверка прав доступа к этому файлу, и затем, после расчета координат области файла, содержащей необходимые данные, выполняется физический обмен с внешним устройством с помощью драйвера диска.

Многоуровневое представление средств сетевого взаимодействия обладает своей спецификой, которая связана с тем, что в обмене сообщениями участвуют две машины, т. е. в этом случае следует организовать согласованную работу двух «иерархий». При передаче сообщений оба участника сетевого обмена должны принять много соглашений. Например, им необходимо согласовать уровни и форму электрических сигналов, способ определения длины сообщений, договориться о способах контроля достоверности и т. п. Таким образом, соглашения должны быть приняты для всех уровней, начиная от самого низкого, которым являются уровни передачи битов, до самого высокого, который выполняет сервис для пользователей сети.

Модули, которые реализуют протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными нормами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила называют интерфейсом. Интерфейс – это набор сервисов, которые предоставляются данным уровнем соседнему уровню. На самом деле протокол и интерфейс определяют одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закрепили различные области действия: протоколы назначают правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы определяют модули соседних уровней в одном узле.

Средства любого из уровней должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями.

Иерархически организованный набор протоколов, который достаточен для организации взаимодействия узлов в сети, носит название стеков коммуникационных протоколов.

Коммуникационные протоколы можно выполнить как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней чаще всего реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней – обычно чисто программными средствами.

Программный модуль, который реализует некоторый протокол, часто для краткости также именуют протоколом. В данном случае соотношение между протоколом – формально определенной процедурой и протоколом – программным модулем, который выполняет эту процедуру, аналогично соотношению между алгоритмом решения некоторой задачи и программой, решающей эту задачу.

Один и тот же алгоритм можно запрограммировать с разной степенью эффективности. Аналогично и протокол может обладать несколькими программными средствами реализации. Исходя из этого при сравнении протоколов необходимо учитывать не только логику их работы, но и качество программных решений. Кроме того, на эффективность взаимодействия устройств в сети оказывает влияние качество всей совокупности протоколов, которые составляют стек, в частности, насколько рационально распределены функции между протоколами различных уровней и насколько хорошо определены интерфейсы между ними.

Протоколы организуются не только компьютерами, но и другими сетевыми устройствами, например концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами и т. д. В общем случае связь компьютеров в сети выполняется не напрямую, а через различные коммуникационные устройства. В зависимости от вида устройства в нем необходимы определенные встроенные средства, которые реализуют тот или иной набор протоколов.

5.6. Организация учетных записей. Управление группами пользователей

Все сведения о пользователе, которые необходимы для его идентификации и работы в сети Windows NT, называются учетной записью. Она создается для каждого пользователя и содержит уникальное имя, которое набирается пользователем при регистрации в сети, и пароль для входа в сеть.

При создании учетной записи необходимо внести следующие сведения:

1) группа пользователей, включающая в себя пользователя;

2) путь к профилю пользователя, который определяет среду пользователя и доступные ему программы;

3) время, в которое пользователю разрешено войти в сеть;

4) рабочая станция, через которую данный пользователь может войти в сеть;

5) сроки действия учетной записи и вид учетной записи;

6) права пользователя на средства удаленного доступа и обратного вызова.

С помощью управления учетной записью вносят изменения в учетные записи. Данные изменениями могут включать в себя: изменение пароля, переименование учетной записи, изменение пользовательской группы (удаление из одной и включение в другую), блокировка доступа, удаление учетной записи. Учетные записи контроллера домена могут являться действительными и для других доменов, при этом данные домены должны вызывать доверие.

В Windows NT 4 присутствует концепция управления группами пользователей. Основу данной концепции составляет назначение прав сразу целой группе пользователей и исполнение контроля доступа через добавление и удаление пользователей из разных групп. Этот подход к ведению учетной записи предоставляет все права доступа той группе, в которую помещена данная учетная запись.

Учетные записи пользователей, которые имеют доступ к серверам и рабочим станциям в своем и других доменах, с которыми установлены доверительные отношения, называются глобальными группами. Они управляются диспетчером пользователей для доменов.

Локальные группы состоят из учетных записей пользователей, имеющих доступ к ресурсам только в локальной системе в пределах ее собственного домена, и учетных записей пользователей глобальных групп, которые имеют доступ к серверам, входящим в их домен.

Администраторами называют группу, отвечающую за общую конфигурацию домена и его серверов. Эта группа обладает наибольшими правами. В ее состав входит глобальная группа администраторов домена, которые обладают теми же правами, что и администраторы.

Операторы бюджета имеют право создания новых групп и учетных записей пользователей. Однако у них ограничены права администрирования учетных записей, серверов и групп домена. Правами со значительными ограниченными возможностями обладают также группы пользователей, пользователей домена, гостей домена, гостей. Возможно копировать, корректировать и удалять созданные пользователем группы. Мастер управления группами имеет право добавлять и создавать пользователей. Он работает в полуавтоматическом режиме и оказывает поэтапную помощь в выполнении следующих административных задач:

• создание пользовательских учетных записей;

• управление группами;

• осуществление контроля доступа к файлам и папкам;

• ввод драйверов принтеров;

• инсталляция и деинсталляция программ;

• управление лицензированием;

• администрирование сетевых клиентов.

5.7. Управление политикой защиты

Одной из важнейшей задач администрирования является управление политикой защиты. В нее входят: интерактивная аутентификация пользователя, управление доступом пользователя к сетевым ресурсам, аудит.

Интерактивную аутентификацию пользователя осуществляют нажатием клавиш Ctrl + Alt + Del, что приводит к запуску утилиты WINLOGIN, открывающей окно Вход в систему.

Когда пользователь входит в рабочую группу, его учетная запись создается и хранится в SAM (оперативной памяти компьютера) его рабочей станции и локальное программное обеспечение аутентификации обращается для проверки вводимых параметров регистрации в базу данных SAM рабочей станции. Если пользователь регистрируется в домене, то обращение для проверки вводимых параметров регистрации происходит к базе данных SAM домена, к которому относится его машина.

Управление доступом пользователя к сетевым ресурсам выполняют благодаря применению бюджета пользователя, правил пользователя или группы пользователей, прав доступа к объектам и др.

Бюджет пользователя формируется администратором после создания учетной записи. В бюджет входят время работы в сети, область ОП, которая предоставляется пользователю, и другие права пользователя в системе.

Правила, которые устанавливают действия, доступные для применения, называются правами пользователя или группы пользователей. Предоставленные права и ограничения, которые накладываются на отдельного пользователя или группу пользователей, определяют возможности пользователя по доступу к сетевым ресурсам.

Пользователь может обладать обычными и расширенными правами. Обычно расширенные права предоставляются только программистам и иногда администраторам рабочих станций, но не предоставляются группам пользователей.

Редактор системной политики применяется для корректировки и установки новых прав некоторого пользователя администратором.

В Windows NT административные функции чаще всего выполняются с помощью диспетчера пользователя, диспетчера серверов и др.

Права пользователя устанавливает администратор при создании учетной записи пользователя. Элементы системы в Windows NT являются объектами, и каждый объект определяется типом, набором служб и атрибутов.

Типами объектов в Windows NT являются каталоги, файлы, принтеры, процессы, устройства, окна и т. д.; они влияют на допустимые наборы служб и атрибутов.

Совокупность действий, выполняемых объектом или с объектом, представляет собой набор служб.

Имя объекта, данные и список управления доступом – составная частью атрибутов. Список управления доступом является обязательной принадлежностью объекта. В данном списке находятся следующие сведения: список служб объекта, список пользователей и групп, имеющих разрешение на выполнение каждого действия.

В случае необходимости могут быть защищены некоторые права пользователей: права доступа к объектам определяются дескриптором безопасности.

Разрешения файловой системы NTFS (запись, чтение, выполнение, удаление, изменение разрешений) входят в локальные права.

Контроль над. удаленными правами осуществляется общими ресурсами, которые, в свою очередь, контролируются сетевым ресурсом, позволяющим пользователям удаленных компьютеров получать доступ по сети к объектам.

Аудит применяется для фиксации всех событий, которые происходят в локальной сети; он информирует администратора обо всех запрещенных действиях пользователя, предоставляет возможность получить сведения о частоте обращений к тем или иным ресурсам, установить последовательность действий, которые провели пользователи.

Существует три уровня управления аудитом:

1) включение и отключение аудита;

2) аудирование любого из семи возможных типов событий;

3) проверка конкретных объектов.

5.8. Управление ресурсами сети

Управление ресурсами сети многогранно и включает в себя следующие задачи:

1) выборочное компрессирование томов, папок и файлов NTFS, осуществляемое для экономии дискового пространства. Электронные таблицы, текстовые файлы и некоторые графические файлы способны уменьшиться в несколько раз;

2) архивация данных и решение сходных с этим задач;

3) разработка сценариев, которые задаются набором команд. Среди них можно выделить: сценарий автоматического выполнения задач при регистрации пользователя в системе, сценарий определенного собственного каталога пользователя, установления соответствующих сетевых связей при использовании разных пользовательских имен, фамилий и т. д.;

4) репликация папок на другие компьютеры, которая санкционирует тиражирование сценариев регистрации с одного контроллера домена на другой, базы данных с одного сервера на другой в целях поддержки и организации доверительных отношений;

5) совместное с диспетчером сервисов управление запуском и работой сервисов. Среди них могут быть приложения, функционирующие на сервере в фоновом режиме и обеспечивающие поддержку других приложений;

6) контроль производительности системы, осуществляемый при помощи программы Системный монитор;

7) управление дисками с использованием программы Администратор дисков, в том числе создание основных и расширенных разделов, форматирование разделов, создание составных томов и т. д.;

8) оптимизация работы Windows NT 4 как файлового сервера, как сервера приложений (контроль процессора сервера приложений, контроль виртуальной памяти, устранение сетевых проблем) и др. В этом случае осуществляется оптимизация работы жестких дисков, устранение проблем доступа к дискам на программном уровне, повышение пропускной способности сети;

9) управление службой печати. Обслуживание принтеров производится благодаря применению программы, доступ к которой осуществляется через папку Принтеры из панели управления или Настройка;

10) управление вводом компьютеров в состав домена своего сервера, организация доменов, удаление компьютеров, назначение сервера главным контроллером домена, репликация данных на другие серверы, объединение доменов, управление доверительными отношениями между доменами, аудит сетевых ресурсов каждого пользователя и т. д. Все перечисленные действия выполняются с помощью программ Диспетчер серверов и Диспетчер пользователей для доменов;

11) управление общими ресурсами. При загрузке компьютера системой Windows NT для каждого из дисков системы создаются системные общие ресурсы, заданные по умолчанию, в целях поддержки работы в сети и управления внутренними операциями;

12) установка управления удаленным доступом. Установка клиента и сервера удаленного доступа приводится в действие с помощью утилиты Сеть из панели управления. Модемы, протоколы и коммуникационные порты устанавливаются с помощью этой же утилиты;

13) управление всеми соединениями в сети и доступом к информации сервера удаленного доступа, для которого применяется утилита Управление удаленным доступом;

14) поиск неисправностей в сети с помощью сетевого монитора, которым можно пользоваться для просмотра поступающих на Windows NT и отправляемых пакетов.

5.9. Сетевые службы

Для пользователя сеть представляет собой не компьютеры, кабели и концентраторы и даже не информационные потоки, а является прежде всего набором сетевых служб, которые позволяют просмотреть список имеющихся в сети компьютеров или удаленный файл, распечатать документ на «чужом» принтере или послать почтовое сообщение. Именно совокупность перечисленных возможностей – насколько широк их выбор, насколько они удобны, надежны и безопасны – устанавливает для пользователя облик каждой из сетей.

Кроме самого обмена данными, сетевые службы призваны решать и другие, более специфические, задачи, в частности порождаемые распределенной обработкой данных. Это задачи, направленные на обеспечение непротиворечивости нескольких копий данных, размещенных на разных машинах (служба репликации), или организация выполнения одной задачи одновременно на нескольких машинах сети (служба вызова удаленных процедур). Из сетевых служб можно выделить административные, т. е. ориентированные не на простого пользователя, а на администратора и предназначенные для организации правильной работы сети в целом. К ним относятся: служба администрирования учетных записей о пользователях, позволяющая администратору вести общую базу данных о пользователях сети; система мониторинга сети, в функции которой входит захват и анализ сетевого трафика; служба безопасности, которая среди прочего выполняет процедуры логического входа с последующей проверкой пароля, и т. д.

Работа сетевых служб производится программными средствами. Основными службами являются файловая служба и служба печати, которые обычно предоставляются сетевой ОС, а вспомогательными – служба баз данных, факса или передачи голоса, выполняемые системными сетевыми приложениями или утилитами, которые работают в тесном контакте с сетевой ОС. Распределение служб между ОС и утилитами вполне условно и меняется в конкретных реализациях этой системы.

При разработке сетевых служб необходимо решать проблемы, свойственные любым распределенным приложениям, среди которых определение протокола взаимодействия между клиентской и серверной частями, распределение функций между ними, выбор схемы адресации приложений и др.

Одним из главных показателей качества сетевой службы является ее удобство. Для одного и того же ресурса можно разработать несколько служб, которые по-разному решают одну и туже задачу. Основные проблемы заключаются в производительности или уровне удобства предоставляемых услуг. Например, файловая служба может основываться на применении команды передачи файла из одного компьютера в другой по имени файла, а для этого необходимо, чтобы пользователь знал имя нужного файла. Та же файловая служба может быть организована так, что пользователь монтирует удаленную файловую систему к локальному каталогу, а затем обращается к удаленным файлам как к своим собственным, что намного удобнее. Качество сетевой службы определяется качеством пользовательского интерфейса – интуитивной понятности, наглядности, рациональности.

В случае определения степени удобства разделяемого ресурса часто используют термин «прозрачность». Прозрачным является такой доступ, при котором пользователь не замечает, где находится нужный ему ресурс – на его компьютере или на удаленном. После монтирования удаленной файловой системы в свое дерево каталогов, доступ к удаленным файлам становится для него абсолютно прозрачным. Сама операция монтирования также может обладать разной степенью прозрачности. В сетях с меньшей прозрачностью пользователю необходимо знать и задавать в команде имя компьютера, хранящего удаленную файловую систему, в сетях с большей степенью прозрачности соответствующий программный компонент сети осуществляет поиск разделяемых томов файлов безотносительно мест их хранения, а затем показывает их пользователю в удобном для него виде, например в виде списка или набора пиктограмм.

Для достижения прозрачности важен способ адресации (именования) разделяемых сетевых ресурсов. Имена таких ресурсов не должны зависеть от их физического расположения на том или другом компьютере. В лучшем случае пользователь не должен ничего менять в своей работе, если администратор сети переместил том или каталог между компьютерами. Администратор и сетевая ОС обладают информацией о расположении файловых систем, однако от пользователя она скрыта. Эта степень прозрачности пока редко встречается в сетях. Чаще всего для получения доступа к ресурсам определенного компьютера следует устанавливать с ним логическое соединение. Данный подход применяется, в частности, в сетях Windows NT.

5.10. Средства, обеспечивающие взаимодействие с другими операционными системами сети

Сетевой можно назвать ОС, взаимодействующую с сетевым оборудованием и обеспечивающую межкомпьютерные коммуникации. Пользовательский интерфейс к сети позволяет разделять файлы и периферийное оборудование. Операционная система Windows NT способна взаимодействовать и обмениваться данными со многими существующими сетями, построенными на основе различных систем поддержки сетей. Обстоятельствами, которые могут привести к возникновению данной необходимости, могут быть: наличие уже построенных на основе других ОС сетей, ресурсов, необходимых пользователям Windows NT; создание новых сетей, основанных на Wndows NT, и другие ОС поддержки сетей для повышения их эффективности.

Взаимодействие сетей, построенных на Windows NT, с другими ОС поддержки сетей предназначены для обеспечения следующих средств.

1. Открытая сетевая структура, механизмы динамической загрузки и выгрузки встроенной сетевой поддержки различных сетевых компонентов. Данные механизмы могут применяться для загрузки и выгрузки программного обеспечения других производителей, что позволяет Windows NT поддерживать множество различных сетевых протоколов, сетевых плат и драйверов.

2. Совместимые с другими сетями и устанавливающие связь с ними протоколы, поддерживающие Windows NT. Служба удаленного доступа для передачи данных от одной локальной сети к другой удаленной локальной сети через Интернет применяет следующие протоколы: РРР – протокол параллельного соединения по нескольким телефонным каналам; SLIP – межсетевой протокол для последовательного канала; РРТР – протокол, содержащий механизм шифрования для Интернет.

3. Сетевые драйверы и интерфейсы. Они предоставляют возможность Windows NT подключаться к различным типам сетей и взаимодействовать с различными типами вычислительных систем.

4. Сервис многопользовательского удаленного доступа для систем с Windows NT Server и однопользовательского удаленного доступа для систем Windows NT Workstation. Он предоставляет удаленный доступ по глобальной сети к системе Windows NT. Соединения сетей, которые построены на основе разных ОС, поддерживающих сети, способны обслуживать сервер службы удаленного доступа. Осуществляется это благодаря возможности транслировать сообщения из одних форматов в другие, а также наличию маршрутизатора многосетевого доступа, выполняющего установление и разрыв сетевого соединения, удаленную печать и передачу данных по сети сетевому компоненту, обрабатывающему запросы на ресурс.

5. Возможность выполнения многих приложений для разных ОС благодаря наличию в Windows NT различных API. Протокол API ввода-вывода Win-32 необходим при обработке запросов на ввод-вывод информации из файла, которые находятся на удаленной машине, и пр.

6. Встроенная поддержка различных типов файловых систем (NTFS, FAT, CD-ROM, VFAT, Macintosh), которая имеет возможность конвертирования FAT– и HPFS-разделов в NTFS-разделы, поддержка в NTFS-разделах каталогов формата Macintosh.

7. Поддержка Windows NT и NetWare общих служб каталогов NTDSmNDS. Например: защищенная база каталога, распределенная архитектура, однократная регистрация в сети, простое администрирование.

8. Возможность подключения к доменам новых пользователей, например пользователей других сетей, поддержание необходимого уровня безопасности системы путем установления доверительных отношений между до менами. К ним относятся встроенные средства работы с глобальными сетями, применяющиеся для подключения одних локальных сетей к другим через глобальную сеть.

5.11. Организация работы в иерархической сети

Иерархические сети имеют один или несколько серверов. В них находится информация, которую используют одновременно различные пользователи. Различают файловые серверы, серверы баз данных, принт-серверы и почтовые серверы.

В файловом сервере располагаются совместно обрабатываемые файлы и совокупно используемые программы. На рабочих станциях располагается только небольшая часть этих программ, которые требуют незначительных ресурсов. Программы, допускающие такой режим работы, называются программами с возможностью инсталляции в сети.

На сервере баз данных располагается база данных, например «КонсультантПлюс», «Гарант», «Счета клиентов банка» и др. Базу данных на сервере можно пополнять с различных рабочих станций или предоставлять информацию по запросам с рабочей станции. При этом возможны три принципиально различающихся режима обработки запросов с рабочей станции или редактирования записей в базе данных:

1) с сервера последовательно посылаются записи базы данных на рабочую станцию, на которых происходит сама фильтрация записей и отбор необходимых. В этом случае снижаются требования к серверу, однако увеличивается нагрузка на каналы сети и требования к вычислительной мощности рабочих станций;

2) сервер выбирает требуемые записи из базы данных и посылает их на рабочую станцию. При этом уменьшается нагрузка на сеть и понижается уровень требований к рабочим станциям. В этом случае резко возрастают требования к вычислительной мощности сервера. Этот способ наиболее лучший и реализуется специальными средствами работы с современными сетевыми базами данных;

3) используется режим «слив-разлив» при малой мощности сервера, рабочей станции или сети. Он применяется для ввода новых записей или их редактирования в случае, если запись БД может изменяться не более одного раза в день.

Для создания принт-сервера к компьютеру небольшой мощности подключается достаточно производительный принтер, применяемый с целью распечатки информации одновременно с нескольких рабочих станций.

Почтовый сервер предназначен для хранения информации, отправляемой и получаемой как по локальной сети, так и извне по модему. При этом пользователь может просмотреть в любое удобное время пришедшую для него информацию или отправить через почтовый сервер свою.

Для каждого пользователя на жестком диске сервера выделяется три области:

1) личная, доступная только пользователю со всеми правами, например создания в ней папок и файлов, редактирования и применения файлов, их удаления. Другим пользователям не предоставляется доступа в «чужие личные области», они не видят их средствами файловой системы, так как личные области используются для хранения конфиденциальной информации пользователя;

2) общая, к которой одновременно имеют одновременный доступ все пользователи сети с правом чтения и записи. Данная область применяется для обмена информацией между различными пользователями сети или рабочими станциями. Для осуществления этого информация из личной области пользователя или с локального диска рабочей станции записывается в общую область. Из данной области другой пользователь переписывает ее в свою личную область или на локальный диск другого ПК;

3) область чтения, в которой пользователь может только читать информацию.

Для того чтобы получить доступ к личной области на сервере, пользователь должен выполнить процедуры входа в сеть или регистрации в сети. Процедура входа в сеть осуществляется после включения или перезагрузки компьютера.

5.12. Организация одноранговых сетей и технология работы в них

Установить программное обеспечение для одноранговой сети может сам пользователь. Программные компоненты управления данной сетью позволяют организовать прямое кабельное соединение между двумя ПК с помощью нуль-модемного кабеля. Одноранговыми называются сети равноправных компьютеров (рабочих станций), в которых отсутствует серверная часть программного обеспечения. На каждой рабочей станции устанавливается клиентское программное обеспечение, состоящее из четырех компонентов:

1) клиент – программа, реализующая общие функции управления взаимодействием рабочей станции с другими компьютерами в сети;

2) службы – программа, устанавливающая вид доступа к ресурсам и обеспечивающая преобразование конкретного локального ресурса в сетевой и обратно;

3) протокол – программа, управляющая передачей информации в сети;

4) сетевая плата – драйвер, управляющий работой сетевого адаптера, однако при организации прямого кабельного соединения между ПК этот компонент может отсутствовать.

При установке сетевых программных компонент следует иметь в виду следующее.

1. Для организации одноранговой сети (в качестве клиента) необходимо установить программу Клиент для сетей Microsoft. Одноранговые сети позволяют осуществить чтение и редактирование разделяемых информационных ресурсов, а также запуск программы с «чужого компьютера». При этом каждый пользователь может иметь собственный вид рабочего стола, набор пиктограмм на нем, личные настройки для работы в Интернет и др.

2. В качестве Службы при организации одноранговых сетей Microsoft или прямого кабельного соединения следует выбрать Службу доступа к файлам и принтерам сетей Microsoft.

3. Вид протокола определяется типом установленного клиента и видом сетевой платы. При этом протокол нередко автоматически устанавливается при инсталляции.

4. Для сетевых карт класса РпР следует применять программный компонент Сетевая плата. Установка карты производится автоматически при перезагрузке ПК, если драйверы для сетевой карты имеются в составе драйверов Windows.

При организации работы в одноранговой сети следует использовать ресурсы различных компьютеров. Ресурсами рабочей станции в одноранговой сети является любой из представленных элементов:

• устройства долговременной памяти, включающие в себя логические диски НЖМД, накопители и другие аналогичные устройства (информационные);

• папки, причем с вложенными папками более низкого уровня или без них (информационные);

• подключенные к компьютеру, в том числе принтеры, модемы и др. (технические).

Ресурс компьютера, доступный с других компьютеров сети, называетсяразделяемым или сетевым, а также общим, совместно используемым. Выделяют разделяемые информационные ресурсы и разделяемые технические устройства. Понятия локального и разделяемого ресурса – динамические; это означает, что всякий локальный ресурс может быть в любое время преобразован в сетевой ресурс и обратно самим «хозяином» рабочей станции.

Перед использованием сетевого ресурса в одноранговых сетях необходимо провести следующие организационные мероприятия:

• уточнить состав разделяемых ресурсов и выбрать компьютеры, на которых они будут располагаться;

• определить круг пользователей, которые получают к ним доступ;

• дать информацию будущим потребителям этого ресурса об именах ПК, на которых они созданы, о сетевых именах ресурсов, правах и паролях доступа к ним;

• образовать в случае необходимости группы и включить в нее все ПК, которым будет предоставлен доступ к данному ресурсу.

5.13. Модемные виды сетей

Модем – это устройство, обеспечивающее возможность обмена информацией между компьютерами с помощью телефонной сети. На время сеанса связи оба компьютера с помощью модема должны быть подключены к телефонной линии.

Факсмодемы имеют специальную схему, позволяющую обмениваться информацией не только между компьютерами, но и между компьютерами и факсимильными устройствами. Факсмодемы способны работать в двух режимах: режиме модема и режиме факс-модема, и при этом обмениваться факс-сообщениями. В том и в другом случае отдельные элементы работы в ряде отношений схожи, возможности каждого режима и технология работы с ними существенно отличаются.

Использование модема позволяет произвести следующие сетевые информационные технологии и информационные услуги.

1. Прямая связь. Это простейший способ связи двух компьютеров и организации обмена информацией между ними без посредников и дополнительной оплаты. Если не применяется система почасовой оплаты за телефонные разговоры, то работа по модему в пределах местной телефонной сети осуществляется бесплатно. Когда соединение по модему было установлено с помощью сотовой или междугородней связи, оплата производится по установленному для данного вида связи повременному тарифу. Прямую связь обеспечивают специальные коммутационные программы.

После установления соединения между компьютерами коммутационные программы сразу позволяют пересылать файлы между ними. Когда используется прямая коммутация, можно передавать файлы любого типа или текстовую информацию, непосредственно набираемую на клавиатуре. Вид документа, который передается или принимается при передаче сообщений, может или совпадать, или различаться в зависимости от применяемого способа передачи.

2. Связь с доской объявлений (BBS). В этом случае происходит соединение с компьютером или локальной сетью, в которой существует база данных и специальное программное обеспечение, реализующее язык запросов, осуществляющее поиск в базе необходимой информации и копирование ее на компьютер абонента. В пределах местной телефонной сети услуги данных информационных систем предоставляются всем пользователям и являются бесплатными. Для работы с BBS можно использовать коммутационные программы и специальное программное обеспечение, которое считывается с самой BBS после первого обращения к ней с помощью коммутационной программы. Кроме копирования файлов некоторые BBS предлагают дополнительные возможности – адресную переписку между ее абонентами или помещение сообщений, адресованных конкретной группе абонентов или всем абонентам BBS.

3. Удаленный доступ. Это один из способов подключения к отдельному компьютеру или локальной сети офиса. После этого подключения удаленный компьютер приобретает статус полноправной рабочей станцией этой сети, а модем одновременно выполняет функции сетевой карты.

4. Подключение к глобальным сетям. Глобальной называется сеть компьютеров, распределенных по всему миру, которая предоставляет на коммерческой основе информационные и другие виды услуг всем желающим. Подключение к глобальной сети осуществляется после соединения с компьютером или локальной сетью по модему посредника – провайдера. Сайтами называются мощные информационные узлы, которые представляют собой компьютеры или локальные сети провайдеров, связанные высокоскоростными каналами с узлами других провайдеров во всем мире и в совокупности образующие глобальную сеть. Самой известной глобальной сетью является Интернет. Провайдер осуществляет услуги на коммерческой основе, а для их получения следует предварительно заключить контракт.

5.14. Установка и конфигурирование модема

Работа с модемом включает в себя однократно проводимый этап его установки и операции, которые выполняются при каждом сеансе связи. Под установкой модема понимают его физическое и программное подключение.

Способ физического подключения определяется видом модема. Модем может быть внутренним или внешним. Внутренний модем представляет собой плату, которая вставляется в слот расширения на материнской плате. При его применении создается дополнительный асинхронный (СОМ) порт. Настройка данного порта может потребовать определенного профессионализма пользователя. В этом случае модем не является транспортабельным. К достоинствам внутреннего модема относятся его дешевизна, и то, что он не требует отдельного подключения к электрической сети, не использует СОМ-порт и готов кработе непосредственно после включения компьютера.

Внешние модемы представляют собой автономные устройства, которые соединяются специальными кабелями с ПК через асинхронные порты. Для данного типа модема необходимо подключение к электросети, чаще всего через прилагаемый к нему преобразователь напряжения.

Оба типа модема при физическом подключении могут сопрягаться с голосовым телефоном. Существуют следующие способы подключения:

• модем подключен к телефонной розетке, а телефон подключается к модему;

• и телефон, и модем подключены к телефонной розетке через разъем на ней.

Соединение с абонентом при обоих способах подключения осуществляется как с помощью телефона, так и посредством модема. Активным (занимающим линию) является только то устройство (модем или телефон), с которого первым начинают набирать телефонный номер. В коммутационных программах при использовании первого способа подключения можно, переговорив по телефону и не разрывая связи, передать управление модему, после чего, положив телефонную трубку, осуществить сеанс модемной связи. Данный способ подключения является удобным в том случае, когда необходимо предварительно позвонить абоненту, для того чтобы предупредить его о начале сеанса и оговорить параметры связи. Но второй способ сопряжения модема и телефона, а также наличие параллельного телефона или факсимильного аппарата делает работу модема худшей.

Модем в Windows программно подключается к ОС как новое устройство. Программное подключение выполняется с помощью Мастера подключения нового устройства, который вызывается командой Панель управления/Установка оборудования/Модем. Марку подключаемого модема указывает пользователь в окне списка модемов, распознаваемых ОС, или она определяется автоматически. Когда драйвера модема поставляются его производителем, он устанавливается обычным образом: щелчком по кнопке Установить с диска или с помощью инсталляционной программы по команде Пуск/Выполнить. После программного подключения модема в системе Windows можно произвести настройку его параметров путем выполнения следующей последовательности действий:

1) активизировать пиктограмму Мой компьютер/Панель управления/Модемы;

2) выбрать конкретный модем в открывшемся окне Модемы щелчком по кнопке Свойства;

3) задать необходимые значения конфигурационных параметров работы модема в полях вкладок Общие и Установка связи.

Быстродействие по порту характеризует скорость обмена информацией между ПК и модемом. При этом скорость по порту задается в поле Наибольшая скорость вкладки Общие окна Свойства модема. Если необходимо ограничить скорость передачи на линии, то уменьшают скорость по порту, но параметры подключения во вкладке Подключение не изменяют.

5.15. Организация соединения с удаленным персональным компьютером

При применении модема любой сеанс связи начинается с установления соединения с удаленным компьютером. Данное соединение в Wndows обеспечивается программой Удаленный доступ к сети, которая автоматически устанавливается при инсталляции Windows. При этом в момент инсталляции модем должен быть физичесьси подсоединен к ПК и вьслючен. В оьсне этой программы для каждого телефонного номера автоматически создается специальный элемент Соединение, в свойствах которого указывается номер телефона.

Для создания пиктограммы Соединение следует выполнить описанные ниже действия, при этом обязательным является только первый ьпаг.

1. Создание новой пиктограммы. В оьсне программы Удаленное соединение необходимо ьцелкнуть по пиктограмме Новое соединение, после чего в последовательно возникающих окнах Мастера создания соединения указать название соединения и телефонный номер абонента. После этого создается пиктограмма с указанным именем, телефоном адресата и некоторым стандартным набором параметров, которые управляют процессом соединения с абонентом. Эти параметры можно изменить с помоьцью действий следующего пункта.

2. Настройка параметров набора номера. Параметры данной группы зависят от типа используемой телефонной линии, они управляют технологией установления соединения. Для изменения параметров необходимо дважды ьцелкнуть по пиктограмме нужного соединения, в открывьпемся оьсне Установка связи ьцелкнуть по кнопке Параметры. В окно Параметры набора номера нужно занести все необходимые изменения. Смысл болььпинства параметров заключается в следующем:

• тип набора номера определяет используемую систему набора, которая может быть импульсной и тоновой. При новом соединении по умолчанию устанавливается тоновый режим, поэтому чаьце всего его требуется заменить на импульсный. Это целесообразно, если не применяются описанные ниже меры, в противном случае соединение устанавливаться не будет (это относится ко всем видам соединений, в том числе к соединениям с Интернет);

• поле Место вызова позволяет иметь несколько видов параметров номера для одного и того же соединения. Этим удобно пользоваться, когда с портативного компьютера приходится устанавливать связь из разных мест, которые различаются способом вызова абонента. Например, в одном случае напрямую, а в другом – через коммутатор или в одном случае с линии с тоновым набором, а в другом – с импульсным. При этом ьцелкают по кнопке Создать, после чего в поле Место вызова необходимо ввести имя, которое определяет соответствующий набор параметров. После этого нужно установить необходимые значения параметров, задание которых завершается щелчком по кнопке Применить. Затем место вызова выбирается в процессе установления соединения.

3. Согласование параметров связи с ПК-абонентом, устанавливающим протоколы передачи данных абоненту и другие характеристики, которые необходимы для соединения с удаленным компьютером. Важнейшие параметры задаются во вкладке Тип сервера. Эти параметры особенно важны при установлении связи с Интернет.

Соединение с конкретным абонентом производят с помощью:

• двойного щелчка в окне программы Удаленный доступ по пиктограмме Соединение. К часто используемым соединениям для удобства доступа их пиктограммы можно вынести на Рабочий стол;

• двойного щелчка по пиктограммам соединения, появляющимся в окнах коммутационных программ;

• задания имени нужного соединения, которое производится в специальных полях программ работы в Интернет. Оно требуется для обеспечения автоматического установления требуемого соединения.

5.16. Работа с коммутационными программами

Коммутационные, или терминальные, программы позволяют с помощью модема организовать обмен информацией между двумя удаленными ПК, а также работать с BBS.

При прямой коммутации можно обмениваться текстовой информацией в интерактивном режиме, когда текст, набираемый на клавиатуре одного ПК, немедленно воспроизводится на мониторе абонента. С помощью такой коммутации можно пересылать файлы с одного ПК на другой. Для этого оба компьютера через модем должны быть подключены к телефонной линии, и на них должна быть загружена программа HyperTerminal. После этого один из компьютеров становится вызывающим, а другой – ожидающим. Распределение функций между компьютерами определяется предварительной договоренностью абонентов. При установлении соединения между компьютерами действия должны включать в себя следующие шаги:

1) на ожидающем компьютере в окне HyperTerminal необходимо дважды щелкнуть по пиктограмме Hypertrm, после чего по кнопке Отмена. Откроется пустое окно Новое подключение, являющиеся рабочим окном HyperTerminal, а в меню этого окна требуется выполнить команды Связь/Ждать звонка;

2) после выполнения указанных выше действий на ожидающем ПК, на вызывающем ПК необходимо в окне НурегТеrminal дважды щелкнуть по пиктограмме принимающего ПК или дважды щелкнуть по пиктограмме HyperTerminal с целью создания пиктограммы Соединение. После этого начинается установление соединения вызывающего компьютера с ожидающим.

Подключение к BBS производится при помощи коммутационной программы. Управляющая программа при первом соединении с BBS потребует указания имени регистрации пользователя, а также пароль. И пароль, и имя назначает сам пользователь. Для получения адресованной пользователю почты при последующем соединении с BBS следует в окне Соединение правильно указывать имя и пароль. После этого управляющая программа, как и Мастера в современных ОС, будет генерировать на мониторе последовательность меню. Например, элементы меню назначают следующие действия:

• возвращение к предыдущему меню;

• вызов системного оператора BBS для обмена сообщениями в интерактивном режиме;

• просмотр содержимого текстовых файлов или архивов;

• выбор тематики поиска файлов из приводимого перечня тем;

• просмотр списка файлов в выбранной области;

• задание списка файлов для их копирования на компьютер;

• пересылка файлов на BBS;

• просмотр почты и отправление ее конкретным адресатам;

• выход из системы и окончание сеанса и др.

Для удаленного доступа к отдельному компьютеру и сети используется модем. С его помощью можно организовать удаленное управление одного ведущего компьютера другим, подчиненным, компьютером. В этом случае клавиатура ведущего компьютера становится как бы клавиатурой подчиненного; для этого на подчиненном компьютере должна быть инсталлирована программа Сервер удаленного доступа. Ее установка в первом случае должна быть затребована при инсталляции Windows, а во втором – выполнена чуть позже по команде Пуск/Настройка/Панель управления/Установка и удаление программ. После этого в группе Связь помечают флаг программы Сервер удаленного доступа. При ее установке для разрешения управления данным компьютером с удаленного компьютера следует запустить программу Удаленный доступ и в ее окне выполнить команду меню Соединения/Сервер удаленного доступа. Затем в открывающихся окнах необходимо установить протоколы и пароль доступа к компьютеру пользователя. Далее нужно создать Соединение для доступа к данному компьютеру, указав в его свойствах и параметрах все необходимые для соединения и доступа значения.

5.17. Работа с факс-модемом

При обмене информацией не только с другими компьютерами, но и между ПК и факсимильными устройствами используются современные модемы. С помощью модема возможно, например, переслать сообщение с компьютера на факс-аппарат и обратно. Модем, работающий в этом режиме, называется факс-модемом. Работа с данным аппаратом производится с помощью специальных коммутационных программ или универсальных программ-органайзеров. Установление факса осуществляется после инсталляции модема или при инсталляции программ работы с факсом, или при первом обращении к факсу. В группу Принтеры помещается пиктограмма факса, а сам факс, как и принтер, соединяется со специальным «логическим» портом. После установки факса к этому порту возможно обращаться и из других приложений как к принтеру. Одним из способов отправления на факс документа, который был создан каким-либо приложением, является его распечатка по команде Печать. При этом в качестве принтера указывается инсталлированный факс. Изменение параметров работы факса и его настройку выполняют в окне Свойства для соответствующего факса в группе Принтеры.

Факсимильное сообщение можно отправить с помощью:

1) программы, в которой подготовлен документ. Данный способ является самым простым, если в меню Файл программы, подготовившей документ, имеются команды Печать или Отправить. В качестве принтера устанавливается соответствующий факс и выдается команда печати;

2) программ-органайзеров;

3) коммутационных программ, которые обладают возможностью посылки факсимильных сообщений.

При отправке сообщения возникает окно, в котором необходимо заполнить заголовок сообщения, содержащий следующие поля:

• Кому – с одним или несколькими адресами получателей сообщения;

• Копия – с адресами получателей копий, при этом в некоторых системах основные адресаты могут быть как извещены, так и не ставиться в известность о наличии копий;

• Тема – краткая информация о сообщении.

Для упрощения задания адресов есть адресные книги, включающие в себя список часто используемых адресов, а также формы сообщений, которые содержат целиком заголовки различного типа.

Сообщения могут содержать текст, непосредственно набираемый в специальном окне, и вложение (текстовой, графический и другие файлы или электронную таблицу). Сообщение может включать в себя только вложения. Оно имеет такой вид, если посылается из прикладной программы по команде Печать или Отправить. От незаконного доступа сообщения защищаются различными способами: паролем, ключами, электронной подписью и др.

При отправлении сообщения можно указать:

• срочность доставки – немедленно, точно в заданные дату и время, в определенный интервал времени по «дешевому тарифу»;

• наличие и вид титульного листа, отделяющего одно сообщение от другого;

• качество печати и размер бумаги;

• необходимость подтверждения получения сообщения и способ защиты;

• количество повторных попыток переслать сообщение, когда это не удается сразу сделать;

• необходимость сохранения сообщения.

Принимать сообщения можно автоматически и вручную. Модем и компьютер при автоматическом приеме должны быть включены, а коммуникационная программа запущена при передаче сообщения (если в процессе обмена не участвует почтовый сервер). Факс при автоматическом приеме должен быть установлен в режим Получать факс автоматически.

Тема 6

Сети Интернет

6.1. Возникновение сети Интернет

В 1962 г. Д. Ликлайдер, первый руководитель исследовательского компьютерного проекта экспериментальной сети, целью которого была передача пакетов в Управление перспективных исследований и разработок Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA), опубликовал серию заметок, в которых обсуждалась концепция «галактической сети» (Galactic Network). Ее основу составляло утверждение, что в недалеком будущем будет разработана глобальная сеть взаимосвязанных компьютеров, позволяющая каждому пользователю быстро получать доступ к данным и программам, расположенным на любом компьютере. Данная идея была началом развития сети Интернет.

В1966 г. в DARPA Л. Роберте приступил кработе над концепцией компьютерной сети, и скоро появился план ARPANET. В это же время были созданы основные протоколы передачи данных в сети – TCP/IP. Множество государственных и частных организаций хотели использовать сеть ARPANET для ежедневной передачи данных. Из-за этого в 1975 г. ARPANET превратилась из экспериментальной в рабочую сеть.

В 1983 г. был разработан и официально внедрен первый стандарт для протоколов TCP/IP, который вошел в Military Standards (MIL STD). С целью облегчения перехода на новые стандарты DARPA выдвинула предложение руководителям фирмы Berkley Software Design о внедрении протоколов TCP/IP в Berkeley (BSD) UNIX. Через некоторое время протокол TCP/IP переработали в обычный (общедоступный) стандарт, и начал использоваться термин «Интернет». Параллельно произошло выделение MILNET из ARPANET, после чего MILNET стала относиться к Defense Data Network (DDN) Министерства обороны США. После этого термин «Интернет» стали использовать для обозначения единой сети: MILNET плюс ARPANET.

В 1991 г. сеть ARPANET перестала существовать. Но сеть Интернет существует в настоящий момент и развивается. При этом ее размеры намного превышают первоначальные.

Историю развития сети Интернет можно условно разделить на пять этапов:

1) 1945–1960 гг. – появление теоретических работ по интерактивному взаимодействию человека с машиной, а также первых интерактивных устройств и вычислительных машин;

2) 1961–1970 гг. – начало разработки технических принципов коммутации пакетов, ввод в действие ARPANET;

3) 1971–1980 гг. – расширение числа узлов ARPANET до нескольких десятков, проведение специальных кабельных линий, которые соединяют некоторые узлы, начало функционирования электронной почты;

4) 1981–1990 гг. – осуществление принятия протокола TCP/IP, разделение на ARPANET и MILNET, ввод системы «доменных» имен – Domain Name System (DNS);

5) 1991–2007 гг. – новейший этап развития истории глобальной сети Интернет.

6.2. Возможности сети Интернет

Интернет является глобальной компьютерной сетью, которая охватывает весь мир и содержит огромный объем информации по любой тематике, доступной на коммерческой основе для всех желающих. В сети Интернет кроме получения информационных услуг можно произвести покупки и коммерческие сделки, оплатить счета, заказать билеты на различные виды транспорта, забронировать места в гостиницах и пр.

Любая локальная сеть представляет собой узел, или сайт. Юридическое лицо, обеспечивающее работу сайта, называют провайдером. Сайт включает в себя несколько компьютеров – серверов, применяемых для хранения информации определенного типа и в определенном формате. Каждому сайту и серверу на сайте присваиваются уникальные имена, с помощью которых они идентифицируются в сети Интернет.

Для подключения к Интернет пользователь должен заключить контракт на обслуживание с любым из существующих провайдеров в его регионе. Для начала работы в сети необходимо соединиться с сайтом провайдера. Связь с провайдером осуществляется или по коммутируемому телефонному каналу при помощи модема, или при помощи постоянно действующего выделенного канала. При соединении с провайдером через коммутируемый телефонный канал связь осуществляется с помощью модема и средств удаленного доступа. Если же связь с провайдером производится через постоянно действующий выделенный канал, то применяется простой вызов соответствующей программы для работы в Интернет. Возможности, которые открываются перед пользователем, определяются условиями контракта, заключенного с провайдером.

С помощью ключевых слов во всей сети Интернет для каждой информационной системы существуют свои средства поиска нужной информации. Сеть включает в себя следующие информационные системы:

1) World Wide Web (WWW) – Всемирная информационная паутина. Информация в данной системе состоит из страниц (документов). С помощью WWW можно смотреть фильмы, слушать музыку, играть в компьютерные игры, обращаться к различным информационным источникам;

2) FTR-система (File Transfer Program). Она используется для пересылки файлов, доступных для работы только после копирования на собственный компьютер пользователя;

3) электронная почта (E-mail). Каждый из абонентов обладает своим электронным адресом с «почтовым ящиком». Он представляет собой некоторый аналог почтового адреса. С помощью электронной почты пользователь способен пересылать и получать текстовые сообщения и двоичные файлы произвольного вида;

4) новости (система телеконференций – Use Net Newsgroups). Эта служба состоит из совокупности документов, сгруппированных по определенным темам;

5) IRC и ICQ. С помощью данных систем осуществляется обмен информацией в режиме реального времени. Эти функции в системе Windows выполняются приложением MS NetMeeting, которое позволяет создавать общие рисунки и добавлять текст совместно с другими пользователями на удаленных рабочих станциях.

К средствам поиска, управления и контроля в Интернет относятся:

• системы поиска в WWW – используются для поиска информации, организованной одним из перечисленных выше способов (WWW, FTR);

• Telnet – режим удаленного управления любым компьютером в сети, применяемый для запуска на сервере или любом компьютере в Интернет необходимой программы;

• служебная программа Ping – позволяет проверять качество связи с сервером;

• программы Whois и Finger – используются для нахождения координат пользователей сети или определения пользователей, работающих в настоящий момент на конкретном хосте.

6.3. Программное обеспечение работы в Интернет

Для того чтобы система Интернет функционировала, существуют следующие программы:

1) универсальные программы или программные комплексы, которые обеспечивают доступ к любой службе Интернет;

2) специализированные программы, которые предоставляют более широкие возможности при работе с конкретным сервисом Интернет.

Браузерами называются программы для работы с WWW. Обычно они поставляются в виде комплекса программных средств, обеспечивающих все возможности работы в сети.

Наиболее применяемыми комплексами являются комплексы Netsape Communicator различных версий и Microsoft Internet Explorer (IE) версий 4.0 и 5.0. В терминологии Microsoft данные комплексы называют обозревателями. Одним из важных достоинств IE является то, что одновременно с функциями браузера он используется и как проводник файловой системы локального компьютера. При этом работа с комплексом IE в качестве проводника организована по тем же самым принципам, что и работа в качестве браузера. При этом следует учесть, что работа осуществляется в том же окне, с тем же меню, инструментальными кнопками и инструментами. Использование IE уничтожает различия между работой с файловой системой локального компьютера и работой с WWW. При этом IE тесно связан с программами MS Office, обеспечивая работу в Интернет непосредственно из этих программ. Такими программами MS Office могут служить Word, Excel, Access, Power Point и др.

Кроме браузера для работы с WWW в состав комплекса IE входит программа Outlook Express (ОЕ). Ее используют для работы с электронной почтой и телеконференциями. Благодаря комплексности IE браузер и Outlook Express поставляются в виде единого инсталляционного пакета. Эти программы могут инсталлироваться одновременно, обладать общими настройками, вызываться друг из друга и обмениваться информацией.

В MS Office присутствуют программы-органайзеры MS Outlook (которые не входят в комплекс IE), обеспечивающие в числе многих своих функций и возможность работы с электронной почтой и Новостями. Программа-органайзер MS Outlook способна полностью заменить Outlook Express. В тех случаях, когда нерационально использовать MS Outlook как программу-органайзер, а только как средство работы в Интернет, предпочтительнее работать с Outlook Express.

Кроме перечисленных программ, входящих в комплекс IE, существует много программ различных фирм, предназначенных для работы с электронной почтой и серверами FTR. Их можно приобретать и устанавливать отдельно от комплекса IE. Благодаря этим программам пользователь может получить дополнительные удобства.

Выход в Интернет производится через провайдера. Для связи с ним применяется один из следующих способов:

• доступ в Интернет по коммутируемым линиям или Dial-Up. При таком режиме главным ограничением является качество телефонной линии и модема;

• постоянное соединение с Интернет по выделенной линии. Данный способ работы наиболее совершенный, но самый дорогой. Он автоматически открывает доступ ко всем ресурсам сети Интернет.

При заключении контракта с провайдером по коммутируемым телефонным линиям необходимо, чтобы была предоставлена информация, которую в дальнейшем требуется указать в качестве параметров в различных программах связи с провайдером. Эти программы применяются при непосредственной работе в Интернет. При заключении договора на Dial-Up-доступ провайдер обязан установить для каждого абонента определенный набор параметров.

6.4. Передача информации в сети Интернет. Система адресации

В сети Интернет, по аналогии с локальными вычислительными сетями, информация передается в виде отдельных блоков, которые называются пакетами. В случае передачи длинного сообщения его следует разбивать на определенное число блоков. Любой из этих блоков состоит из адреса отправителя и получателя данных, а также некоторой служебной информации. Любой пакет данных отправляется по Интернет независимо от остальных, при этом они могут передаваться разными маршрутами. После прибытия пакетов к пункту назначения из них образуется исходное сообщение, т. е. происходит интеграция пакетов.

В Интернет применяется три разновидности адресов:

1) IP-адрес – основной сетевой адрес, присваиваемый каждому компьютеру при входе в сеть. Для обозначения IP-адреса используется четыре десятичных числа, разделенных точками, например 122.08.45.7. В каждой позиции каждое значение может изменяться от 0 до 255. Любой компьютер, подключенный к Интернет, обладает своим уникальным IP-адресом. Такие адреса можно разделить на классы в соответствии с масштабом сети, к которой подключается пользователь. Адреса класса А применяются в больших сетях общего пользования. Адреса класса В используются в сетях среднего размера (сетях крупных компаний, научно-исследовательских институтов, университетов). Адреса класса С применяются в сетях с малым числом компьютеров (сетях небольших компаний и фирм). Можно выделить также адреса класса D, предназначенные для обращения к группам компьютеров, и зарезервированные адреса класса Е;

2) доменный адрес – символьный адрес, который имеет строгую иерархическую структуру, например yandex.ru. В таком виде адресов справа указывается домен верхнего уровня. Он может быть двух-, трех-, четырехбуквенным, например:

• com – коммерческая организация;

• edu – образовательное учреждение;

• net – сетевая администрация;

• firm – частная фирма и др.

Слева в доменном адресе применяется название сервера. Перевод доменного адреса в IP-адрес производится автоматически с помощью системы доменных имен (Domain Name System – DNS), которая представляет собой метод назначения имен через передачу сетевым группам ответственности за их подмножество имен;

3) URL-адрес (Universal Recourse Locator) – универсальный адрес, который используется для обозначения имени каждого объекта хранения в Интернет. Этот адрес имеет определенную структуру: протокол передачи данных: // имя компьютера/каталог/подкаталог/. /имя файла. Примером названия является http://rambler.ru/doc.html.

6.5. Адресация и протоколы в Интернет

Хост – это компьютер, подключенный к Интернету. Идентификация каждого хоста в сети осуществляется посредством двух систем адресов, которые всегда действуют совместно.

Как и телефонный номер, IP-адрес назначается провайдером и состоит из четырех байтов, разделенных точками и заканчивающихся точкой. Любой из компьютеров в Интернет должен иметь свой собственный IP-адрес.

В системе доменных имен DNS-имена именуются провайдером. Такое полное доменное имя кaк win.smtp.dol.ru включает в себя четыре разделенных точками простых домена. Количество простых доменов в полном доменном имени произвольное, а каждый простой домен описывает некоторое множество компьютеров. При этом домены в имени вложены друг в друга. Полное доменное имя необходимо закончить точкой.

Каждый из доменов имеет следующий смысл:

• гu – домен страны, обозначающий все хосты в России;

• dol – домен провайдера, обозначающий компьютеры локальной сети российской фирмы Demos;

• smtp – домен группы серверов Demos, обслуживающий систему электронной почты;

• win – имя одного из компьютеров из группы smtp.

Особое значение имеют имена доменов самого верхнего уровня, располагающиеся в полном имени справа. Они зафиксированы международной организацией InterNIC, и их построение осуществляется по региональному или организационному признаку.

Система адресации URL используется для указания способа организации информации на конкретном хосте и идентификации размещенного на нем информационного ресурса. Например, URL может быть записано в следующем виде: http://home.microsoft.com/intl/ru/www_tour.html. Элементы данной записи адреса обозначают:

• http://– префикс, который указывает тип протокола, показывающий, что адрес относится к хосту, являющемуся WWW-сервером;

• home.microsoft.com – доменное название хоста. Через двоеточие после доменного имени может находиться число, обозначающее порт, через который будет производиться подключение к хосту;

• /intl/ru/ – подкаталог га корневого каталога intl хоста;

• www_tour.html – имя файла (расширение файла может включать в себя любое число символов).

Запоминать длинный URL-адрес сложно, поэтому во всех программных средствах для работы в Интернет имеется инструмент Избранное. Существующие сейчас средства работы в сети обеспечивают удобные условия создания, хранения и применения ссылок. Среди них можно выделить:

• присутствие специальной папки Избранное. Она существует во всех программах работы с WWW, в ней можно создать вложенные тематические папки. Примерами таких папок могут быть, в частности, Банки, Социально-экономические показатели, Аналитические прогнозы;

• введение инструментальных кнопок в панелях инструментов программ работы в Интернет для применения наиболее популярных ссылок;

• расположение ссылок или их ярлыков непосредственно на Рабочем столе или в панели задач;

• автоматический перенос ссылок из папки Избранное в элемент меню Избранное, возникающий при щелчке по кнопке Пуск.

Для идентификации адресата электронной почты используется система E-mail-адресов. Такой адрес не должен содержать пробелов.

Адресация в системе новостей производится подобно адресации с помощью доменного имени. Каждая группа символов, разделенная точками, образует тему. Каждая тема в имени конференции, как и DNS, является совокупностью некоторого множества статей.

6.6. Проблемы работы в Интернет с кириллическими текстами

Для кириллических текстов в системах DOS и Windows применялись различные системы кодировки. В DOS использовались коды ASCII, которые соответствовали кодовой странице 866, а в системе Windows – кодировка, отвечающая кодовой странице 1251. Поэтому тексты, подготовленные в текстовом редакторе, работающем под управлением DOS, напрямую в Windows не могли быть прочитаны и требовали перекодировки. Тексты, которые были подготовлены редакторами Windows, выглядели абракадаброй, если их пытались прочитать в кодировке DOS. Для устранения этой проблемы были созданы перекодировщики, которые встраивались в некоторые редакторы текстов и обеспечивали перекодировку из DOS в Windows и обратно.

В случае работы с Интернет проблема усугубилась. Это объяснялось тем, что символы кириллицы кодировались третьим способом, с применением кодовой таблицы KOI8. Ее традиционно использовали в компьютерах, которые работали под управлением операционной системы UNIX. Изначально серверы Интернет были построены исключительно на основе UNIX, вследствие чего русскоязычные тексты кодировались только с помощью KOI8. Этим объяснялось то, что в Интернет русскоязычный текст представлял собой абракадабру при воспроизведении в кодировке, отличной от той, в которой он был первоначально создан. Эту проблему можно устранить при работе в WWW с помощью размещенных на экране кнопок, позволяющих повторно вывести страницу документа в другой кодировке.

Трудности с кириллическими текстами возникают и при их сохранении. Это может происходить при дальнейшей автономной (вне Интернет) работе с текстами.

Сохраняют WWW-страницы двумя способами:

1) сохранение в том же формате HTML, в каком он присутствовал в Интернет. В этом случае просматривать и редактировать подобный файл можно, во-первых, теми же программными средствами, которые обеспечивали его просмотр при работе непосредственно в Интернет, а во-вторых, другими специализированными редакторами, ориентированными на работу с форматом HTML;

2) сохранение документа в форме обычного текстового файла. При этом текстовая информация сохраняется без элементов форматирования. Документ запоминается в кодах ASCIL, если он был создан с помощью кодовых страниц 866 или 1251 (в DOS или Windows). Подобный документ можно прочитать и отредактировать как в DOS, так и в Windows, но при его перекодировке в момент загрузки в Word в качестве способа перекодировки необходимо указывать «Только текст», а не «Текст DOS».

Протоколы можно использовать для следующих целей:

1) реализация в глобальной сети указанной системы адресации хостов;

2) организация надежной передачи информации;

3) преобразование и представление в соответствии со способом ее организации.

Основной протокол, используемый при работе в Интернет, – TCP/IP, совмещающий в себе протоколы передачи (TCP) и идентификации хостов (IP). На самом деле работа в сети Интернет при доступе к провайдеру с помощью модема по коммутируемой телефонной линии производится посредством одной из двух модификаций протокола TCP/IP: по протоколу SLIP или РРР (более современный протокол).

Когда пользователь использует только электронную почту, не реализуя все средства Интернет, ему достаточно работать по протоколу UUCP. Это немного дешевле, но возможности пользователя при этом ухудшаются.

Для некоторых информационных служб кроме общесетевых протоколов используются свои протоколы.

6.7. Организация соединения с провайдером (вход в Интернет)

При осуществлении любого вида работ в глобальных сетях начальным этапом является соединение с провайдером по модему. Способ подключения (Dial-Up, выделенный канал) определяет способ соединения с провайдером и вход в Интернет. Проанализируем соединение в Dial-Up-режиме подключения с применением протокола TCP/IP, при этом имеется в виду, что в окне Пуск/Настройка/Панель управления/ Сеть/Конфигурация протокол TCP уже установлен.

Выделяют два способа подключения к провайдеру:

1) с помощью средства Удаленный доступ, после чего вызываются программы работы с Интернет;

2) посредством специальной программы работы с Интернет, например Microsoft Internet Explorer. При отсутствии соединения с провайдером программа сама устанавливает с ним связь.

В обоих случаях необходимо создание Соединения, с помощью которого организовывается связь с провайдером. При этом должен быть настроен специальным образом протокол связи TCP/IP. Для создания такого Соединения можно воспользоваться Мастером подключения к Интернет. Его ярлык чаще всего находится на Рабочем столе. Мастер подключения к Интернет можно вызвать также непосредственно из Internet Explorer (IE). В версии IE5 с этой целью необходимо выполнить команды меню Сервис/Свойства обозревателя/Подключение и в открывшемся окне щелкнуть по кнопке Установить, после чего следовать указаниям Мастера. После данных процедур будет не только произведено Соединение, но и необходимым способом настроен протокол TCP/IP. Данную настройку полезно уметь делать и самому, выполнив для этого следующие действия:

1) создание обычного Соединения с номером телефона провайдера;

2) щелчок по созданному Соединению правой кнопкой мыши и выбор из контекстного меню команды Свойства;

3) выбор в открывшемся окне вкладки Тип сервера, а также:

• определение типа сервера удаленного доступа (обычно РРР);

• помещение флага Сетевой протокол TCP/IP, снятие пометки всех других флагов в этом окне. При необходимости пометки других флагов, требуется уточнить это по инструкции провайдера;

• щелчок по кнопке Настройка TCP/IP;

4) пометка в открывшемся окне Настройка TCP/IP селекторов. Адреса IP в верхней части окна назначаются сервером, а адреса в центре окна необходимо ввести вручную. В центре окна следует задать также IP-адреса провайдера. В том же окне чаще всего помещаются флаги Использовать сжатие заголовков IP и Использовать стандартный шлюз для удаленной сети. Значение последних флагов нужно уточнить у провайдера. Для реализации работы такого соединения необходимо, чтобы в Панель управления/Сеть/Конфигурация во вкладке Привязка окна Свойства для Контроллера удаленного доступа был отмечен флаг TCP/IP.

При наличии у провайдера нескольких входных телефонов, для каждого из них создается отдельное соединение. Любое соединение должно быть настроено пользователем указанным способом.

Пароль для соединения с провайдером может каждый раз вводиться в процессе соединения или запоминаться и указываться автоматически. При соединении с провайдером выдается некоторое сообщение, в котором приводится определенная скорость передачи; если эта скорость не устраивает пользователя, то соединение необходимо разорвать и повторить его вновь.

6.8. Всемирная паутина, или WORLD WIDE WEB

Возможности WWW обеспечивают доступ почти ко всем ресурсам большинства крупных библиотек мира, музейным коллекциям, музыкальным произведениям, к законодательным и правительственным постановлениям, справочникам и оперативным подборкам на любую тему, аналитическим обзорам. Система WWW в настоящий момент стала посреднической и обеспечивает заключение контрактов, покупку товаров и расчеты по ним, бронирование билетов на транспорт, выбор и заказ экскурсионных маршрутов и др. Кроме того, в ней проводится опрос общественного мнения, производятся интерактивные диспуты с деятелями культуры, ведущими политиками и коммерсантами. Обычно любая солидная фирма имеет свою WWW-страницу Создание такой страницы вполне доступно каждому пользователю Интернет.

С помощью средств WWW обеспечивается взаимодействие между распределенными сетями, в том числе между сетями финансовых компаний.

К особенностям WWW относятся:

• гипертекстовая организация информационных элементов, которыми являются страницы WWW;

• потенциал включения в страницы WWW современных мультимедийных средств и других средств по художественному оформлению страниц, неограниченных возможностей по размещению информации на экране;

• возможность помещения на сайт владельца различной информации;

• существование бесплатного, хорошего и простого программного обеспечения, которое позволяет непрофессиональному пользователю не только просматривать, но и самому создавать WWW-страницы;

• присутствие среди программного обеспечения хороших поисковых систем, позволяющих достаточно быстро отыскивать необходимую информацию. Существование удобных средств запоминания адресов размещения необходимой информации, а также последующее мгновенное ее воспроизведение при необходимости;

• возможность быстрого перемещения назад – вперед по уже осмотренным страницам;

• существование средств обеспечения надежности и конфиденциальности информационного обмена.

Эффективную и легкую работу с WWW обеспечивает наличие систем поиска требуемой информации. Для любого вида ресурсов в Интернет существуют свои системы поиска, а сама работа поисковых систем в WWW основывается на поиске по ключевым словам. С такой целью возможно указание различных масок или шаблонов и логических функций поиска, например:

• поиск документов, которые содержат любое из заданных ключевых слов или фраз;

• поиск документов, включающих в себя несколько ключевых слов или фраз.

Все поисковые средства по способу организации поиска и предоставляемым возможностям можно разделить на следующие группы: каталоги и специализированные базы данных, поисковые и метапоисковые системы.

Каталоги в WWW по строению напоминают систематизированные библиотечные каталоги. Первая страница каталога содержит ссылки на крупные темы, например Культура и искусство, Медицина и здоровье, Общество и политика, Бизнес и экономика, Развлечения и др. В случае активизации нужной ссылки открывается страница со ссылками, детализирующими выбранную тему.

Средства поиска (поисковые серверы, поисковые роботы) дают возможность пользователю по установленным правилам сформулировать требования к необходимой ему информации. После этого машина поиска автоматически просматривает документы на контролируемых ею сайтах и выбирает те, которые соответствуют выдвинутым пользователем требованиям. Результатом поиска может быть создание одной или нескольких страниц, содержащих ссылки на релевантные запросу документы. Если результат поиска привел к отбору большого числа документов, можно уточнить запрос и в соответствии с ним повторить поиск, но уже среди выбранных страниц.

6.9. Интранет

Интранет (Intranet) представляет собой локальную или территориально распределенную частную сеть организации, которая характеризуется встроенными механизмами безопасности. Данная сеть базируется на технологиях Интернет. Термин «Интранет» появился и стал широко применяться в 1995 г. Он означает, что компания применяет технологии Интернет внутри (intra-) своей локальной сети. Преимущество применения интрасети состоит в предоставлении возможности всем сотрудникам компании пользоваться доступом к любой необходимой для работы информации независимо от расположения компьютера сотрудника и имеющихся программно-аппаратных средств. Основной причиной применения Интранет в коммерческих организациях является необходимость ускорения процессов сбора, обработки, управления и предоставления информации.

Часто компании, которые занимаются электронным бизнесом в Интернет, формируют смешанную сеть, в которой подмножество внутренних узлов корпорации образует Интранет, а внешние узлы связи с Интернетом называются Экстранет (Extranet).

Основой приложений в сети Интранет является применение Интернет– и, в особенности, Web-технологий:

1) гипертекст в формате HTML;

2) протокол передачи гипертекста HTTP;

3) интерфейс серверных приложений CGI.

Кроме того, в состав Интранет входят Web-серверы для статической или динамической публикации информации и Web-браузеры, используемые для просмотра и интерпретации гипертекста. Основой всех решений Интранет-приложений для взаимодействия с базой данных является архитектура клиент-сервер.

Для различных организаций применение интрасетей имеет ряд важных преимуществ:

1) в интрасети каждый пользователь с настроенной рабочей станции может получить доступ к любым самым последним версиям документов, как только они будут помещены на Web-сервер. При этом расположение пользователя и Web-сервера не имеет никакого значения. Данный подход в крупных организациях позволяет весьма существенно экономить средства;

2) документы в сети Интранет способны обновляться автоматически (в режиме реального времени). Кроме того, при публикации документа на Web-сервере в любой момент времени возможно получить сведения о том, кто из сотрудников компании, когда и сколько раз обращался к опубликованным документам;

3) множество организаций применяет приложения, которые позволяют осуществлять доступ к базам данных компании прямо из Web-браузера;

4) доступ к опубликованной информации может производиться через Интернет в случае наличия пароля доступа к внутренним базам данных компании. Внешний пользователь, который не имеет пароля, не сможет получить доступ к внутренней конфиденциальной информации фирмы.

6.10. Создание Web-страницы с помощью Front Page

Создание Web-страниц чаще всего и более эффективно производится с помощью WEB-редактора Microsoft FrontPage 2000, который оптимально подходит для обучения HTML-программированию и искусству разработки собственных Web-сайтов.

Редактор FrontPage 2000 является составной частью офисного пакета Microsoft Office 2000. Также его можно приобрести как отдельную программу.

К основным функциям FrontPage 2000 относятся:

1) создание и сохранение Web-страниц на винчестере компьютера и непосредственно в Интернет;

2) загрузка Web-страницы из Интернет и редактирование их;

3) просмотр и администрирование Web-страницы;

4) разработка сложного дизайна;

5) применение готовых HTML-тэгов;

6) использование готовых рисунков;

7) применение в Web-страницах элементов управления ActiveX и сценариев.

Для разработки новой Web-страницы следует выполнить команды File/ New/ Page или нажать комбинацию клавиш Ctrl+N. При этом на экране появится диалоговое окно New, в котором следует выбрать необходимый шаблон страницы или осуществить переход на вкладку Frames Pages (Фреймы). Также образование новой страницы по шаблону Normal Page может быть произведено с помощью кнопки New стандартной панели инструментов.

Сохранение Web-страниц производится с помощью команды Save меню File или при нажатии комбинации клавиш Ctrl + S. В появившееся диалоговое окно вводится название страницы, а в списке Save as type определяется ее тип. Сохранение страницы в Web или на винчестере производится с помощью указания ее местоположения в поле в верхней части данного диалогового окна.

Текст в новую Web-страницу можно вводить с клавиатуры, копировать из других документов или воспользоваться перетаскиванием файлов. Ввод текста с клавиатуры производится так же, как и в любом текстовом редакторе. Для того чтобы вставить изображения в Web-страницу, следует выбрать команду Picture меню Insert.

Любому рисунку Web-страницы можно поставить в соответствие гиперссылку. Это осуществляется с помощью выбора нужного рисунка и на вкладке General диалогового окна.

Для того чтобы создать гипертекстовую ссылку, необходимо выделить текст или изображение, выбрать команду Hyperlink меню Insert или контекстного меню. В вышедшем в окно поле URL необходимо ввести адрес URL.

Свойства созданной Web-страницы показаны в диалоговом окне Page Properties, которое открывается командой File/ Properties.

Чтобы опубликовать Web-страницы, следует выбрать команду File/Publish Web или нажать одноименную кнопка стандартной панели инструментов. В образовавшемся диалоговом окне необходимо указать место размещения Web-страницы, опции опубликования измененных или всех страниц и опции защиты. При нажатии кнопки Publish созданные Web-страницы появятся в Интернет.

6.11. Файловые информационные ресурсы FTP

Система FTP является хранилищем файлов различного типа (электронных таблиц, программ, данных, графических, звуковых), которые хранятся на FTP-серверах. Эти серверы построены почти всеми крупными компаниями. Наиболее часто встречаемый вид DNS-имени: ftp.<имя_фирмы>.com.

По доступности информация на FTP-серверах разделяется на три категории:

1) свободно распространяемые файлы (Freeshare), в случае если их использование является некоммерческим;

2) защищенная информация, доступ к которой предоставлен специальному кругу зарегистрированных пользователей за до – полнительную плату;

3) файлы, обладающие статусом Shareware. Пользователь способен бесплатно опробовать их в течение определенного времени. По истечении данного времени для продолжения эксплуатации необходимо зарегистрироваться на сервере и выплатить стоимость файла.

При входе на FTP-сервер нужно зарегистрироваться, указав при этом свой идентификатор и пароль. Если система специальной регистрации на сервере отсутствует, то рекомендуется в качестве идентификатора указывать слово Anonymous, а в качестве пароля – свой E-mail-адрес. При доступе к файлам категории Freeshare или Shareware такой вид регистрации используется разработчиками сервера для учета и статистического анализа круга пользователей.

Информация на FTP-сервере располагается в форме традиционных каталогов. Имена каталогов составляются в произвольном порядке. Файлы на FTP-серверах разделяются на текстовые (в кодах ASCII) и двоичные (документы, подготовленные редакторами Windows). Данные файлы пересылаются в сети различным способом. В программе копирования файлов необходимо указать тип пересылаемого файла или установить режим Автоопределение. В последнем режиме в некоторых программах считается, что только файлы с расширением ТХТ являются текстовыми, а в других программах предусмотрена возможность задать список текстовых файлов. Пересылка двоичного файла как текстового может привести к потере информации и его искажению при пересылке. Если неизвестно, к какому виду относится файл, его необходимо пересылать как двоичный, что, в свою очередь, может увеличить время пересылки. Файлы двоичного типа для сокращения времени пересылки преобразуют в «псевдотекстовые». Для этого применяются программы Uuencode.

Скопировать файл с FTP-сервера возможно с помощью браузера, но более удобно делать это с помощью специальных программ (WSFTP или CuteFTP). Обе программы обладают двумя типами окон:

1) некоторый аналог адресной книги, в которой сформированы условные содержательные имена FTP-серверов, их URL, идентификационное имя и пароль пользователя на вход, а также другая общая для сервера информация;

2) рабочее окно для непосредственной работы с сервером.

При использовании данных программ из адресной книги сначала выбирается нужный сервер. Затем с ним автоматически устанавливается соединение, после чего открывается рабочее окно, включающее в себя две панели. Одна из них соответствует компьютеру пользователя, а другая – серверу. Обе панели содержат дерево каталогов с файлами. Передвижение по дереву и активизация каталогов на обеих панелях происходит обычным образом. Выбранные файлы помечают и копируют по команде (щелчок по соответствующей кнопке) в текущий каталог локального компьютера. При разрыве связи данные программы позволяют продолжать пересылку файла с прерванного места.

Для того чтобы найти файл по его имени или фрагменту имени, необходимо применить поисковую систему Archie, которая размещена на многочисленных серверах. Постоянный обновляемый список Archie-серверов присутствует в системе Интернет.

6.12. Электронная почта (Е– mail)

Электронная почта позволяет осуществить быструю передачу сообщений и файлов конкретному адресату и обеспечивает доступ к любым другим ресурсам сети Интернет.

Выделяют две группы протоколов, по которым работает электронная почта:

1) протоколы SMTP и POP (или РОРЗ). Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) помогает при передаче сообщений между адресатами сети Интернет и позволяет группировать сообщения в адрес одного получателя, а также копировать E-mail-сообщения для передачи в разные адреса. Протокол POP (Post Office Protocol) предоставляет возможность конечному пользователю получить доступ к пришедшим к нему электронным сообщениям. При запросе пользователя на получение почты POP-клиенты просят ввести пароль, что обеспечивает повышенную конфиденциальность переписки;

2) протокол IMAP. Он позволяет пользователю действовать с письмами непосредственно на сервере провайдера и, следовательно, тратить меньше время работы в Интернет.

Для отправления и получения сообщений по электронной почте применяются специальные почтовые программы. Такие программы используются в целях:

• составления и передачи сообщения как в форме текстовых сообщений, так и в формате HTML, добавления непосредственно в текст сообщения в виде графики, анимации, звука;

• добавления к сообщениям файлов любых видов (создания вложений). Вложения изображаются в виде пиктограмм, которые размещены в специальных областях электронного письма. Пиктограммы включают в себя названия вложенного файла и его размер;

• дешифрирования сообщения, полученного в различных кириллических кодировках;

• управления приоритетом отправления сообщений (срочное, обычное);

• сокращения времени связи при необходимости просмотра полученной почты. При этом сначала выдаются только заголовки (краткое содержание) сообщения и пересылаются полностью только специально затребованные сообщения;

• автоматической проверки орфографии и грамматики сообщений перед отправкой;

• запоминания в адресной книге необходимых E-mail-адресов авторов сообщений для дальнейшего использования этих адресов при отправлении сообщений.

Подготовка и отправление сообщений на экране почтовой программы заполняется с применением следующих полей:

1) Кому. В данное поле подставляется E-mail-адрес основного корреспондента;

2) Копия. В данное поле вводятся адреса корреспондентов, которые получат копию сообщения;

3) Скрытая копия. Назначение поля похоже на предыдущее, но даже если адреса в нем присутствуют, то основной корреспондент о наличии копий, направленных по этим адресам, не осведомляется;

4) Тема. В данном поле находится краткое содержание сообщения. Текст выдается в форме заголовка сообщения при просмотре адресатом поступившей почты;

5) Сообщения. В данное поле набирается текст сообщения. В почтовых программах для этого используется текстовый редактор.

Присоединение файла осуществляется по команде меню или с помощью инструментальной кнопки; при этом открывается привычное для Windows окно с деревом каталога для выбора присоединяемого файла. Подготовленное сообщение отсылается по команде Доставить почту. Сообщение в данном случае попадает в специальную почтовую папку Исходящие. Посылка сообщения в сеть определяется заданной степенью срочности. Срочное сообщение отправляется незамедлительно. В некоторых программах отправленные сообщения направляются в папку Отправленные, где затем их можно просмотреть или удалить средствами чтения почты. Если доставка сообщения по некоторым причинам оказалась невозможной (из-за ошибки в адресе), то отправителю автоматически сообщается об этом. Извещение имеет форму электронного письма в папке.

6.13. Новости, или конференции

Конференция представляет собой совокупность текстовых сообщений, статей ее подписчиков. Размещение статьи в конференции называется публикацией.

Для работы с новостями применяется или программа Outlook Express, или MS Outlook. Программы действий с конференциями обеспечивают:

• указание множества конференций, в которых планирует участвовать пользователь компьютера. Данная операция называется подпиской, а множество конференций, на которые осуществлена подписка, – списком подписки. В любой список подписки возможно внести изменения;

• просмотр фамилий авторов и заголовков (тем) статей в каждой конкретной конференции из списка подписки;

• ознакомление с содержимым статей и сохранение их в файле в некотором заранее определенном каталоге компьютере пользователя;

• публикацию собственной статьи в конкретной конференции;

• индивидуальный ответ автору любой из статей на его E-mail-адрес;

• коллективный ответ автору конкретной статьи, фигурирующий как статья конференции.

Для работы с конференциями применяются следующие параметры:

1) DNS-имя сервера провайдера, на котором осуществляются хранение статей конференции. Этот сервер называется NNTP, и его имя необходимо указывать в контракте с провайдером;

2) имя пользователя для идентификации автора при осмотре заголовков статей;

3) E-mail-адрес пользователя с целью обеспечения возможности персональной адресации ответа на статью.

Для работы с конференциями в программном обеспечении предусмотрены три вида окон:

1) окно подписки на конференции;

2) окно просмотра, в котором отмечаются заголовки и содержание статей конференций;

3) окно создания статей. В данном окне формируется публичный ответ на статью.

Каждое из окон можно вызывать соответствующей командой меню или щелчком по инструментальной кнопке.

В окне подписки можно вывести или полный список всех поддерживаемых NNTP-сервером групп конференций, или только список конференций, на которые была произведена подписка. В каждом из списков можно вывести подмножество конференций, имеющих название, содержащее заданное сочетание символов. Для внесения конференции в список подписки необходимо дважды щелкнуть по имени конференции; чтобы исключить конференции из списка, нужно также дважды щелкнуть по ее имени в списке подписки.

Окно просмотра появляется при вызове программы Outlok Express, а из него вызываются другие окна. Это окно содержит:

• раскрывающийся список с перечислениями названий конференций из списка подписки, а также папок Исходящие, Входящие, Отправленные, Удаленные;

• поле заголовков, в котором указывается список статей, содержащихся в выбранной в предыдущем пункте конференции или папке. В списке могут быть представлены только исходные статьи. Предусмотрена возможность исключать из списка статьи, которые уже были прочитаны;

• поле содержания, в котором на заголовок выводится основное содержание статьи. Статья нередко включает в себя присоединенные файлы.

Статья может быть отправлена в конференцию, а копия – по электронной почте любому адресату.

Окно создания статей необходимо открывать при создании новой статьи, публичного или частного ответа автору. Работа с данным окном аналогична созданию и отправлению электронного письма. Статью можно создавать в любом из форматов: HTML, Uuencode, MIME. Если сообщение посылается в формате HTML, оно будет выводиться при чтении в том же формате, в другом случае сообщение будет выводиться как обычный текст с вложением файла HTML. Получатель сможет осмотреть вложенный файл с полным форматированием в любом средстве просмотра WWW-страниц.

6.14. Электронная коммерция. Интернет-магазин. Системы платежей в Интернет

Электронная коммерция является ускорением большинства бизнес-процессов за счет их проведения электронным образом. В середине 1990-х гг. во всем мире начался активный рост интенсивности в области электронной торговли, появились многочисленные продавцы традиционных товаров.

В электронной коммерции используется множество различных технологий: EDI, электронная почта, Интернет, Интранет, Экстранет.

Самая развитая информационная технология, которую использует электронная коммерция, – протокол электронного обмена данными (EDI), который устраняет необходимость обработки, почтовой пересылки и дополнительного ввода в компьютеры бумажных документов.

Электронную коммерцию в сети Интернет можно разделить на две категории: В2С – «компания-потребитель» и В2В – «компания-компания».

Основная модель типа В2С (business-to-business) торговли – розничные интернет-магазины, которые представляют собой развитую структуру удовлетворения потребительского спроса.

Электронная коммерция типа В2С в рамках Интернет получила новое значение. Рынок В2В был создан для организаций с целью поддержания взаимодействия между компаниями и их поставщиками, производителями и дистрибьюторами. Рынок В2В способен открыть большие возможности, по сравнению с сектором В2С-торговли.

Основной моделью В2В являются розничные интернет-магазины, которые технически представляют собой совокупность электронной витрины и торговой системы.

Для покупки любого товара в интернет-магазине покупатель должен зайти на Web-сайт интернет-магазина. Этот Web-сайт является электронной витриной, на которой представлены каталог товаров, требуемые интерфейсные элементы для ввода регистрационной информации, формирования заказа, проведения платежей через Интернет и т. п. В интернет-магазинах покупатели регистрируются при оформлении заказа или входе в магазин.

На интернет-сервере располагается витрина электронного магазина, представляющая собой Web-сайт с активным содержанием. Ее основой является каталог товаров с ценами, содержащий полную информацию о каждом товаре.

Электронные витрины выполняют следующие функции:

• предоставление интерфейса к базе данных предлагаемых товаров;

• работа с электронной «корзиной» покупателя;

• оформление заказов и выбор метода оплаты и доставки;

• регистрация покупателей;

• on-line помощь покупателю;

• сбор маркетинговой информации;

• обеспечение безопасности личной информации покупателей;

• автоматическая передача информации в торговую систему.

Покупателю, выбравшему товар, необходимо заполнить специальную форму, включающую в себя способ оплаты и доставки товара. После оформления заказа вся собранная информация о покупателе передается из электронной витрины в торговую систему интернет-магазина. Наличие требуемого товара проверяется в торговой системе. Если товар отсутствует в данный момент, магазин направляет запрос поставщику, а покупателю сообщается время задержки.

После оплаты товара при его передаче покупателю необходимо подтверждение факта заказа, при этом чаще всего с помощью электронной почты. Если покупатель может оплатить товар через Интернет, используется платежная система.

К покупкам, наиболее популярным в интернет-магазинах, относятся: программное обеспечение; компьютеры и комплектующие; туристическое обслуживание; финансовые услуги; книги, видеокассеты, диски и т. п.

6.15. Интернет-аукционы. Интернет-банкинг

Интернет-аукцион является электронной торговой витриной, через которую пользователь может продать любой товар. Владелец интернет-аукциона получает комиссионные с любой из сделок, при этом оборот интернет-аукционов намного больше оборота всей остальной розничной интернет-торговли.

Самые крупные мировые аукционные фирмы также переходят в Интернет. На интернет-аукционах выставляются любые товары. Однако существуют определенные группы товаров, которые в наибольшей степени подходят для аукционной торговли: 1) компьютеры и комплектующие, высокотехнологичные товары; 2) уцененные товары; 3) неходовые товары; 4) недавние лидеры продаж; 5) коллекционные товары.

Классифицировать аукционы можно на основании их разделения по направлению роста или убывания ставок, которые, в свою очередь, могут увеличиваться от минимальной до максимальной и наоборот.

Обычный аукцион не имеет зарезервированной или минимальной цены; товар достается покупателю в обмен на уплату максимальной цены.

При публичном аукционе для каждого участника и посетителя доступны текущая максимальная ставка и история ставок. Не существует никаких ограничений для участников, кроме гарантии.

Приватный аукцион представляет собой ставку, принимающуюся в течение строго ограниченного времени. В этом случае участник может сделать только одну ставку и не имеет возможности узнать размер и количество ставок других участников. После окончания оговоренного периода определяется победитель.

Тихий аукцион является разновидностью приватного аукциона, когда участник не знает, кто сделал ставку, но может узнать текущую максимальную ставку.

На аукционе с минимальной ценой продавец предлагает товар и определяет минимальную стартовую продажную цену. При проведении торгов покупатели знают только размер минимальной цены.

Аукцион с зарезервированной ценой отличается от аукциона с минимальной ценой тем, что его участники знают установленную минимальную цену, но не знают ее величину. Когда на протяжении аукциона в процессе торгов минимальная цена не достигнута, товар остается непроданным.

Датский аукцион представляет собой такой аукцион, где начальная цена устанавливается преувеличенно высокой и в процессе торгов автоматически уменьшается, а уменьшение цены прекращается тогда, когда участник-покупатель останавливает аукцион.

Основой возникновения и развития интернет-банкинга являются разновидности удаленного банкинга, используемые на более ранних этапах существования банковского дела. Через систему интернет-банкинга клиент банка может осуществлять следующие операции: 1) перевод денежных средств с одного своего счета на другой; 2) реализация безналичных платежей; 3) покупка и продажа безналичной валюты; 4) открытие и закрытие депозитных счетов; 5) определение графика расчетов; 6) оплата различных товаров и услуг; 7) контроль над всеми банковскими операциями по своим счетам за любой промежуток времени.

При использовании систем интернет-банкинга клиент банка приобретает некоторые преимущества:

1) значительная экономия времени;

2) возможность 24 ч в сутки следить за своими финансовыми средствами и лучше их контролировать, оперативно реагировать на любые изменения ситуации на финансовых рынках;

3) отслеживание операций с пластиковыми картами для повышения контроля со стороны клиента за своими операциями.

К недостаткам систем интернет-банкинга относятся проблемы обеспечения безопасности расчетов и сохранности средств на счетах клиентов.

6.16. Интернет-страхование. Интернет-биржа

Интернет-страхование в настоящий момент является часто используемой финансовой услугой, предоставляющейся через Интернет.

Страхованием называется процесс установления и поддержания отношений между страхователем и страховщиком, которые закреплены договором. Страховщик определяет различные варианты программ страхования, предлагаемые страхователю. Если клиент выбирает какой-либо вариант страхования, то обе стороны заключают страховой договор. Страхователь с начала действия страхового договора обязуется выплачивать единовременные или регулярные денежные суммы, определенные заключенным договором. В случае наступления страхового случая страховщик должен выплатить страхователю денежную компенсацию, размер которой был установлен условиями страхового договора. Страховым полисом является документ, который удостоверяет заключение страхового договора и содержит обязательства страховщика.

Интернет-страхование – это комплекс всех перечисленных выше элементов отношений страховой компании и ее клиента, возникающих в процессе продажи продукта страхования, его обслуживания и выплаты страхового возмещения (при использовании интернет-технологий).

К услугам интернет-страхования относятся:

1) заполнение формы заявления с учетом выбранной программы страховых услуг;

2) заказ и непосредственная оплата полиса страхования;

3) подсчет величины страховой премии и определение условий ее выплаты;

4) осуществление периодических страховых выплат;

5) обслуживание договора страхования в период его действия.

При использовании для страховых компаний интернет-технологий клиент получает следующие преимущества:

1) уменьшение капитальных издержек при создании глобальной сети распространения услуг;

2) значительное понижение себестоимости предоставления услуг;

3) создание постоянной клиентской базы из наиболее активных потребителей.

Интернет-биржа – это площадка, через которую государство, юридические или физические лица ведут торговлю товарами, услугами, акциями и валютой. Система электронных торгов является центральным сервером и соединенными с ним локальными серверами. Через них обеспечивается доступ на торговые площадки участникам торговли. К достоинствам интернет-биржи относятся внешняя простота заключения сделок и сниженные тарифы на услуги on-line-брокеров. Инвестор может воспользоваться консультациями брокера или обойтись без них.

Интернет-биржи выполняют следующие функции: 1) своевременное предоставление необходимой информацией участников торгов; 2) организация торговли товарами между предприятиями; 3) автоматизированный процесс оплаты и доставки товара; 4) сокращение издержек.

Среди известных интернет-бирж можно выделить следующие: нефтяные биржи, рынки сельскохозяйственной продукции, рынок драгоценных металлов, фондовые рынки, валютные рынки.

Основные сегменты мирового финансового рынка включают в себя рынок драгоценных металлов, фондовые и валютные рынки.

Товарами на фондовых рынках выступают акции различных компаний. Товарами на валютном рынке являются валюты различных стран. Валютный рынок по сравнению с рынком ценных бумаг обладает рядом существенных преимуществ: 1) торги на валютном рынке можно начать с небольшим начальным капиталом; 2) на валютном рынке сделки осуществляются по принципу маржинальной торговли; 3) функционирование валютных бирж происходит круглосуточно.

Трейдером именуется физическое или юридическое лицо, осуществляющее сделки от своего имени и за свой счет, прибылью которого является разница между ценами покупки и продажи товара, акции или валюты.

6.17. Интернет-маркетинг. Интернет-реклама

Маркетинг – это система управления производственно-сбытовой деятельностью организации. Ее целью является получение приемлемой величины прибыли посредством учета и активного влияния на рыночные условия. При создании концепции маркетинга фирмы должны учитываться принципиальные отличия Интернет от традиционных средств массовой информации:

• потребитель в Интернет является активной составляющей коммуникационной системы. Применение сети Интернет позволяет осуществить взаимодействие поставщиков и потребителей. В данном случае потребители сами становятся поставщиками, в частности поставщиками информации о своих потребностях;

• уровень информированности потребителя о предмете, по которому он пытается найти информацию, намного выше, чем у человека, который смотрит рекламу того же товара по телевизору;

• имеется возможность обмена информацией непосредственно с каждым потребителем;

• заключение сделки достигается интерактивностью самой среды Интернет.

Любая маркетинговая компании в сети Интернет основывается на корпоративном Web – сайте, вокруг которого выстраивается вся система маркетинга. Для привлечения посетителей на конкретный Web-сервер компания должна прорекламировать его посредством регистрации в поисковых машинах, Web-каталогах, ссылок на другие Web-сайты и т. п. Проведение маркетинговых мероприятий в Интернет осуществляется за счет следующих преимуществ e-mail-маркетинга:

• электронной почтой обладает практически каждый пользователь Интернета;

• имеется возможность воздействия на определенную аудиторию;

• современные почтовые клиенты поддерживают html-формат писем.

Преимущества интернет-маркетинга перед другими, более традиционными формами маркетинга, состоит в более низкой стоимости рекламной кампании. Это связано с тем, что в сети Интернет находится гораздо большая аудитория, чем у обычных средств массовой информации. Достоинствами интернет-маркетинга также являются возможность направления потока рекламы только на целевую аудиторию, оценка ее эффективности и оперативное изменение основных акцентов рекламной компании.

К недостаткам интернет-маркетинга относятся: неизвестность размеров рынка, пассивность потребителей и незнание потребителей.

Интернет-реклама применяется для информированности пользователей о Web-сайте какой-либо компании. Она может существовать в форме нескольких основных носителей.

Боннер – это прямоугольное графическое изображение в форматах GIF или JPEG, которое является самым распространенным носителем рекламы. При изготовлении баннеров выполняются два условия, учитываемые Web-дизайнерами:

1) чем больше размер баннера, тем он более эффективен;

2) анимированные баннеры могут быть более действенными, чем статические.

Небольшая Web-страница, которая размещается на странице Web-издателя, называется мини-сайтом. Мини-сайты обычно посвящаются конкретной маркетинговой акции, товару или услуге.

Информация рекламодателя представляет собой фрагмент одной или нескольких страниц Web-издателя.

Размещение рекламы фирмы в Интернете способствует достижению следующих целей: 1) создание благоприятного имиджа своей фирмы; 2) распространенный доступ к информации о своей фирме множеству миллионов пользователей сети Интернет; 3) сокращение затрат на рекламу; 4) обеспечение поддержки своим рекламным агентам; 5) реализация возможностей представления информации о товаре; 6) оперативное внесение изменений в прайс-лист, в информацию о компании или товарах, оперативное реагирование на рыночную ситуацию; 7) продажа своей продукции через сеть Интернет без открытия новых торговых точек.

Существует два метода определения эффективности интернет-рекламы:

1) изучение статистики сервера и числа обращений к рекламным страницам;

2) опрос потенциальной аудитории для выяснения степени ознакомленности с рекламируемой фирмой.

Эти методы могут использоваться в отдельности или применяться совместно для повышения объективности оценки.

Тема 7

Основы работы с прикладными программами общего назначения

7.1. Определение прикладных программ

Прикладной называется любая конкретная программа, которая способствует решению определенной задачи в пределах данной проблемной области. Например, если на компьютер возлагается задача контроля за финансовой деятельностью какой-либо фирмы, прикладной для данного случая будет программа подготовки платежных ведомостей. Некоторые прикладные программы носят общий характер, т. е. обеспечивают составление и печать документов и т. п.

В отличие от прикладных программ ОС или инструментальное программное обеспечение не вносят непосредственного вклада в удовлетворение конечных потребностей пользователя.

Прикладные программы можно применять либо автономно, т. е. решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в системе программных комплексов или пакетов.

7.2. Текстовые редакторы

Текстовый редактор – это программное средство, служащее для подготовки текстовых документов.

При выполнении на компьютере различных деловых документов необходимо использовать текстовые редакторы, занимающие промежуточное положение между простейшими редакторами и издательскими системами.

Набор текста в текстовом редакторе должен учитывать следующее:

1) указатели мыши и курсора не совпадают. Обычно указатель мыши напоминает стрелку. Когда указатель перемещается по части экрана, предназначенной для заполнения текстом, вид указателя меняется;

2) указатель курсора всегда располагается в текстовом поле документа, он представляет собой мигающую вертикальную черту;

3) маркером конца текста служит толстая горизонтальная линия в конце набранного текста.

При подготовке текста в текстовом редакторе после набора текста следует выполнить его редактирование. Редактированием называется задание размеров листа, выделение заголовков, определение красной строки в абзацах, вставка рисунков, объектов и др. Если текст готовится для представления в гипертекстовом виде, то редактирование должно включать в себя ввод в текст соответствующих средств в формате HTML. В MS Office 97 такие возможности существуют.

Вызвать различные функции редактора можно с помощью мыши или специальных комбинаций клавиш. Работу с помощью мыши считают наиболее естественной, однако применение некоторых комбинаций «горячих клавиш» существенно ускоряет работу.

Для управления редактором используют главное меню. Дополнительным средством управления текстовым редактором служат панели: стандартная панель инструментов, панели инструментов редактирования и форматирования и др.

С целью ускорения работы на эти панели выносятся кнопки, которые дублируют различные действия, выполняемые в текстовом редакторе с помощью опций главного меню. При вызове каждого пункта меню на экране дисплея появляется подменю, которое уточняет действия редактора. Данные действия можно выполнить, выбрав данный пункт меню.

Для установки необходимого шрифта выполняют последовательность действий Формат/ Шрифт, приводящую к появлению окна, в котором следует выбрать тип шрифта и размер букв. Правильный выбор типа шрифта и его размера отражается на характере текста и зависит от опыта работы с редактором.

Шрифт является совокупностью букв, цифр, специальных знаков, которые оформлены в соответствии с едиными требованиями. Рисунок шрифта называется гарнитурой. Шрифты отличаются начертанием, а размер шрифта называется кеглем.

Для того чтобы произвести в определенном фрагменте текста какие-либо операции, необходимо сначала отметить или выделить этот фрагмент. После этого производится изменение необходимых параметров.

Основа редактирования текста заключается в редактировании заголовков и абзацев. Для этого выбирают опции Формат/Абзац, а после появления на экране окна – необходимое действие.

При задании расстояния между строками в абзаце необходимо воспользоваться окном Межстрочный, где устанавливается одинарный, полуторный, двойной или иной интервал.

Для выделения абзаца применяется красная строка; размер перемещения курсора при табуляции можно задавать с помощью линейки, которая находится под панелями управления. Чтобы линейка появилась на экране, необходимо активизировать ее в пункте меню Вид. Когда линейка активизирована, следует установить курсор в соответствующее место и нажать левую клавишу мыши. После этого появляется специальный знак, который определяет место перехода курсора при нажатии клавиши табуляции.

7.3. Табличные процессоры

Табличным процессором называется комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для обработки электронных таблиц.

Электронной таблицей называется компьютерный эквивалент обычной таблицы, состоящей из строк и граф, на пересечении которых расположены клетки, содержащие числовую информацию, формулы или текст. Значение в числовой клетке таблицы или записывается, или рассчитывается по соответствующей формуле. В формулах могут присутствовать обращения к другим клеткам.

При любом изменении значения в клетке таблицы, осуществлении записи в нее нового значения с клавиатуры пересчитываются также значения во всех тех клетках, в которых стоят величины, зависящие от данной клетки.

Графы и строки могут иметь собственные наименования. Экран монитора представляет собой окно, через которое можно рассматривать таблицу в целом или по частям.

Табличные процессоры являются удобным средством для проведения бухгалтерских и статистических расчетов. Каждый пакет включает в себя сотни встроенных математических функций и алгоритмов статистической обработки данных. При этом существуют мощные средства для связи таблиц между собой, создания и редактирования электронных баз данных.

С помощью специфических средств можно автоматически получать и распечатывать настраиваемые отчеты и использовать десятки различных типов таблиц, графиков, диаграмм, снабжать их комментариями и графическими иллюстрациями.

Табличные процессоры обладают встроенной справочной системой, предоставляющей пользователю информацию по каждой из конкретных команд меню и другие справочные данные. С помощью многомерных таблиц можно быстро делать выборки в базе данных по любому критерию.

Самыми популярными табличными процессорами являются Microsoft Excel (Эксель) и Lotus 1-2-3.

В Microsoft Excel многие рутинные операции являются авто – матизированными, специальные шаблоны позволяют создавать отчеты, импортировать данные и многое другое.

Программа Lotus 1-2-3 представляет собой профессиональный процессор электронных таблиц. Большие графические возможности и удобный интерфейс пакета помогают быстро ориентироваться в нем. Применяя данный процессор, можно создать любой финансовый документ, отчет для бухгалтерии, составить бюджет или даже разместить все эти документы в базах данных.

7.4. Понятие программ-оболочек

Самой популярной у пользователей IBM-совместимого компьютера оболочкой является пакет программ Norton Commander. Его основная задача заключается в выполнении следующих операций:

• создание, копирование, пересылка, переименование, удаление, поиск файлов и изменение их атрибутов;

• отображение дерева каталогов и характеристик файлов, которые входят в его состав в форме, удобной для восприятия пользователем;

• создание, обновление и распаковка архивов (групп сжатых файлов);

• просмотр текстовых файлов;

• редактирование текстовых файлов;

• выполнение из ее среды практически всех команд DOS;

• запуск программ;

• выдача информации о ресурсах компьютера;

• создание и удаление каталогов;

• поддержка межкомпьютерной связи;

• поддержка электронной почты через модем.

В конце XX в. во всем мире большую популярность получила графическая оболочка MS-Windows 3.x, достоинства которой состоят в том, что она облегчает применение компьютера и ее графический интерфейс вместо набора сложных команд с клавиатуры позволяет выбирать их мышью из программы меню за считанные секунды. Операционная среда Windows, которая работает совместно с ОС DOS, реализует все свойства, необходимые для производительной работы пользователя, в том числе многозадачный режим.

Оболочка Norton Navigator представляет собой набор мощных программ, предназначенных для управления файлами и расширяющих возможности Windows. Данная программа помогает экономить время практически на всех операциях: поиск файлов, копирование и перемещение файлов, открытие каталогов.

7.5. Графические редакторы

Графический редактор представляет собой программу, предназначенную для автоматизации процессов построения на экране компьютера графических изображений. С ее помощью можно рисовать линии, кривые, раскрашивать области экрана, создавать надписи различными шрифтами и т. д. Самые распространенные редакторы позволяют обрабатывать изображения, которые были получены с помощью сканеров, а также выводить картинки в таком виде, чтобы их можно было включить в документ, подготовленный с помощью текстового редактора.

Многие редакторы способны получать изображения трехмерных объектов, их сечений, разворотов, каркасных моделей и т. п.

При использовании программы Corel DRAW, которая является мощным графическим редактором с функциями создания публикаций, снабженным инструментами для редактирования графики и трехмерного моделирования, возможно получение объемного наглядного представления различного типа надписей.

7.6. Понятие и структура банка данных

Банк данных представляет собой форму организации хранения и доступа к информации и является системой специальным образом организованных данных, программных, технических, языковых, организационно-методических средств, которые предназначены для обеспечения централизованного накопления и коллективного многоцелевого использования данных.

Банк данных должен соответствовать следующим требованиям:

• удовлетворять информационные потребности внешних пользователей, обеспечивать возможность хранения и изменения больших объемов различной информации;

• соответствовать заданному уровню достоверности хранимой информации и ее непротиворечивости;

• производить доступ к данным только пользователям, обладающим соответствующими полномочиями;

• осуществлять возможность поиска информации по любой группе признаков;

• удовлетворять необходимым требованиям по производительности при обработке запросов;

• иметь возможность реорганизации и расширения при изменении границ программного обеспечения;

• обеспечивать пользователям выдачу информации в различной форме;

• гарантировать простоту и удобство обращения внешних пользователей за информацией;

• осуществлять возможность одновременного обслуживания большого числа внешних пользователей.

Банк данных состоит из двух основных компонент: базы данных и системы управления базой данных.

Ядром банка данных служит база данных, которая представляет собой совокупность взаимосвязанных, хранящихся вместе данных при наличии минимальной избыточности, допускающей их использование оптимальным образом для одного или нескольких приложений. При этом данные запоминаются так, чтобы они были независимы от использующих их программ; для добавления новых или преобразования существующих данных, а также для поиска данных в базе данных используется общий управляемый способ.

К организации баз данных предъявляются следующие требования:

1) легкое, быстрое и дешевое осуществление разработки приложений базы данных;

2) возможность многократного применения данных;

3) сохранение затрат умственного труда, выражающееся в существовании программы и логических структур данных, которые не переделываются при внесении изменений в базу данных;

4) простота;

5) легкость использования;

6) гибкость использования;

7) большая скорость обработки незапланированных запросов на данные;

8) простота внесения изменений;

9) небольшие затраты; низкая стоимость хранения и использования данных и минимизация затрат на внесение изменений;

10) малая избыточность данных;

11) производительность;

12) достоверность данных и соответствие одному уровню обновления; нужно применять контроль за достоверностью данных; система предотвращает наличие различных версий одних и тех же элементов данных, доступных пользователям, на различных стадиях обновления;

13) секретность; несанкционированный доступ к данным невозможен; ограничение доступа к одинаковым данным для различного вида их использования может осуществляться разными способами;

14) защита от искажения и уничтожения; данные необходимо защищать от сбоев;

15) готовность; пользователь быстро получает данные всегда, когда это ему необходимо.

В процессе создания и функционирования банка данных участвуют пользователи разных категорий, при этом основной категорией являются конечные пользователи, т. е. те, для нужд которых и создается банк данных.

7.7. Программы-органайзеры

Программа-органайзер предназначена для обеспечения эффективного планирования времени делового человека. Ее применяют как в автономном режиме работы, так и в режиме совместного использования.

Данная программа позволяет осуществлять хранение, планирование и управление сведениями о событиях, встречах, собраниях, задачах и контактах.

Событием считается мероприятие, происходящее во временном интервале от суток и более, например день рождения.

Встречей называется мероприятие, для которого резервируется время, но не назначаются ресурсы и лица, например беседа, лекция и т. д. Встречи могут быть разовыми и повторяющимися.

Собранием является встреча, для которой назначаются ресурсы и приглашаются люди, например совещание.

Задача – это совокупность необходимых требований, которые следует выполнить.

Контактом называется организация или лицо, с которыми поддерживается связь. Обычно по контактерам хранится информация, которая может включать в себя название должности, почтовый адрес, номер телефона и др.

В программе имеется возможность использования заметок и дневников. Заметки – это электронный эквивалент бумажного блокнота с отрывными листами. Дневник является средством хранения важных документов, учета различных действий, мероприятий.

При планировании в расписание заносится указание на оповещение о каждом из конкретных событий, а это позволяет не забыть о важном событии. Данные о контактных лицах можно легко найти, прочитать и обновлять в органайзере; здесь же хранится информация, которая используется для формирования электронного адреса любого типа. Программа Microsoft Outlook является удобным средством для работы с электронной почтой. Пользователь этой программы в режиме коллективной работы предоставляет права доступа к чужому расписанию для планирования собраний и встреч.

Существуют следующие виды и режимы работы:

• с почтовыми папками, к которым относятся папки для входящих, исходящих, отправленных и удаленных сообщений;

• календарем в самом удобном для пользователя представлении. Например, осматривать расписание запланированных дел, встреч и событий, планировать собственное расписание;

• адресной информацией о каком-либо физическом и юридическом лице;

• дневником, в который автоматически занесена информация о реализованных контактах, собраниях, поручениях, открытых файлах и др.;

• заметками для напоминания о происходящих делах;

• использованием в качестве Проводника.

Для запуска программы Microsoft Outlook можно использовать один из двух имеющихся способов: щелчком мыши на кнопке Пуск, выбрать Программы, а затем Microsoft Outlook, или используя кнопку Microsoft Outlook на панели MS Office.

Окно Microsoft Outlook разделяется вертикальной полосой на две части. На панели Microsoft Outlook слева представлены значки элементов программы: Дневник, Календарь, Контакты, Заметки, Задачи. Справа располагается рабочая область, содержимое которой меняется при щелчке на одном из значков слева. При прокручивании левой области можно увидеть и другие значки. Для того чтобы выбрать на экране папку Входящие, нужно щелкнуть на значке Почта. При щелчке на значке Другие папки, можно увидеть содержимое папок файловой структуры жесткого диска.

Спрятать панель Outlook можно, щелкнув по ней правой кнопкой мыши и выбрав из контекстного меню команду Скрыть панель Outlook. Для перехода между элементами Outlook необходимо щелкнуть по стрелке справа от имени папки и из списка выбрать необходимый элемент Outlook. Кроме того, можно последовательно переходить между элементами, используя кнопки Назад и Далее на панели инструментов.

7.8. Программы подготовки презентаций

Создавать презентации возможно с помощью Мастера автосодержания. Для этого после щелчка на пиктограмме Power Point в панели Microsoft Office необходимо дождаться появления главного окна программы и диалогового окна Полезный совет, в котором содержится информация, способная помочь при дальнейшей работе над презентацией. Нажав в данном окне кнопку Следующий, возможно прочитать следующий совет, а нажав кнопку ОК – закрыть окно. После того как закрылось диалоговое окно, PowerPoint предлагает несколько путей создания презентаций: с применением Мастера автосодержания, шаблона презентации или просто пустой презентации. Кроме того, возможно открыть файл уже существующей презентации.

В случае если пользователю не знаком порядок разработки презентаций, то лучше воспользоваться помощью Мастера автосодержания. Для этого необходимо выбрать соответствующую селекторную кнопку и нажать кнопку ОК в представленном выше окне. В итоге на экране последовательно будут появляться шесть диалоговых окон, в которых возможно задать основные характеристики создаваемой презентации.

Переход к следующему диалоговому окну в Мастере автосодержания происходит после нажатия кнопки Далее, а возврат к предыдущему окну – после нажатия кнопки Назад.

Во втором окне, в котором осуществляется ввод данных для оформления титульного слайда, вводятся данные о пользователе, название фирмы, какой-либо девиз и т. п. Данная информация размещается на титульном слайде.

Самым важным является третье окно Мастера автосодержания, которое называется окном выбора типа презентации. В нем предусмотрены следующие типы презентации:

1) рекомендация стратегии;

2) продажа продукта, услуги или идеи;

3) обучение;

4) отчет о достижениях;

5) сообщение о плохих новостях и др.

Предположим, что выбран тип Продажа продукта, услуги или идеи. В содержании следует рассказать о преимуществах данного продукта, услуги или идеи, сравнить их с конкурентами и т. д.

В случае когда в этом окне подходящей темы не обнаружено, следует нажать кнопку Другой для получения списка шаблонов презентаций. После выбора шаблона презентации необходимо нажать кнопки Далее и перейти в последнее окно Мастера автосодержания. В противном случае в четвертом окне следует выбрать стиль оформления презентации и задать продолжительность своего выступления. В пятом окне определяется способ выдачи презентации и указывается, нужен ли раздаточный материал. Наконец, в шестом окне PowerPoint сообщается, что предварительная работа по созданию презентации завершена, и предлагается нажать кнопку Готово. Через определенное время на экране компьютера появится титульный слайд презентации. Для того чтобы не потерять результаты своей работы, следует сохранить презентацию в соответствующей папке, вызвав команду Сохранить меню Файл.

Система PowerPoint позволяет пользователю работать и просматривать информацию в различных видах. Вид проделываемой работы определяет соответствующий вид презентации, что значительно повышает удобство работы. Таких видов пять, и их установление осуществляется нажатием одной из кнопок внизу главного окна программы.

Вид слайдов наиболее удобен, когда постепенно формируется каждый слайд, выбирается для него оформление, вставляется текст или графика.

Вид структуры необходимо устанавливать для работы над текстом презентации. При этом возможно просмотреть заголовки всех слайдов, весь текст и структуру презентации.

Вид сортировщика слайдов является самым удобным для добавления переходов и установки длительности пребывания слайда на экране. Кроме того, в данном режиме можно менять слайды местами.

Вид заметок используется для создания заметок к докладу.

Демонстрация применяется для того, чтобы увидеть результаты работы. В данном режиме слайды по очереди выводятся на экран. Установление нужного вида осуществляется с помощью команд из меню Вид.

Вид презентации будет лучше, если оформить все ее слайды в одном стиле. При этом часто возникает необходимость размещения на всех слайдах одного и того же элемента дизайна, поэтому в PowerPoint существует возможность задать для всех слайдов и страниц одинаковое оформление. Это осуществляется в режиме работы с образцами.

Для входа в данный режим следует выбрать в меню Вид команду Образец, и в открывшемся подменю – элемент презентации, образец которого следует исправить по-своему усмотрению.

Для слайдов в меню используются две команды – Образец слайдов и Образец заголовков. Вторая команда применяется для определения образца титульных слайдов, вид всех остальных слайдов презентации зависит от образцов слайдов.

После выбора команды Образец слайдов видно, что в каждой области слайда находится подсказка о том, что нужно делать для внесения каких-либо изменений в образец. Возможно установить тип, начертание и размер шрифта, задать параметры абзацев, сменить размеры областей образца, поместить в него рисунок или нарисовать некоторый графический элемент. В этом случае все находящиеся в образце элементы появятся на каждом слайде презентации, а внесенные изменения сразу же отразятся во всех остальных слайдах.

Таким образом, в PowerPoint возможно создать индивидуальный дизайн и определить элементы, которые должны быть одинаковыми для всей презентации.

Если диалоговое окна, которое открывается при вызове PowerPoint, или файл презентации, с которым работал пользователь, закрылись, то для того, чтобы создать новую презентацию, следует вызвать команду Создать из меню Файл. После этого на экране образуется окно Создать презентацию с активным разделом Дизайны презентаций. В данном диалоговом окне следует задать шаблон дизайна презентации. При щелчке на один из шаблонов в окне Просмотр появляется его изображение. После осуществления выбора шаблона необходимо выполнить на нем двойной щелчок, после чего откроется диалоговое окно Создать слайд. В области Выберите авторазметку нужно определить авторазметку для создаваемого слайда. В правом нижнем углу окна находится ее основная и краткая характеристика. После двойного щелчка на образце авторазметки на экране появится новый слайд, содержащий заглушки.

Вызов окна для создания нового слайда осуществляется выбором команды Создать слайд из меню Вставить или активизацией комбинации клавиш Ctrl+M.

Презентации, составленные с помощью программы PowerPoint, могут включать в себя средства мультимедиа (звуковые фрагменты, видеоролики и др.).

7.9. Работа в сети Интернет с приложениями MS OFFICE 97

Интернет способен поддерживать все компоненты MS Office 97. С помощью Word 97 можно конвертировать традиционные DOC-файлы в HTMLWeb-страницы. Программа Power Pointl 97 позволяет создавать презентации в целях пересылки через WWW, a Excel 97 – экспортировать созданные им рабочие таблицы в таблицы HTML.

Кроме того, в список доступных узлов Интернета могут входить узлы FTP. Если на предприятии применяется корпоративная сеть Интранет, то документы можно открывать прямо в ней. Так же как и в Интернет, в сетях Интранет применяется программа просмотра и программное обеспечение для связи. Некоторые из этих сетей позволяют осуществить доступ в Интернет через защитный шлюз, который называется брандмауэром. При наличии соответствующего права доступа и если узел FTP поддерживает сохранение файлов, документы можно сохранять в Интернет с помощью использования диалогового окна Сохранение документа программ MS Office.

Применяя программы Microsoft Excel, Word, Power Point и Microsoft Access можно просматривать документы MS Office с гиперссылками и определять их расположение. В документах MS Office для работы с гиперссылками следует иметь доступ к сети Интернет.

В программах MS Office для упрощения просмотра документов с гиперссылками используется панель инструментов Web, с помощью которой можно открыть начальную страницу или страницу поиска в средстве просмотра Web. Панель инструментов Web помогает поместить найденные в Web нужные пользователю документы в папку Избранное для обеспечения быстрого доступа к ним. В панели 1 Web находится список из 10 последних документов, которые открываются с помощью панели Web или гиперссылок. Список обеспечивает возможность быстрого возвращения к этим документам.

Страницы Web, которые включают в себя гиперссылки, данные, таблицы и диаграммы рабочих листов Excel 97, можно создавать с помощью приложений Microsoft Office.

Гиперссылки представляют собой ярлыки, позволяющие быстро переключаться в другую книгу или файл. Переключение осуществляется на файлы компьютера пользователя, в сети Интернет и WWW; гиперссылки создаются из текстовых ячеек или графических объектов, например фигур или картинок.

В Office 97 объединены две информационные технологии, определяющие новую модель работы с компьютером. Первая основывается на том, что информация может быть размещена в любом месте – на локальном жестком диске, в локальной или корпоративной сети или глобальной сети Интернет; вторая – на том, что пользователи действительно работают не с приложениями, а непосредственно с документами и содержащейся в них информацией.

Существуют два способа работы:

1) работа с приложениями Office с периодическими обращениями в интранет-компании или Интернет за необходимой Web-страницей (документом, надстройкой) для приложения или дополнительной информацией о программе;

2) работа внутри Internet Explorer, его применение в качестве единственной среды, в которой можно просматривать и изменять любой документ, располагаемый на диске пользователя, в сети компании или Интернет.

Системы Office 97 и Internet Explorer образуют единое универсальное средство, позволяющее просмотреть и редактировать документы, а это дает возможность отыскивать, просматривать и редактировать любую информацию.

При использовании программы просмотра Интернет, позволяющей перемещаться между Web-страницами и отображающей их на экране, можно разыскать Web-страницу или документ тремя способами:

1) ввести адрес вручную;

2) щелкнуть мышью по текстовой или графической гиперссылке, которая запросит искомую страницу;

3) щелкнуть по ссылке, которая хранится в журнале или списке узлов.

7.10. Этапы решения задач с помощью компьютера

Решение задач с применением компьютера должно состоять из следующих основных этапов, часть из которых производится без участия компьютера.

1. Постановка задачи:

• сбор информации о задаче;

• выражение условия задачи;

• выявление конечных целей решения задачи;

• установление формы выдачи результатов;

• описание данных (их типов, диапазонов величин, структуры и т. п.).

2. Анализ и исследование задачи, модели задачи:

• исследование существующих аналогов;

• изучение технических и программных средств;

• выработка математической модели:

• разработка структур данных.

3. Определение алгоритма:

• установление метода проектирования алгоритма;

• выявление формы записи алгоритма (блок-схемы, псевдокод и др.);

• определение тестов и метода тестирования;

• разработка алгоритма.

4. Этап программирования:

• определение языка программирования;

• выбор способов организации данных;

• регистрация алгоритма на выбранном языке программирования.

5. Этап тестирования и отладки:

• синтаксическая отладка;

• отладка семантики и логической структуры;

• тестовые расчеты и анализ результатов тестирования;

• совершенствование полученной программы.

6. Рассмотрение результатов решения задачи и уточнение в случае необходимости математической модели с повторным выполнением этапов 2–5.

7. Сопровождение программы:

• доработка программы для решения конкретных задач;

• составление документации к решенной задаче, математической модели, алгоритму, программе, набору тестов, использованию.

Однако не все задачи требуют четкой последовательности выполнения перечисленных этапов. Иногда их количество может меняться.

Тема 8

Специализированные профессионально ориентированные программные средства

8.1. Информационные системы организационно-экономического управления

Система – это организованное множество, образующее целостное единство, которое направлено на достижение определенной цели.

Целью системы организационно-экономического управления является оптимизация организационного управления, т. е. обеспечение максимальной экономической эффективности ее деятельности в рамках конкретной сферы деятельности (достижение максимальной разницы между доходами и затратами). Эти системы отличаются от систем организационного управления в других сферах (в частности, здравоохранении, народном образовании), где преследуются другие цели: обеспечение высокой продолжительности жизни и здоровья населения, качественного уровня образования и т. д.

Задачей организационного управления является разукрупнение функций управления внутри организации.

Функции управления в системах организационно-экономического управления классифицируют следующим образом:

1) по этапам управления – прогнозирование, анализ производственно-хозяйственной деятельности, среднесрочное планирование, краткосрочное планирование, оперативное управление, аудит, бухгалтерский учет и др.;

2) видам производственно-хозяйственной деятельности – основное производство, материально-техническое снабжение, вспомогательное производство, транспорт, капитальное строительство, финансирование, учет, социальное развитие и т. п.;

3) уровням управления – министерство, объединение (фирма), предприятие (организация), цех (отдел), который включает в себя отдельные рабочие места исполнителя, и т. д.

Образование функций управления производится с учетом трех основных признаков функциональной спецификации. В производственной сфере деятельности выделение функций управления чаще всего соответствует элементам производственного процесса.

К элементам функций управления относятся:

1) управление материальными ресурсами;

2) управление трудовыми ресурсами;

3) управление финансовыми ресурсами и т. д.

Для того чтобы сформулировать задачи, используют характеристики соответствующих функций управления, среди которых еще три признака, характеризующих непосредственно данную задачу:

1) принадлежность к конкретному объекту управления;

2) технологический метод решения задачи;

3) итог управленческой деятельности.

Функции материально-технического снабжения можно реализовать при решении следующих задач: 1) планирование потребности материальных ресурсов; 2) заключение договоров с поставщиками; 3) оперативный контроль за исполнением договоров поставки; 4) учет поставок и расчет с поставщиками и т. д.

Управление представляет собой целенаправленное воздействие органов управления на управляемый объект и является функцией системы, которая ориентирована или на сохранение ее основного качества в условиях изменяющейся среды, или на выполнение некоторой целевой программы, обеспечивающей устойчивость ее функционирования при достижении некоторой поставленной цели. Существует еще одно определение, согласно которому управление – это функция организованных систем, которая обеспечивает сохранение их структуры, поддержание режима деятельности, реализацию ее программы, цели.

Информация является мерой устранения неопределенности относительно исхода интересующего события.

Данные представляют собой материальные объекты произвольной формы, выступающие в качестве средства предоставления информации. Информацию иначе называют знанием о том или ином предмете, процессе или явлении.

Эффективное управление экономическими системами невозможно без наличия и анализа информации, обработки имеющихся данных. Эту функцию берет на себя специальное программное обеспечение, помогающее результативно осуществлять функцию управления.

8.2. Современные информационные технологии в системах организационно-экономического управления

Система методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, материалов или полуфабрикатов, которые осуществляются в процессе производства конечной продукции, называется технологией.

На практике технология характеризует, что, как и сколько нужно делать для получения материала или вещи с заданными свойствами. С научной точки зрения технология является наукой о законах реализации целенаправленных воздействий в разных сферах человеческой деятельности. Определение закономерностей построения производственных процессов, перехода от логического построения проектов к процессам изготовления готовых продуктов с полезными функциями и свойствами является задачей технологии как науки.

Информационные технологии – это технологические процессы, охватывающие информационную деятельность управленческих работников, которая связана с подготовкой и принятием управленческих решений.

Особенность информационных технологий состоит в том, что они включают в себя процессы сбора, передачи, хранения и обработки информации во всех ее возможных видах проявления. К таким видам проявления относится текстовая, графическая, визуальная, речевая информация и т. д.

Разработка новых технических средств, открытие новых концепций и средств организации данных, их передачи, хранения и обработки приводит к постоянному развитию и совершенствованию информационных технологий. Для обеспечения эффективного взаимодействия конечных пользователей с вычислительной системой новые информационные технологии используют принципиально иную организацию интерфейса пользователей с вычислительной системой. Такая система называется системой дружественного интерфейса и выражается в следующем:

1) обеспечиваются права пользователя на ошибку благодаря защите информационно-вычислительных ресурсов системы от непрофессиональных действий на компьютере;

2) существует широкий набор иерархических меню, системы подсказок и обучения и т. п., которые облегчают процесс взаимодействия пользователя с компьютером;

3) существует система «отката», которая позволяет при выполнении регламентированного действия, последствия которого по каким-либо причинам не удовлетворили пользователя, вернуться к предыдущему состоянию системы.

База знаний является важнейшим элементом экспертной системы, которая создается на рабочем месте специалиста управления. Подобная база представляет собой накопитель знаний в конкретной области профессиональной деятельности и выступает как помощник при проведении анализа экономической ситуации в процессе выработки управленческого решения.

Сейчас информационные технологии в области организационно-экономического управления развиваются по определенным основным направлениям, благодаря которым возможно обеспечение повышения эффективности их использования. Среди этих направлений можно выделить:

• активизацию роли специалистов управления в подготовке и решении задач экономического управления;

• персонализацию вычислений на основе использования компьютера и соответствующих программно-инструментальных средств;

• совершенствование систем интеллектуального интерфейса конечных пользователей разных уровней;

• объединение информационно-вычислительных ресурсов с применением вычислительных сетей различных уровней;

• разработку комплексных мер защиты информационно-вычислительных ресурсов от несанкционированного доступа и искажения.

Обеспечение наибольшей экономической эффективности от применения информационных технологий в сфере организационного управления возможно достигнуть в случае создания автоматизированных информационных систем.

8.3. Информационные системы организационно-экономического управления

Для того чтобы раскрыть понятие «информационная система», следует исходить из двух аспектов:

1) цель создания и деятельности информационной системы. Здесь каждая информационная система должна поставлять сведения, способствующие снятию неопределенности у руководства и других заинтересованных сторон при утверждении управленческих и других решений в отношении объекта;

2) учет реальных условий, в которых достигается поставленная цель, т. е. всех внешних и внутренних факторов, обусловливающих специфические особенности, индивидуальность объекта.

Информационная система объекта является комплексом взаимосвязанных компонентов. Данные компоненты описывают различные стороны информационной деятельности объекта при реализации функций управления в рамках его организационно-управленческой структуры.

Для разделения информационных систем раньше были приняты критерии классификации по степени автоматизации функций:

• информационно-справочные (фактографические);

• информационно-советующие (документальные);

• информационно-управляющие.

В настоящий момент данное деление воспринимается несколько упрощенным. Это вызвано целым рядом причин.

1. Основой функционирования современных фактографических систем могут быть принципы ассоциативного поиска с применением семантических карт. Главным, что объединяет подобные системы с элементарными фактографическими системами, является то, что они обеспечивают выдачу только имеющейся информации.

2. Документальные системы, основанные на имеющейся информации, формируют один или несколько вариантов возможных решений, а окончательный выбор остается за человеком-пользователем. Выбор таких систем крайне широк: от решения элементарных задач прямого счета и многовариантных оптимизационных задач до экспертных систем.

3. Информационно-управляющие системы считаются наивысшим уровнем автоматизации и могут использовать довольно простые в реализации алгоритмы, например автоматическое уведомление поставщиков (плательщиков, дебиторов) через сопоставление текущей даты и всех фактических поступлений на текущий момент времени с запланированными на этот момент.

Реально такие системы могут функционировать не только самостоятельно, но и совместно, дополняя друг друга.

Основополагающую классификацию информационных систем в сфере организационного управления можно дополнить следующей классификацией:

1) по способу автоматизации органов управления:

• автономные автоматизированные рабочие места специалистов управления;

• автономные локальные сети, объединяющие функционально взаимосвязанные автоматизированные рабочие места управленцев;

• единая сеть организации, включая ее головные структуры и территориально удаленные филиалы;

2) по видам автоматизируемых управленческих функций:

• функциональные (автоматизирующие бухгалтерские, кадровые, плановые функции управления и т. п.);

• административные (автоматизирующие делопроизводство, документооборот и т. п.);

• комплексные (охватывающие все виды управленческой деятельности);

3) по уровню специализации:

• специализированные;

• адаптивные универсальные;

• общеуправленческие;

4) по характеру взаимосвязи с внешней информационной средой:

• закрытые (без автоматизированного взаимодействия с внешними информационными системами);

• открытые (с выходом в общедоступные информационные системы);

• экстрасистемы (полноценно функционально взаимодействующие с некоторым кругом внешних информационных систем).

8.4. Офисная деятельность в системах организационно-экономического управления

Понятие офиса включает в себя материальный и организационный аспекты, при этом в первом случае имеются в виду помещения и оборудование, а во втором – формы и структура управления. Офис чаще всего представляет собой или самостоятельное учреждение, или может входить в более крупную организационную структуру. Особенность работы офиса состоит в том, что он является источником не только конечных информационных услуг, но и решений, которые ограничивают поведение людей или распределение материальных ресурсов. Основная задача офиса заключается в выработке решений, имеющих ценность для клиента. Кроме того, офис является информационным предприятием, преобразующим информационные ресурсы в информационные продукты.

Процесс использования компьютерной и другой организационной техники в офисе включает в себя несколько стадий: традиционный офис, производственный офис, электронный офис.

Традиционный офис состоит из сравнительно небольшого коллектива людей с достаточно широким диапазоном обязанностей. В типовой состав рабочих операций в офисе входит: подготовка материалов, печать, ведение картотек, выверка документов, работа с почтой, поиск информации, поддержание информационных фондов, выполнение расчетов, ведение деловых разговоров по телефону, работа за терминалом.

Производственный офис характеризуется большими объемами однотипной работы, ее четкой формализацией, жестким распределением функций сотрудников. В таком офисе суть автоматизации заключается в формировании и поддержании крупных информационных фондов, их систематизации, производстве выборок данных.

Электронный офис представляет собой реализацию концепции всестороннего использования в офисной деятельности компьютерных средств и средств связи при развитии традиций предшествующих форм деятельности. Основными функциями и средствами электронного офиса являются: обеспечение доступа к документам без их дублирования на бумаге; прием документов, их контроль и оформление; дистанционная и совместная работа служащих над документом, электронная почта; персональная обработка данных; составление документов и их размножение; обмен информацией между базами данных; автоматизация контроля за документоведением; организация электронного документооборота; информационная поддержка принятия решения; участие в совещаниях с использованием средств удаленного доступа; работа с автоматизированными информационными системами и пр. С помощью электронной почты, ПК и компьютерных сетей электронный офис способен расширить диапазон прямого взаимодействия людей, не требуя при этом их фактического нахождения в одном помещении.

На характер и цель деятельности организации влияет его информационная система, вид производимого и перерабатываемого информационного продукта. Если задача организации состоит в производстве информационного продукта, оформленного в виде документов, то для нее важнейшим элементом деятельности является хранение информации, связанной со спецификой деятельности и необходимой для принятия управленческих решений. К таким информационным организациям относятся, например, нотариальные конторы, туристические фирмы, информационные агентства. Для снабженческо-сбытовых контор важно знать рынки сбыта, изготовителей продукции, цены на продукцию. Основные информационные потребности офисов можно удовлетворить с помощью типовых аппаратно-программных средств, среди которых программные средства текстовой, табличной и графической обработки информации, ПК и средства оперативного размножения документации, электронные коммуникационные средства.

8.5. Организационно-технические и периферийные средства информационных систем

Любая информационная система должна обладать адекватными средствами сбора первичных данных, которые точно отражают состояние предметной области и протекающие в ней процессы. В финансово-кредитных организациях производится подсчет суммы выдаваемых кредитов, определяются размеры подлежащих выплате процентов, подсчитывается количество денежных купюр. На промышленных предприятиях рассчитывается количество поступившего извне сырья и материалов; время, затрачиваемое на работу производственного и транспортного оборудования; расход электроэнергии и т. п.

При ведении хозяйственной или административной деятельности следует зафиксировать свойства, присущие объекту, над которым совершается действие. Объект необходимо идентифицировать, измерить, определить во времени, отметить дополнительными специфическими характеристиками. Идентификатором может являться инвентарный номер производственного оборудования.

Каждый из процессов получения и кратковременного хранения данных можно реализовать с помощью различных технических средств. Измерительные приборы и счетчики используются для подсчета физических величин, а регистраторы, информация на которые может поступать автоматически с датчиков, производят учет и контроль работы оборудования, состояния климатических и химических процессов и т. д. В качестве комплексных средств сбора и регистрации первичных данных можно использовать специализированные автоматизированные системы сбора информации и ПК.

К средствам регистрации информации и создания документов относятся копиры, принтеры и т. д. Среди основных технических характеристик копировальных устройств выделяют: скорость копирования; максимальный размер оригинала и копии; допустимость масштабирования; наличие автоподатчика бумаги и возможность автоматической раскладки копий; гарантированный объем копирования.

Средства хранения информации включают в себя оргтехнику (хранение бумажных документов), картотеки, шкафы или стеллажи разной конструкции (хранение папок), специальные коробки-футляры, ящики (хранение машинных носителей информации) и др.

Средства оперативной связи и передачи информации обеспечивают процессы обмена информацией как между внутренними объектами организации, так и с внешними. Внутри– и межучрежденческие средства связи и передачи информации позволяют воспроизводить и пересылать сообщения в речевой, визуальной, звуковой и документированной формах. Среди них выделяют телефонные и факсимильные аппараты, пейджеры, видеоконтролирующие и записывающие установки и системы и др.

Средства обработки документов включают в себя машины для переплетно-брошюровочных работ, физического уничтожения документов, нанесения на документы защитных покрытий, сортировки, подсчета документов и других технологических процедур.

Фальцевальные и листоподборочные машины, резальные и скрепляющие устройства применяются для автоматизации переплетно-брошюровочных работ. Фальцевальные машины помогают в подготовке документов к складыванию в конверты или тетради; листоподборочные машины позволяют механизировать операции подбора документов; резальные устройства разделяются на бумагорезальное оборудование и конвертовскрывающие приспособления. В торговых предприятиях часто используются электронные кассовые аппараты и контрольно-кассовые машины.

8.6. Понятие бизнес-графики

Раздел компьютерной науки, связанный с созданием и применением средств обработки графических изображений, называется компьютерной графикой.

Рисованное изображение, которое обычно связано с текстом, является иллюстрацией, или средством оформления текста. Иллюстрации подразделяют на числовые и текстовые. Количественную сторону экономических явлений можно охарактеризовать иллюстрациями чисел (показателями); текстовые иллюстрации описывают неоцифрованный качественный остаток. Для изготовления иллюстрации показателей применяют диаграммы, цветовую и тоновую закраску и другие способы отображения показателей на географических картах. Среди текстовых иллюстраций выделяются иллюстрации понятий. Они предназначены для графической интерпретации экономических абстракций. Обычно понятия представляют в текстовом виде, т. е. вербально. Иллюстрация помогает дополнить вербальную форму понятия, облегчить его осмысление, способствует выявлению новой информации. Например, пересечение понятий можно иллюстрировать кругами, наложенными друг на друга.

Текст является основным типом и средством объединения данных с помощью механизма OLE и его сетевых расширений. Он может быть линейным и нелинейным, например таблица, базы данных, гипертекст и т. п.

Средства оформления текста по использованию графики подразделяют на традиционные и нетрадиционные. К традиционным относятся средства оформления символов и фоны текста. Средства оформления символов можно разделить на четыре группы:

1) гарнитура, являющаяся индивидуальным неповторимым обликом шрифта;

2) начертание, которое представляет собой набор подчеркиваний, объемности, анимации и др.;

3) цветовая палитра, являющаяся стандартной палитрой из шестнадцати цветов, а также серебряного и серого;

4) плотность символов – по горизонтали и вертикали.

Гарнитуры по уровню применения графики разделяются на три группы:

1) простые (строгой формы), обладающие одинаковой шириной, типа Courier и дватипа пропорциональных – рубленые (Arial) и с засечками (Times);

2) специальные (особо оформленные), обычно рукописные, славянские и др.;

3) тематические наборы рисунков – шрифты Wingdings и др.

Средства оформления фона текста состоят из четырех основных групп:

1) узор, который является неким набором способов штриховки;

2) цвет узора, представляющий собой стандартный набор цветов;

3) цвет фона, являющийся стандартной палитрой, обладающей дополнительными оттенками черного;

4) граница вокруг текста.

Возможности обрамления определяются единицами текста. Например, фрагмент можно ограничить рамкой; абзац и страницу – с помощью рамки и черты. Граница абзаца и фрагмента отделяется прямолинейными отрезками, а страницы еще и рисунками. При этом границу можно установить объемную, с тенью и т. д.

Нетрадиционные средства оформления применяют при оформлении титульных листов, заголовков разделов и других коротких текстов – надписей. Надпись, называемую также конвертом, можно деформировать. Для этого ее выполняют объемной и с тенью. Ее создают как объект Windows с двумя особенностями:

1) при изменении ее размеров кегль изменяется;

2) установить границы наборного поля невозможно, т. е. текст переводится на новую строку принудительно.

По этой причине надписи называют графическим, фигурным текстом. Фигурный текст в MS Office 95 создается с помощью программы WordArt. Это может быть круговая, кольцевая, лепестковая надпись. Запуск программы WordArt осуществляется кнопкой на панели Рисование, которая расширяет традиционные возможности управления фоном текста и изображений.

8.7. Использование графики в бизнесе

Средства коммерческой графики применяют для решения аналитической и психологической задач. Аналитическая задача представляет собой своего рода помощь в поиске рациональных, т. е. достаточно выгодных и надежных, решений. Психологическая задача необходима для того, чтобы обеспечить документу солидность, убедительность, способствовать его согласованию и утверждению.

Наглядное представление коммерческих показателей, например бизнес-документов, помогает убедить инвесторов, вкладчиков, спонсоров и других лиц в правильности коммерческой политики, стимулирования капитальных вложений и т. д.

Основной частью информации в коммерческих документах являются показатели прибыли, рентабельности, риска и др. Одной из главных задач коммерческой графики является объединение показателей в таблицу, которая способствует сопоставлению и обсуждению показателей.

На диаграммах различные экономические показатели отображаются точками и другими геометрическими фигурами пропорционального размера. С помощью диаграмм задача наглядности основных экономических показателей является более осуществимой. Диаграммы бывают круговые, линейные и полосчатые. На одной и той же диаграмме могут быть показаны одинаковые показатели в различные промежутки времени или разные виды показателей.

Коммерческие и географические факты часто связываются между собой, поэтому они лучше воспринимаются на фоне географической карты. В этом случае используют закраски.

Экономике-математическая графика дает возможность произвести благоприятное впечатление на потенциальных инвесторов, а это, в свою очередь, благоприятствует согласованию коммерческой документации и заключению выгодных соглашений.

Фигурное оформление коммерческих текстов позволяет выполнять текст делового документа по возможности более ясным и выразительным, а хорошо оформленная информация действует аналогично респектабельной внешности при знакомстве.

С помощью панели Рисование возможно осуществлять:

• управление контуром текста как рисунком, образование тени (объема);

• помещение текста в контур изображения и вращение текста;

• включение изображения в текст с различными вариантами обтекания.

Среди средств автоматизированного иллюстрирования выделяют:

• информационно-поисковую систему мультимедиа, включающую в себя коммерческие темы, транспорт и др.;

• механизм правки изображений, который способен обеспечить разборку, средства закраски, цветовые модели, палитры и шаблоны плавных закрасок.

Использование перечисленных выше инструментов позволяет начинающему пользователю за небольшой промежуток времени подготовить иллюстрации к сложным коммерческим понятиям и явлениям. Например к таким, как зависимость частоты рисков от их тяжести, сегментация рынка по набору критериев и др. Это можно осуществить с помощью красочной объемной таблицы, наглядной диаграммы и др.

В отличие от художественного текста коммерческий текст обладает строгой структурой. Он может включать в себя следующие графические элементы:

• сетевые графики работ (обобщенные, альтернативные);

• технологические структуры (инструкции по согласованию и принятию решений, схемы расчета показателей);

• классификационные схемы;

• организационные структуры учреждений, организаций;

• схемы целевых программ.

Применение средств мультимедиа, а именно анимация и озвучивание изображений, является ядром технологии компьютерных презентаций и демонстраций. С их помощью возможно приблизить документ к живому общению, сделать его более доходчивым и выразительным. Это, в свою очередь, позволяет сделать презентацию или деловой доклад более живым и наглядным.

К графическим услугам локальных сетей относятся:

• совместное использование изображений на стационарных и сменных дисках и страницах локальных буферов обмена, т. е. владелец изображения может управлять доступом к нему посредством паролей;

• коллективное рецензирование и правка изображений по замкнутому почтовому маршруту;

• коллективная подготовка изображений.

8.8. Программа деловой графики MS GRAPH

Цветные образцы диаграмм приведены во встроенных справочниках программ Word, Excel, Access. Для любого пользователя доступны два основных способа построения диаграмм:

1) с помощью Мастера (в Excel, Access). Для этого необходимо щелкнуть кнопку на стандартной панели. Если ее нет в Excel, следует установить панель в состояние по умолчанию, а если кнопки нет в Access, – перетащить ее из категории Элементы на вкладке Команды управления окна Настройка панелей;

2) посредством команды Объект/Вставка и выбора способа запуска.

К способам запуска относятся:

• непосредственная загрузка. В данном случае появляется окно MS GRAPH с примерной таблицей и диаграммой. Затем нужно исправить данные, тип диаграммы и отформатировать ее, а если таблица подготовлена заранее, ее следует выделить перед загрузкой MS GRAPH;

• загрузка с применением программы Excel, после чего открывается окно Excel с двумя листами.

В MS GRAPH возможно создать диаграмму строго установленного вида, в произвольном порядке изменяются только параметры шаблона. Необходимо сгруппировать диаграммы по способу отображения показателей, типу системы координат, ее свойствам. Строительство диаграммы осуществляется в прямоугольной, полярной и пузырьковой системе координат.

Координата – это константа, которая указывает положение показателя в пространстве допустимых значений. Оно может быть трехмерным (пузырьковая), двумерным (лепестковая) и одномерным (круговая). Размерность системы координат представляет собой число констант, необходимых для идентификации показателя. Пузырьковая система координат обладает третьим измерением – размером пузырька.

Выяснить структуру диаграммы возможно одним из четырех способов.

1. Выделить диаграмму. Нажимая клавиши-стрелки, просмотреть имена элементов диаграмм в поле Имя строки формул.

2. Выделить диаграмму, просмотреть список поля Элементы диаграммы на инструментальной панели Диаграмма.

3. Выделить диаграмму, выполнить команду Диаграмма/ Параметры диаграммы и изучить содержимое одноименного окна.

4. Выполнить двойной щелчок элемента и изучить содержимое окна Формат/Имя элемента данных.

Ряды в диаграммах представляют собой точки, столбики и другие отображения столбцов и строк таблицы.

Числовые оси являются осями значений, которые выбираются из столбцов или строк таблицы. Они расположены вертикально, горизонтально или под углом в лепестковой диаграмме.

В экономике категория выполняет функцию разреза показателя или его уровня, а категория на диаграмме – имени колонок или строк таблицы на одной из осей, которые соответствуют числам на другой оси. Некоторые диаграммы не имеют осей категорий, например круговая, кольцевая, лепестковая. Объемная гистограмма обладает двумя осями категорий.

Легенда – это система обозначений элементов диаграммы.

В некоторых диаграммах можно использовать специальные оси значений для представления рядов в разных масштабах или единицах измерения. Например, курсы и объемы продаж ценных бумаг, цены и объемы продаж в натуральных единицах. При наличии большого диапазона значений наиболее удобна более компактная логарифмическая ось.

Все диаграммы показывают процессы изменения рядов показателей и их соотношение.

Тренды обнаруживаются сглаживанием случайных колебаний рядов показателей. Они применяются для изучения механизмов, явлений и прогноза их развития. Выделяют два способа сглаживания: графический и графоаналитический. В первом случае можно получить график тренда, во втором – график и статистические оценки тренда. Различают три графоаналитических метода: 1) уравнения тренда, 2) скользящее среднее, 3) экспоненциальное среднее.

8.9. Общая характеристика технологии создания прикладных программных средств

Решение задачи на ЭВМ является процессом получения результатной информации на основе обработки исходной информации посредством применения программы, составленной из команд системы управления вычислительной машины. Программа представляет собой нормализованное описание последовательности действий определенных устройств ЭВМ в зависимости от конкретного характера условий задачи.

Технологии разработки программ решения задачи зависят от двух факторов:

1) производится ли разработка программы решения задачи как составного элемента единой системы автоматизированной обработки информации. В противном случае – как относительно независимой, локальной компоненты общего программного комплекса, обеспечивающего решение на ЭВМ задач управления;

2) какие программно-инструментальные средства применяются для разработки и реализации задач на ЭВМ.

Программно-инструментальные средства представляют собой компоненты программного обеспечения, позволяющие программировать решение задач управления. Они включают в себя:

1) алгоритмические языки и соответствующие им трансляторы;

2) системы управления базами данных (СУБД) с языковыми средствами программирования в их среде;

3) электронные таблицы, содержащие средства их настройки.

Процесс решения прикладных задач состоит из нескольких основных этапов. Первым этапом является постановка задачи. На данном этапе раскрывается организационно-экономическая сущность задачи, т. е. формулируется цель ее решения; определяется взаимосвязь с другими, ранее изученными задачами; приводится периодичность ее решения; устанавливаются состав и формы представления входной, промежуточной и результатной информации; описываются формы и методы контроля достоверности информации на основных этапах решения задачи; специфицируются формы взаимодействия пользователя с ЭВМ при решении задачи и т. п.

Особое значение имеет детальное описание входной, выходной и промежуточной информации, характеризующей следующие факторы:

• вид представления отдельных реквизитов;

• число знаков, которые выделяются для записи реквизитов исходя из их максимальной значимости;

• вид реквизита в зависимости от его роли в процессе решения задачи;

• источник возникновения реквизита.

Вторым этапом является экономико-математическое описание задачи и выбор метода ее решения. Экономико-математическое описание задачи позволяет сделать задачу однозначной в понимании разработчика программы. В процессе ее подготовки пользователь может применять различные разделы математики. Для формализованного описания постановок экономических задач используют следующие классы моделей:

1) аналитические – вычислительные;

2) матричные – балансовые;

3) графические, частным видом которых являются сетевые.

Путем выбора класса модели можно не только облегчить и ускорить процесс решения задачи, но и повысить точность получаемых результатов.

При выборе метода решения задач необходимо, чтобы выбранный метод:

1) гарантировал необходимую точность получаемых результатов и отсутствие свойства вырождения (бесконечного зацикливания);

2) позволял применять готовые стандартные программы для решения задачи или ее отдельных фрагментов;

3) ориентировался на минимальный объем исходной информации;

4) обеспечивал наиболее быстрое получение искомых результатов.

Третьим этапом является алгоритмизация решения задачи, т. е. разработка оригинального или адаптация уже известного алгоритма.

Алгоритмизация представляет собой сложный творческий процесс, основанный на фундаментальных понятиях математики и программирования.

Процесс алгоритмизации решения задачи чаще всего реализуется по следующей схеме:

1) выделение автономных этапов процесса решения задачи;

2) формализованное описание содержания работ, выполняемых на каждом выделенном этапе;

3) проверка правильности использования выбранного алгоритма на различных примерах решения задачи.

8.10. Прикладное программное обеспечение

Прикладное программное обеспечение (ППО) – это совокупность программных продуктов, которые представляют интерес для пользователей и предназначены для решения повседневных задач обработки информации.

Пакет прикладных программ (ППП) является комплексом программ, ориентированных на решение некоторого класса задач.

Все ППО подразделяют на средства проектирования и средства использования.

Средства проектирования включают в себя ППО, которые предназначены для создания информационных систем и применяются на рабочих местах специалистов различных профилей:

1) СУБД – применяются для создания, сопровождения и использования баз данных;

2) системы автоматизированного проектирования (САПР) – позволяют решать задачи черчения и конструирования различных механизмов с помощью ПК;

3) системы электронного документооборота – предназначены для обеспечения безбумажного обращения документов на предприятиях;

4) информационные хранилища (банки данных, банки знаний) – обеспечивают хранение больших объемов накопленной информации;

5) географические информационные системы – используются для моделирования процессов развития и управления разными природными ресурсами, геологической разведкой и т. д.

Средства использования представляют собой ППО для обработки различного рода информации:

1) текстовые процессоры и текстовые редакторы – ввод, редактирование и подготовка к печати любых документов;

2) табличные процессоры – создание электронных таблиц и выполнение действий над данными, содержащимися в этих таблицах;

3) графические процессоры – создание и редактирование графических объектов, мультфильмов и другой анимации на экране компьютера;

4) интегрированные ППП – создание единой в своей основе деловой среды;

5) ППП методов анализа – решение задач анализа в определенной области;

6) телекоммуникационные и сетевые программы – обслуживание глобальных и локальных сетей, программы для электронной почты;

7) совокупность экономических ППП – использование специалистами, работающими в экономической сфере;

8) обучающие и тестирующие программы – получение новых знаний, тестирование по различным дисциплинам и т. д.;

9) мультимедийные пакеты программ – создание, редактирование и прослушивание музыки, просмотр и обработка видео, вспомогательные программы (кодеки), игры;

10) совокупность прикладных программ – запись и диагностика CD-R/RW и DVD-R/RW дисков.

8.11. Технология системного проектирования программных средств

Потребность создания систем автоматизированной обработки информации обусловила концепцию баз данных как единого, централизованного хранилища всей информации, необходимой для решения задач управления. Концепция баз данных теоретически корректна. Однако в реальности она приводит к значительному проигрышу во времени, которое требуется на поиск и выборку из базы данных информации, необходимой для решения той или иной конкретной задачи. В настоящее время концепция баз данных предусматривает разумный компромисс между сокращением до минимума необходимого дублирования информации и эффективностью процесса выборки и обновления данных. В действительности обеспечение такого решения имеет место только тогда, когда системный анализ всего комплекса задач, подлежащих автоматизации, уже находится на этапе описания системы. В этом случае имеются в виду ее цели и функции, состав и специфика информационных потоков, информационного состава задач и даже отдельных программных модулей. Основой системного подхода являются положения общей теории систем. Он наиболее эффективен при решении сложных задач анализа и синтеза, требующих одновременного использования нескольких научных дисциплин.

Еще одним важным фактором, который обусловливает необходимость системного подхода (начиная с этапа формулирования требования и постановки задач), является то, что на этот этап приходится до 80 % всех затрат на разработку ППО. При этом он имеет особое значение в обеспечении соответствия результатов разработки потребностям конечных пользователей.

Появление потребности системного подхода к разработке программных средств решения задач при автоматизации систем организационно-экономического управления привело к необходимости дифференциации специалистов-разработчиков. Данный факт послужил проявлению в выделении в их составе системных аналитиков, системотехников, прикладных и системных программистов.

Системный аналитик формулирует общие формальные требования к программному обеспечению системы. Обязанности специалиста-системотехника заключаются в преобразовании общих формальных требований в детальные спецификации на отдельные программы, участии в разработке логической структуры базы данных.

Обязанности прикладного программиста состоят в совершенствовании спецификации в логическую структуру программных модулей, а затем в программный код.

Системный программист должен обеспечивать взаимодействие программных модулей с программной средой, в рамках которой предстоит работать прикладным программам.

Еще одной чертой системной разработки проектов прикладных программ является их ориентация на использование интегрированных и распределенных баз данных. В данном случае в качестве инструментальных средств разработки компонентов программного обеспечения вместе с языками программирования стали применяться языковые средства СУБД.

Появляются и широко используются в сфере управления ПК и более качественные программно-инструментальные средства, которые ориентированы на специалистов управления – непрограммистов. Данный факт кардинально изменил характер технологии подготовки и решения экономических задач.

С ростом производства новых микропроцессоров резко изменились приоритеты и актуальность проблем, которые присущи традиционным технологиям разработки прикладных программ. Возможность исключения из технологической цепочки программистов-профессионалов позволяет ускорить процесс разработки прикладных программных средств.

8.12. Современные методы и средства разработки прикладных программных средств

Понятие «модульное проектирование» тесно связано с реализацией метода нисходящего проектирования. Последовательность логически взаимосвязанных фрагментов, оформленных как отдельная часть программы, именуется модулем. Выделяют следующие свойства программных модулей:

• ссылка на модуль может осуществляться по имени, в том числе и из других модулей;

• при окончании работы модуль должен возвращать управление модулю, вызвавшему его;

• модуль должен иметь один вход и выход;

• модуль должен обладать небольшим размером, обеспечивающий его обозримость.

При разработке сложных программ отделяют головной управляющий модуль и подчиненные ему модули, обеспечивающие реализацию отдельных функций управления, функциональную обработку, и вспомогательные модули, которые гарантируют сервисное обслуживание пакета.

Модульный принцип разработки программ имеет целый ряд преимуществ:

1) емкая программа может разрабатываться одновременно несколькими исполнителям, что позволяет сократить сроки ее разработки;

2) существует возможность создания библиотеки наиболее употребляемых программ и использования их;

3) при необходимости сегментации процедура загрузки больших программ в ОП становится намного проще;

4) возникает много естественных контрольных точек, призванных осуществлять наблюдение за ходом разработки программ и контроль исполнения программ;

5) обеспечивается эффективное тестирование программ, значительно проще происходят проектирование и последующая отладка.

Структурное программирование применяется для того, чтобы облегчить процесс разработки и отладки программных модулей, а также процесс их последующего сопровождения и модификации.

Развитие программно-инструментальных средств программирования экономических задач основано на системах автоматизации программирования, или системах программирования, обеспечивающих возможность решения множества задач непосредственно в среде ОС ЭВМ.

Задачи экономического управления обладают рядом особенностей, отличающих их от других типов задач:

1) доминирование задач с относительно несложными вычислительными алгоритмами и необходимостью формирования накопительных итогов;

2) работа с большими массивами исходной информации;

3) требование предоставления большинства результатной информации в форме документов табличной формы.

Технология CASE является совокупностью средств системного анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем и позволяет разработчикам использовать обширные возможности для различного рода моделирования. Согласованность взаимодействия всех специалистов, занятых в разработке программного обеспечения, гарантирует централизованное хранение всей необходимой для проектирования информации и контроль за целостностью данных.

Проект ISDOS состоит из модулей, обеспечивающих:

• ввод, контроль и кодирование спецификаций проектируемой системы;

• анализ правильности постановки задач и их согласованности;

• выявление ошибок и выдачу сообщений пользователям, а также устранение дублирования в исходной информации;

• преобразование постановок задач после проверки исходных данных в машинные программы;

• выделение основных элементов информационной системы.

Перечисленные модули являются взаимодействующими между собой. При этом их разделение является достаточно условным.

Тема 9

Основы алгоритмизации и программирования

9.1. Понятие алгоритма

Алгоритмом называется строго определенное и понятное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

Термин «алгоритм» происходит от латинской формы имени среднеазиатского математика Аль-Хорезми – Algorithmi. Алгоритм является одним из основных понятий информатики и математики.

Исполнителем алгоритма предстает некоторая абстрактная или реальная (техническая, биологическая или биотехническая) система, которая способна выполнить действия, предписываемые алгоритмом.

Для характеристики исполнителя используют несколько понятий:

• среда;

• система команд;

• элементарные действия;

• отказы.

Среда (или обстановка) представляет собой «место обитания» исполнителя.

Любой из исполнителей может выполнять команды только из некоторого строго заданного списка, который является системой команд исполнителя. Для каждой команды задаются условия применимости (в каких состояниях среды может быть выполнена команда) и приводятся результаты выполнения команды.

После вызова команды исполнитель производит соответствующее элементарное действие.

Может возникнуть и отказ исполнителя в случае, если команда вызывается при недопустимом для нее состоянии среды. Чаще всего исполнитель ничего не знает о цели алгоритма. Он выполняет все предложенные ему действия, не задавая вопросов «почему» и «зачем».

В информатике универсальным исполнителем алгоритмов является компьютер.

К основным свойствам алгоритмов относятся:

1) понятность для исполнителя – исполнитель алгоритма должен знать, как его выполнять;

2) дискретность (прерывность, раздельность) – алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное исполнение простых (или ранее определенных) шагов (этапов);

3) определенность – каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Это свойство обеспечивает выполнение алгоритма механически, не требуя никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче;

4) результативность (или конечность) – алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов;

5) массовость – алгоритм решения задачи производится в общем виде, т. е. его можно будет применять для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из определенной области, которая называется областью применимости алгоритма.

На практике чаще всего встречаются следующие формы представления алгоритмов:

• словесная – записывается на естественном языке;

• графическая – с помощью изображения из графических символов;

• псевдокоды – полуформализованные описания алгоритмов на некотором условном алгоритмическом языке, которые включают в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.;

• программная – тексты на языках программирования.

Словесный способ записи алгоритмов является описанием последовательных этапов обработки данных. Алгоритм может быть задан в произвольном изложении на естественном языке. Например, алгоритм нахождения наибольшего общего делителя двух натуральных чисел можно представить как следующую последовательность действий:

1) задание двух чисел;

2) если числа равны, то выбор любого из них в качестве ответа и остановка, в противном случае – продолжение выполнения алгоритма;

3) определение большего из чисел;

4) замена большего из чисел разностью большего и меньшего из чисел;

5) повтор алгоритма с шага 2.

Приведенный алгоритм используется для любых натуральных чисел и должен приводить к решению поставленной задачи.

Словесный способ не имеет широкого распространения, так как обладает некоторыми недостатками:

• данные описания строго не формализуемы;

• отличаются многословностью записей;

• допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.

Графический способ представления алгоритмов оказывается более компактным и наглядным по сравнению со словесным. При данном виде представления алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению некоторого числа действий.

Для графического представления алгоритм использует изображение в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий. Это графическое представление называется схемой алгоритма, или блок-схемой.

В блок-схеме каждый из типов действий (ввод исходных данных, вычисление значений выражений, проверка условий, управление повторением действий, окончание обработки и т. п.) соответствует геометрической фигуре, представленной в виде блочного символа. Блочные символы соединены линиями переходов, которые определяют очередность выполнения действий.

Псевдокод является системой обозначений и правил, которая предназначена для единообразной записи алгоритмов. Он занимает промежуточное место между естественным и формальным языками. С одной стороны, псевдокод похож на обычный естественный язык, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст. С другой стороны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, благодаря чему запись алгоритма приближается к общепринятой математической записи.

В псевдокоде не применяются строгие синтаксические правила для записи команд, которые присущи формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя. Однако в псевдокоде чаще всего имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. Например, в псевдокоде, также каки в формальных языках, существуют служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Их выделяют в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркивают. Единый или формальный подход к определению псевдокода не существует, поэтому используются различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.

Программная форма представления алгоритмов иногда характеризуется некоторыми структурами, состоящими из отдельных базовых (основных) элементов. При данном подходе к алгоритмам изучение основных принципов их конструирования следует начинать с этих базовых элементов. Их описание осуществляется с использованием языка схем алгоритмов и алгоритмического языка.

9.2. Системы программирования

Машинно-ориентированные языки относятся к машинно-зависимым языкам программирования. Основные конструктивные средства таких языков позволяют учитывать особенности архитектуры и принципов работы определенной ЭВМ, т. е. они имеют те же возможности и требования к программистам, что и машинные языки. Однако в отличие от последних они требуют предварительной трансляции на машинный язык составленных с их помощью программ.

Данными видами языков программирования могут быть: автокоды, языки символического кодирования и ассемблеры.

Для машинно-независимых языков не требуется полного знания специфики компьютеров. С их помощью можно записывать программу в виде, допускающем ее реализацию на ЭВМ с различными типами машинных операций, привязка к которым возлагается на соответствующий транслятор.

Причина бурного развития и применения высокоуровневых языков программирования заключается в быстром росте производительности ЭВМ и хронической нехватке программистских кадров.

Промежуточное место между машинно-независимыми и машинно-зависимыми языками отводится языку Си. Он создавался при попытке объединения достоинств, присущих языкам обоих классов. Данный язык обладает рядом особенностей:

• максимально использует возможности конкретной вычислительной архитектуры; из-за этого программы на языке Си компактны и работают эффективно;

• позволяет налучшим образом использовать огромные выразительные средства современных языков высокого уровня.

Языки разделяют на процедурно-ориентированные и проблемно-ориентированные.

Процедурно-ориентированные языки, например Фортран, Кобол, Бейсик, Паскаль, наиболее часто используются для описания алгоритмов решения широкого класса задач.

Проблемно-ориентированные языки, в частности РПГ, Лисп, АПЛ, GPSS, применяются для описания процессов обработки информации в более узкой, специфической области.

Объектно-ориентированные языки программирования позволяют разрабатывать программные приложения для большого круга разнообразных задач, имеющих общность в реализуемых компонентах.

Рассмотрим методы использования языков программирования.

Интерпретация представляет собой пооператорную трансляцию и последующее выполнение оттранслированного оператора исходной программы. Существует два основных недостатка метода интерпретации:

1) интерпретирующая программа должна располагаться в памяти ЭВМ на протяжении всего процесса выполнения исходной программы. Другими словами, она должна занимать некоторый установленный объем памяти;

2) процесс трансляции одного и того же оператора повторяется такое число раз, которое должна исполнять эта команда в программе. Это приводит к резкому снижению производительности работы программы.

Трансляторы-интерпретаторы являются достаточно распространенными, так как они поддерживают диалоговый режим.

Процессы трансляции и выполнения при компиляции разделяются во времени: сначала исходная программа в полном объеме переводится на машинный язык, после чего оттранслированная программа может многократно исполняться. Для трансляции методом компиляции необходим неоднократный «просмотр» транслируемой программы, т. е. трансляторы-компиляторы являются многопроходными. Трансляция методом компиляции носит название объектного модуля, который представляет собой эквивалентную программу в машинных кодах. Необходимо, чтобы перед исполнением объектный модуль обрабатывался специальной программой ОС и преобразовывался в загрузочный модуль.

Применяют также трансляторы интерпретаторы-компиляторы, объединяющие в себе достоинства обоих принципов трансляции.

9.3. Классификация языков программирования высокого уровня

Высокоуровневые языки используются в машинно-независимых системах программирования. Такие системы программирования в сравнении с машинно-ориентированными системами предстают более простыми в использовании.

Языки программирования высокого уровня подразделяют на процедурно-ориентированные, проблемно-ориентированные и объектно-ориентированные.

Процедурно-ориентированные языки применяются для записи процедур или алгоритмов обработки информации на каждом определенном круге задач. К ним относятся:

а) язык Фортран (Fortran), название которого происходит от слов Formulae Translation – «преобразование формул». Фортран представляет собой один из старейших языков программирования высокого уровня. Длительность его существования и применения можно объяснить простотой структуры данного языка;

б) язык Бейсик (Basic), который расшифровывается как Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code, что в переводе означает – «многоцелевой символический обучающий код для начинающих», разработан в 1964 г. как язык для обучения программированию;

в) язык Си (С), применяемый с 1970-х гг. как язык системного программирования специально для написания ОС UNIX. В 1980-е гг. на основе языка С был разработан язык C++, практически включающий в себя язык С и дополненный средствами объектно-ориентированного программирования;

г) язык Паскаль (Pascal), который назван в честь французского ученого Б. Паскаля, начал применяться с 1968–1971 гг. Н. Виртом. При создании Паскаль использовался для обучения программированию, но со временем стал широко применяться для разработки программных средств в профессиональном программировании.

Проблемно-ориентированные языки используются для решения целых классов новых задач, возникших в связи с постоянным расширением области применения вычислительной техники:

а) язык Лисп (Lisp – List Information Symbol Processing), который был изобретен в 1962 г. Дж. Маккарти. Первоначально он применялся как средство для работы со строками символов. Лисп употребляется в экспертных системах, системах аналитических вычислений и т. п.;

б) язык Пролог (Prolog – Programming in Logic), используемый для логического программирования в системах искусственного интеллекта.

Объектно-ориентированные языки развиваются и в настоящий момент. Большинство из этих языков являются версиями процедурных и проблемных языков, но программирование с помощью языков этой группы является более наглядным и простым. К наиболее часто употребляемым языкам относятся:

а) Visual Basic (~ Basic);

б) Delphi (~ Pascal);

в) Visual Fortran (~ Fortran);

r) C++ (~ C);

д) Prolog++ (~ Prolog).

9.4. Система VBA

Система VBA представляет собой подмножество VB и вклю – чает себя средства образования приложений VB, его структуры данных и управляющие структуры, дающие возможность создавать пользовательские типы данных. Так же как и VB, VBA – является системой визуального программирования, управляемого событиями. В ней имеется возможность создания форм со стандартным набором элементов управления и написания процедур, обрабатывающих события, которые возникают при тех или иных действиях системы и конечного пользователя. Также она позволяет использовать элементы ActiveX и автоматизации. Система VBA представляет собой полноценную систему программирования, но не имеет полного набора возможностей, которыми обладает последняя версия VB.

Программирование в среде VBA обладает рядом особенностей. В частности, в ней нельзя создавать проект независимо от этих приложений.

Из-за того что VBA является визуальной системой, программист способен создавать видимую часть приложения, которая является основой интерфейса «программа – пользователь». Благодаря этому интерфейсу производится взаимодействие пользователя с программой. На принципах объектно-ориентированного подхода, который реализуется в VBA применительно к приложениям, выполняемым под управлением Windows, разрабатывается программный интерфейс.

Характерным для данных приложений является то, что на экране в любой момент присутствует множество объектов (окон, кнопок, меню, текстовых и диалоговых окон, линеек прокрутки). С учетом алгоритма программы пользователь обладает определенной свободой выбора относительно использования этих объектов, т. е. он может сделать щелчок по кнопке, перенести объект, ввести данные в окно и т. п. При создании программы программист не должен ограничивать действия пользователя, он должен разрабатывать программу, правильно реагирующую на любое действие пользователя, даже некорректное.

Для любого объекта определяется ряд возможных событий. Одни события обусловлены действиями пользователя, например одинарным или двойным щелчком мыши, переносом объекта, нажатием клавиши клавиатуры и т. п. Некоторые события происходят в результате свершения других событий: окно открывается или закрывается, элемент управления становится активным или теряет активность.

Любое из событий проявляется в определенных действиях программы, а виды возможных действий можно разделить на две группы. Действия первой группы являются следствием свойств объекта, устанавливающихся из некоторого стандартного перечня свойств, которые задаются системой программирования VBA и самой системой Windows, например свертывание окна после щелчка по кнопке Свернуть. Вторую группу действий на события может определить только программист. Для любого возможного события отклик обеспечивается созданием процедуры VBA. Теоретически возможно создать процедуру для каждого события, но практически программист заполняет кодом процедуры только для событий, представляющих в данной программе интерес.

Объекты VBA являются функциональными, т. е. они действуют определенным образом и способны откликаться на конкретные ситуации. Внешний вид объекта и его поведение влияют на его свойства, а методы объекта определяют функции, которые способен выполнять данный объект.

Свойствами-участниками являются свойства, которые задают вложенные объекты.

Объекты способны реагировать на события – инициируемые пользователем и генерируемые системой. События, инициируемые пользователем, появляются, например, при нажатии клавиши, щелчка кнопками мыши. Исходя из этого любое действие пользователя может привести к целому набору событий. События, генерируемые системой, проявляются автоматически в случае, предусмотренном программным обеспечением компьютера.

9.5. Язык программирования VBA

Язык программирования VBA предназначен для написания кода программы. Он обладает своим алфавитом, который включает в себя:

• строчные и прописные буквы латинского алфавита (А, B....,Z,a,b....,z);

• строчные и прописные буквы кириллицы (А—Я, а—я);

• неотображаемые символы, используемые для отделения лексем (лексических единиц) друг от друга;

• специальные символы, участвующие в построении конструкций языка: +-*?^=><[]():{}' &©;

• цифры от 0 до 9;

• символ подчеркивания «_»;

• составные символы, воспринимаемые как один символ: <=, >=, <>.

Лексема является единицей текста программы, которая имеет определенный смысл для компилятора и не может быть разбита в дальнейшем.

Программный код VBA – это последовательность лексем, записанных в соответствии с принятыми синтаксическими правилами, которая реализует нужную семантическую конструкцию.

Идентификатор представляет собой последовательность букв, цифр и символов подчеркивания.

Система VBA определяет некоторые ограничения, которые накладываются на имена:

1) имя следует начинать с буквы;

2) имя не должно включать в себя точки, пробелы, разделительные символы, знаки операций, специальные символы;

3) имя должно быть уникальным и не совпадать с зарезервированными словами VBA или другими именами;

4) длина имени не должна превышать 255 символов;

5) при составлении имен необходимо соблюдать соглашения по стилю;

6) идентификатор должен ясно отражать назначение переменной для понимания программы;

7) в именах лучше применять строчные буквы; если имена включают в себя несколько названий, их нужно отделять друг от друга подчеркиванием или начинать новое слово с прописной буквы;

8) имена констант следует составлять из прописных букв;

9) название идентификатора необходимо начинать со специального знака, указывающего на тип данных, связанный с этим идентификатором.

Переменные являются объектами, которые предназначены для хранения данных. Перед применением переменных в программе необходимо их объявлять (декларировать). Правильный выбор типа переменной обеспечивает эффективное использование памяти компьютера.

Строковые переменные могут быть переменной и фиксированной длины.

Объекты, значения которых не изменяются и не могут быть изменены во время выполнения программы, носят название констант. Их подразделяют на именованные и неименованные.

Перечни используются для декларации группы констант, объединенных общим именем, к тому же они могут быть объявлены только в разделе глобальных объявлений модуля или формы.

Переменные подразделяют на два вида – простые и переменные структурного вида. Массивы бывают одномерными и многомерными.

После декларации значение переменной может оказаться произвольным. Для присвоения переменной необходимого значения применяется операция присваивания.

Математические операции используются для записи формулы, представляющей собой программный оператор, который содержит числа, переменные, операторы и ключевые слова.

Операции отношения могут привести к появлению значения, причем существуют только два результирующих значения: истина и ложно.

Логические операции используются в логических выражениях, это происходит при существовании нескольких условий выбора в операциях отношения.

Операции для работы со строками – это операции конкатенации, которые позволяют объединить значения двух или нескольких строковых переменных или строковых констант. Результатом такой операции является более длинная строка, составленная из исходных строк.

Тема 10

Основы защиты информации

10.1. Защита информации как закономерность развития компьютерных систем

Защита информации – это применение различных средств и методов, использование мер и осуществление мероприятий для того, чтобы обеспечить систему надежности передаваемой, хранимой и обрабатываемой информации.

Защита информации включает в себя:

• обеспечение физической целостности информации, исключение искажений или уничтожения элементов информации;

• недопущение подмены элементов информации при сохранении ее целостности;

• отказ в несанкционированном доступе к информации лицам или процессам, которые не имеют на это соответствующих полномочий;

• приобретение уверенности в том, что передаваемые владельцем информационные ресурсы будут применяться только в соответствии с обговоренными сторонами условиями.

Процессы по нарушению надежности информации подразделяют на случайные и злоумышленные (преднамеренные). Источниками случайных разрушительных процессов являются непреднамеренные, ошибочные действия людей, технические сбои. Злоумышленные нарушения появляются в результате умышленных действий людей.

Проблема защиты информации в системах электронной обработки данных возникла практически одновременно с их созданием. Ее вызвали конкретные факты злоумышленных действий над информацией.

Важность проблемы по предоставлению надежности информации подтверждается затратами на защитные мероприятия. Для обеспечения надежной системы защиты необходимы значительные материальные и финансовые затраты. Перед построением системы защиты должна быть разработана оптимизационная модель, позволяющая достичь максимального результата при заданном или минимальном расходовании ресурсов. Расчет затрат, которые необходимы для предоставления требуемого уровня защищенности информации, следует начинать с выяснения нескольких фактов: полного перечня угроз информации, потенциальной опасности для информации каждой из угроз, размера затрат, необходимых для нейтрализации каждой из угроз.

Если в первые десятилетия активного использования ПК основную опасность представляли хакеры, подключившиеся к компьютерам в основном через телефонную сеть, то в последнее десятилетие нарушение надежности информации прогрессирует через программы, компьютерные вирусы, глобальную сеть Интернет.

Имеется достаточно много способов несанкционированного доступа к информации, в том числе:

• просмотр;

• копирование и подмена данных;

• ввод ложных программ и сообщений в результате подключения к каналам связи;

• чтение остатков информации на ее носителях;

• прием сигналов электромагнитного излучения и волнового характера;

• использование специальных программ.

Для борьбы со всеми этими способами несанкционированного доступа необходимо разрабатывать, создавать и внедрять многоступенчатую непрерывную и управляемую архитектуру безопасности информации. Защищать следует не только информацию конфиденциального содержания. На объект защиты обычно действует некоторая совокупность дестабилизирующих факторов. При этом вид и уровень воздействия одних факторов могут не зависеть от вида и уровня других.

Возможна ситуация, когда вид и уровень взаимодействия имеющихся факторов существенно зависят от влияния других, явно или скрыто усиливающих такие воздействия. В этом случае следует применять как независимые с точки зрения эффективности защиты средства, так и взаимозависимые. Для того чтобы обеспечить достаточно высокий уровень безопасности данных, надо найти компромисс между стоимостью защитных мероприятий, неудобствами при использовании мер защиты и важностью защищаемой информации. На основе детального анализа многочисленных взаимодействующих факторов можно найти разумное и эффективное решение о сбалансированности мер защиты от конкретных источников опасности.

10.2. Объекты и элементы защиты в компьютерных системах обработки данных

Объект защиты – это такой компонент системы, в котором находится защищаемая информация. Элементом защиты является совокупность данных, которая может содержать необходимые защите сведения.

При деятельности компьютерных систем могут возникать:

• отказы и сбои аппаратуры;

• системные и системотехнические ошибки;

• программные ошибки;

• ошибки человека при работе с компьютером.

Несанкционированный доступ к информации возможен во время технического обслуживания компьютеров в процессе прочтения информации на машинных и других носителях. Незаконное ознакомление с информацией разделяется на пассивное и активное. При пассивном ознакомлении с информацией не происходит нарушения информационных ресурсов и нарушитель может лишь раскрывать содержание сообщений. В случае активного несанкционированного ознакомления с информацией есть возможность выборочно изменить, уничтожить порядок сообщений, перенаправить сообщения, задержать и создать поддельные сообщения.

Для обеспечения безопасности проводятся разные мероприятия, которые объединены понятием «система защиты информации».

Система защиты информации – это совокупность организационных (административных) и технологических мер, программно-технических средств, правовых и морально-этических норм, которые применяются для предотвращения угрозы нарушителей с целью сведения до минимума возможного ущерба пользователям и владельцам системы.

Организационно-административными средствами защиты называется регламентация доступа к информационным и вычислительным ресурсам, а также функциональным процессам систем обработки данных. Эти средства защиты применяются для затруднения или исключения возможности реализации угроз безопасности. Наиболее типичными организационно-административными средствами являются:

• допуск к обработке и передаче охраняемой информации только проверенных должностных лиц;

• хранение носителей информации, которые представляют определенную тайну, а также регистрационных журналов в сейфах, недоступных для посторонних лиц;

• учет применения и уничтожения документов (носителей) с охраняемой информацией;

• разделение доступа к информационным и вычислительным ресурсам должностных лиц в соответствии с их функциональными обязанностями.

Технические средства защиты применяются для создания некоторой физически замкнутой среды вокруг объекта и элементов защиты. При этом используются такие мероприятия, как:

• ограничение электромагнитного излучения через экранирование помещений, в которых осуществляется обработка информации;

• реализация электропитания оборудования, отрабатывающего ценную информацию, от автономного источника питания или общей электросети через специальные сетевые фильтры.

Программные средства и методы защиты являются более активными, чем другие применяемые для защиты информации в ПК и компьютерных сетях. Они реализуют такие функции защиты, как разграничение и контроль доступа к ресурсам; регистрация и изучение протекающих процессов; предотвращение возможных разрушительных воздействий на ресурсы; криптографическая защита информации.

Под технологическими средствами защиты информации понимаются ряд мероприятий, органично встраиваемых в технологические процессы преобразования данных. В них также входят:

• создание архивных копий носителей;

• ручное или автоматическое сохранение обрабатываемых файлов во внешней памяти компьютера;

• автоматическая регистрация доступа пользователей к различным ресурсам;

• выработка специальных инструкций по выполнению всех технологических процедур и др.

Правовые и морально-этические меры и средства защиты включают в себя действующие в стране законы, нормативные акты, регламентирующие правила, нормы поведения, соблюдение которых способствует защите информации.

10.3. Средства опознания и разграничения доступа к информации

Идентификацией называется присвоение тому или иному объекту или субъекту уникального имени или образа. Аутентификация – это установление подлинности объекта или субъекта, т. е. проверка, является ли объект (субъект) тем, за кого он себя выдает.

Конечная цель процедур идентификации и аутентификации объекта (субъекта) заключается в допуске его к информации ограниченного пользования в случае положительной проверки либо отказе в допуске при отрицательном результате проверки.

Объекты идентификации и аутентификации включают в себя: людей (пользователей, операторов); технические средства (мониторы, рабочие станции, абонентские пункты); документы (ручные, распечатки); магнитные носители информации; информацию на экране монитора.

К наиболее распространенным методам аутентификации относятся присвоение лицу или другому имени пароля и хранение его значения в вычислительной системе. Паролем называется совокупность символов, которая определяет объект (субъект).

Пароль как средство обеспечения безопасности способен использоваться для идентификации и установления подлинности терминала, с которого входит в систему пользователь, а также для обратного установления подлинности компьютера по отношению к пользователю.

С учетом важности пароля как средства повышения безопас – ности информации от несанкционированного использования необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

1) не хранить пароли в вычислительной системе в незашифрованном месте;

2) не печатать и не отображать пароли в открытом виде на терминале пользователя;

3) не применять в качестве пароля свое имя или имена родственников, а также личную информацию (дата рождения, номер домашнего или служебного телефона, название улицы);

4) не применять реальные слова из энциклопедии или толкового словаря;

5) использовать длинные пароли;

6) применять смесь символов верхнего и нижнего регистров клавиатуры;

7) применять комбинации из двух простых слов, соединенных специальными символами (например, +,=,<);

8) использовать несуществующие новые слова (абсурдные или даже бредового содержания);

9) как можно чаще менять пароль.

Для идентификации пользователей могут использоваться сложные в плане технической реализации системы, которые обеспечивают установление подлинности пользователя на основе анализа его индивидуальных параметров: отпечатков пальцев, рисунка линий руки, радужной оболочки глаз, тембра голоса. Наиболее широкое применение имеют физические методы идентификации, которые используют носители кодов паролей. Такими носителями могут быть пропуск в контрольно-пропускных системах; пластиковые карты с именем владельца, его кодом, подписью; пластиковые карточки с магнитной полосой, которая считывается специальным считывающим устройством; пластиковые карты, содержащие встроенную микросхему; карты оптической памяти.

Одним из наиболее интенсивно разрабатываемых направлений по обеспечению безопасности информации является идентификация и определение подлинности документов на основе электронной цифровой подписи. При передаче информации по каналам связи используется факсимильная аппаратура, но при этом к получателю приходит не подлинник, а только копия документа с копией подписи, которая в процессе передачи может быть подвергнута повторному копированию для использования ложного документа.

Электронная цифровая подпись представляет собой способ шифрования с использованием криптографического преобразования и является паролем, зависящим от отправителя, получателя и содержания передаваемого сообщения. Для того чтобы предупредить повторное использование подписи, ее необходимо менять от сообщения к сообщению.

10.4. Криптографический метод защиты информации

Наиболее эффективным средством повышения безопасности является криптографическое преобразование. Для того чтобы повысить безопасность, осуществляется одно из следующих действий:

1) передача данных в компьютерных сетях;

2) передача данных, которые хранятся в удаленных устройствах памяти;

3) передача информации при обмене между удаленными объектами.

Защита информации методом криптографического преобразования состоит в приведении ее к неявному виду через преобразование составных частей информации (букв, цифр, слогов, слов) с применением специальных алгоритмов либо аппаратных средств и кодов ключей. Ключ является изменяемой частью криптографической системы, хранящейся в тайне и определяющей, какое шифрующее преобразование из возможных выполняется в данном случае.

Для изменения (шифрования) используется некоторый алгоритм или устройство, реализующее заданный алгоритм. Алгоритмы могут быть известны широкому кругу лиц. Управление процессом шифрования происходит с помощью периодически меняющегося кода ключа, который обеспечивает каждый раз оригинальное представление информации в случае применения одного и того же алгоритма или устройства. При известном ключе можно относительно быстро, просто и надежно расшифровать текст. Без знания ключа эта процедура может стать практически невыполнимой даже при использовании компьютера.

К методам криптографического преобразования предъявляются следующие необходимые требования:

1) он должен быть достаточно устойчивым к попыткам раскрытия исходного текста с помощью использования зашифрованного;

2) обмен ключа не должен быть тяжел для запоминания;

3) затраты на защитные преобразования следует сделать приемлемыми при заданном уровне сохранности информации;

4) ошибки в шифровании не должны вызывать явную потерю информации;

5) размеры зашифрованного текста не должны превышать размеры исходного текста.

Методы, предназначенные для защитных преобразований, подразделяют на четыре основные группы: перестановки, замены (подстановки), аддитивные и комбинированные методы.

Методы перестановки и замены (подстановки) характеризуются коротким ключей, а надежность защиты определяется сложностью алгоритмов преобразования. Для аддитивных методов, наоборот, свойственны простые алгоритмы и длинные ключи. Комбинированные методы являются более надежными. Они чаще всего сочетают в себе достоинства используемых компонентов.

Упомянутые четыре метода криптографического преобразования относятся к методам симметричного шифрования. Один ключ используется и для шифрования, и для дешифрования.

Основными методами криптографического преобразования являются методы перестановки и замены. Основа метода перестановки состоит в разбиении исходного текста на блоки, а затем в записи этих блоков и чтении шифрованного текста по разным путям геометрической фигуры.

Шифрование методом замены заключается в том, что символы исходного текста (блока), записанные в одном алфавите, заменяются символами другого алфавита в соответствии с используемым ключом преобразования.

Комбинация этих методов привела к образованию метода производного шифра, который обладает сильными криптографическими возможностями. Алгоритм метода реализуется как аппаратно, так и программно, но рассчитан на реализацию с помощью электронных устройств специального назначения, что позволяет достичь высокой производительности и упрощенной организации обработки информации. Налаженное в некоторых странах Запада промышленное производство аппаратуры для криптографического шифрования позволяет резко увеличить уровень безопасности коммерческой информации при ее хранении и электронном обмене в компьютерных системах.

10.5. Компьютерные вирусы

Компьютерный вирус – это специально написанная программа, способная самопроизвольно присоединяться к другим программам (заражать их), создавать свои копии и внедрять их в файлы, системные области компьютера и другие объединенные с ним компьютеры в целях нарушения нормальной работы программ, порчи файлов и каталогов, а также создания разных помех при работе на компьютере.

Появление вирусов в компьютере определяется по следующим наблюдаемым признакам:

• уменьшение производительности работы компьютера;

• невозможность и замедление загрузки ОС;

• повышение числа файлов на диске;

• замена размеров файлов;

• периодическое появление на экране монитора неуместных сообщений;

• уменьшение объема свободной ОП;

• резкое возрастание времени доступа к жесткому диску;

• разрушение файловой структуры;

• загорание сигнальной лампочки дисковода, когда к нему нет обращения.

Основными путями заражения компьютеров вирусами обычно служат съемные диски (дискеты и CD-ROM) и компьютерные сети. Заражение жесткого диска компьютера может произойти в случае загрузки компьютера с дискеты, содержащей вирус.

По тому, какой вид среды обитания имеют вирусы, их классифицируют на загрузочные, файловые, системные, сетевые и файлово – загрузочные (многофункциональные).

Загрузочные вирусы внедряются в загрузочный сектор диска или в сектор, который содержит программу загрузки системного диска.

Файловые вирусы помещаются в основном в исполняемых файлах с расширением .СОМ и .ЕХЕ.

Системные вирусы внедряются в системные модули и драйверы периферийных устройств, таблицы размещения файлов и таблицы разделов.

Сетевые вирусы находятся в компьютерных сетях, а файлово-загрузочные – заражают загрузочные секторы дисков и файлы прикладных программ.

По пути заражения среды обитания вирусы разделяются на резидентные и нерезидентные.

Резидентные вирусы при заражении компьютера оставляют в ОП свою резидентную часть, которая после заражения перехватывает обращение ОС к другим объектам заражения, внедряется в них и выполняет свои разрушительные действия, которые могут привести к выключению или перезагрузке компьютера. Нерезидентные вирусы не заражают ОП компьютера и проявляют активность ограниченное время.

Особенность построения вирусов влияет на их проявление и функционирование.

Логическая бомба является программой, которая встраивается в большой программный комплекс. Она безвредна до наступления определенного события, после которого реализуется ее логический механизм.

Программы-мутанты, самовоспроизводясь, создают копии, явно отличающиеся от оригинала.

Вирусы-невидимки, или стелс-вирусы, перехватывают обращения ОС к пораженным файлам и секторам дисков и подставляют вместо себя незараженные объекты. Эти вирусы при обращении к файлам применяют достаточно оригинальные алгоритмы, позволяющие «обманывать» резидентные антивирусные мониторы.

Макровирусы используют возможности макроязыков, которые встроены в офисные программы обработки данных (текстовые редакторы, электронные таблицы).

По степени воздействия на ресурсы компьютерных систем и сетей, или по деструктивным возможностям, выделяют безвредные, неопасные, опасные и разрушительные вирусы.

Безвредные вирусы не оказывают патологического влияния на работу компьютера. Неопасные вирусы не разрушают файлы, однако уменьшают свободную дисковую память, выводят на экран графические эффекты. Опасные вирусы часто вызывают значительные нарушения в работе компьютера. Разрушительные вирусы могут привести к стиранию информации, полному или частичному нарушению работы прикладных программ. Важно иметь в виду, что любой файл, способный к загрузке и выполнению кода программы, является потенциальным местом, где может помещаться вирус.

10.6. Антивирусные программы

Широкое распространение компьютерных вирусов привело к разработке антивирусных программ, которые позволяют обнаруживать и уничтожать вирусы, «лечить» пораженные ресурсы.

Основой работы большинства антивирусных программ является принцип поиска сигнатуры вирусов. Вирусной сигнатурой называют некоторую уникальную характеристику вирусной программы, выдающую присутствие вируса в компьютерной системе. Чаще всего в антивирусные программы включается периодически обновляемая база данных сигнатур вирусов. Антивирусная программа изучает и анализирует компьютерную систему, а также проводит сравнение, отыскивая соответствие с сигнатурами в базе данных. Если программа находит соответствие, она старается вычистить обнаруженный вирус.

По способу работы антивирусные программы можно разделить на фильтры, ревизоры, доктора, детекторы, вакцины и др.

Программы-фильтры – это «сторожа», которые постоянно находятся в ОП. Они являются резидентными и перехватывают все запросы к ОС на выполнение подозрительных действий, т. е. операций, которые используют вирусы для своего размножения и порчи информационных и программных ресурсов в компьютере, в том числе для переформатирования жесткого диска. Среди них можно выделить попытки изменения атрибутов файлов, коррекции исполняемых СОМ– или ЕХЕ-файлов, записи в загрузочные секторы диска.

При каждом запросе на подобное действие на экран компьютера поступает сообщение о том, какое действие затребовано, и какая программа будет его выполнять. В этом случае пользователь должен либо разрешить, либо запретить его исполнение. Постоянное нахождение программ-«сторожей» в ОП существенно уменьшает ее объем, что является основным недостатком этих программ. К тому же программы-фильтры не способны «лечить» файлы или диски. Эту функцию выполняют другие антивирусные программы, например AVP, Norton Antivirus for Windows, Thunder Byte Professional, McAfee Virus Scan.

Программы-ревизоры являются надежным средством защиты от вирусов. Они запоминают исходное состояние программ, каталогов и системных областей диска при условии, что компьютер еще не был заражен вирусом. Впоследствии программа периодически сравнивает текущее состояние с исходным. При обнаружении несоответствий (по длине файла, дате модификации, коду циклического контроля файла) сообщение об этом появляется на экране компьютера. Среди программ-ревизоров можно выделить программу Adinf и дополнение к ней в виде Adinf cure Module.

Программа-доктор способна не только обнаруживать, но и «лечить» зараженные программы или диски. При этом она уничтожает зараженные программы тела вируса. Программы данного типа можно разделить на фаги и полифаги. Фаги – это программы, с помощью которых отыскиваются вирусы определенного вида. Полифаги предназначены для обнаружения и уничтожения большого числа разнообразных вирусов. В нашей стране наиболее часто используются такие полифаги, как MS Antivirus, Aidstest, Doctor Web. Они непрерывно обновляются для борьбы с появляющимися новыми вирусами.

Программы-детекторы способны обнаруживать файлы, зараженные одним или несколькими известными разработчикам программ вирусами.

Программы-вакцины, или иммунизаторы, относятся к классу резидентных программ. Они модифицируют программы и диски так, что это не отражается на их работе. Однако вирус, от которого производится вакцинация, считает их уже зараженными и не внедряется в них. В настоящий момент разработано множество антивирусных программ, получивших широкое признание и постоянно пополняющихся новыми средствами для борьбы с вирусами.

Программа-полифаг Doctor Web применяется для борьбы с полиморфными вирусами, появившимися сравнительно недавно. В режиме эвристического анализа эта программа эффективно определяет файлы, зараженные новыми, неизвестными вирусами. Используя Doctor Web для контроля дискет и получаемых по сети файлов, можно практически наверняка избежать заражения системы.

При использовании ОС Windows NT возникают проблемы с защитой от вирусов, созданных специально для этой среды. Также появилась новая разновидность инфекции – макровирусы, которые «вживляются» в документы, подготавливаемые текстовым процессором Word и электронными таблицами Excel. К наиболее распространенным антивирусным программам относятся AntiViral Toolkit Pro (AVP32), Norton Antivirus for Windows, Thunder Byte Professional, McAfee Virus Scan. Данные программы функционируют в режиме программ-сканеров и проводят антивирусный контроль ОП, папок и дисков. Кроме того, они содержат алгоритмы для распознавания новых типов вирусов и позволяют в процессе проверки лечить файлы и диски.

Программа AntiViral Toolkit Pro (AVP32) представляет собой 32-разрядное приложение, работающее в Windows NT. Она имеет удобный пользовательский интерфейс, систему помощи, гибкую систему настроек, выбираемых пользователем, распознает более 7 тыс. различных вирусов. Эта программа определяет (детектирует) и удаляет полиморфные вирусы, вирусы-мутанты и вирусы-невидимки, а также макровирусы, которые заражают документ Word и таблицы Excel, объекты Access – «троянские кони».

Важной особенностью этой программы является возможность контроля всех файловых операций в фоновом режиме и обнаружения вирусов до момента реального заражения системы, а также детектирования вирусов внутри архивов формата ZIP, ARJ, ZHA, RAR.

Интерфейс программы AllMicro Antivirus является простым. Она не требует от пользователя дополнительных знаний о продукте. При работе с данной программой следует нажать кнопку Пуск (Scan), после чего начнется проверка или сканирование ОП, загрузочных и системных секторов жесткого диска, а затем и всех файлов, включая архивные и упакованные.

Программа Vscan 95 при начальной загрузке проверяет память компьютера, загрузочные секторы системного диска и все файлы в корневом каталоге. Две остальные программы пакета (McAfee Vshield, Vscan) являются приложениями Windows. Первая после загрузки Windows используется для слежения за вновь подключенными дисками, контроля исполняемых программ и копируемых файлов, а вторая – для дополнительной проверки памяти, дисков и файлов. Пакет McAfee VirusScan способен находить макровирусы в файлах MS Word.

В процессе развития локальных компьютерных сетей, электронной почты и сети Интернет и внедрения сетевой ОС Windows NT разработчиками антивирусных программ подготовлены и поставляются на рынок такие программы, как Mail Checker, позволяющая проверять входящую и исходящую электронную почту, и AntiViral Toolkit Pro для Novell NetWare (AVPN), применяемая для обнаружения, лечения, удаления и перемещения в специальный каталог пораженных вирусом файлов. Программа AVPN используется как антивирусный сканер и фильтр, который постоянно контролирует хранящиеся на сервере файлы. Он способен удалять, перемещать и «лечить» пораженные объекты; проверять упакованные и архивные файлы; определять неизвестные вирусы с помощью эвристического механизма; проверять в режиме сканера удаленные серверы; отключать зараженную станцию от сети. Программа AVPN без труда настраивается для сканирования файлов различных типов и имеет удобную схему пополнения антивирусной базы.

10.7. Защита программных продуктов

Программные продукты являются важными объектами защиты по целому ряду причин:

1) они представляют собой продукт интеллектуального труда специалистов высокой квалификации, или даже групп из нескольких десятков или даже сотен человек;

2) проектирование этих продуктов связано с потреблением значительных материальных и трудовых ресурсов и основано на применении дорогостоящего компьютерного оборудования и наукоемких технологий;

3) для восстановления нарушенного программного обеспечения необходимы значительные трудозатраты, а применение простого вычислительного оборудования чревато негативными результатами для организаций или физических лиц.

Защита программных продуктов преследует следующие цели:

• ограничение несанкционированного доступа отдельных категорий пользователей к работе с ними;

• исключение преднамеренной порчи программ с целью нарушения нормального хода обработки данных;

• недопущение преднамеренной модификации программы с целью порчи репутации производителя программной продукции;

• препятствование несанкционированному тиражированию (копированию) программ;

• исключение несанкционированного изучения содержания, структуры и механизма работы программы.

Программные продукты следует защищать от несанкционированных воздействий различных объектов: человека, технических средств, специализированных программ, окружающей среды. Влияние на программный продукт возможно через применение хищения или физического уничтожения документации на программу или самого машинного носителя, а также путем нарушения работоспособности программных средств.

Технические средства (аппаратура) через подключение к компьютеру или передающей среде могут осуществить считывание, расшифровку программ, а также их физическое разрушение.

Заражение вирусом можно выполнить с помощью специализированных программ, вирусного заражения программного продукта, его несанкционированного копирования, недозволенного изучения его содержания.

Окружающая среда из-за аномальных явлений (повышенного электромагнитного излучения, пожара, наводнений) может быть причиной физического разрушения программного продукта.

Самый простой и доступный способ защиты программных продуктов заключается в ограничении доступа к ним с помощью:

• парольной защиты программ при их запуске;

• ключевой дискеты;

• специального технического устройства (электронного ключа), подключаемого к порту ввода-вывода компьютера.

Для того чтобы избежать несанкционированного копирования программ, специальные программные средства защиты должны:

• идентифицировать среду, из которой программа запускается;

• вести учет числа выполненных санкционированных инсталляций или копирования;

• противодействовать (вплоть до саморазрушения) изучению алгоритмов и программ работы системы.

Для программных продуктов действенными защитными мерами являются:

1) идентификация среды, из которой запускается программа;

2) ввод учета числа выполненных санкционированных инсталляций или копирования;

3) противодействие нестандартному форматированию запускающей дискеты;

4) закрепление месторасположения программы на жестком диске;

5) привязка к электронному ключу, вставляемому в порт ввода-вывода;

6) привязка к номеру BIOS.

При защите программных продуктов необходимо использовать и правовые методы. Среди них выделяются лицензирование соглашений и договоров, патентная защита, авторские права, технологическая и производственная секретность.

10.8. Обеспечение безопасности данных на автономном компьютере

Самыми типичными случаями, создающими угрозу данным, являются случайное стирание данных, отказ программного обеспечения и аппаратные сбои. Одна из первых рекомендаций пользователю состоит в резервировании данных.

Для магнитных дисков имеется такой параметр, как среднее время между отказами. Он может быть выражен в годах, поэтому необходимо резервное копирование.

При работе на компьютере данные иногда не читаются из-за выхода из строя платы управления жестким диском. При замене платы контроллера и перезагрузке компьютера можно вновь выполнять прерванную работу.

Для того чтобы обеспечить сохранность данных, необходимо создавать резервные копии. Применение копирования как одного из методов обеспечения безопасности данных требует выбора программного продукта, процедуры (полное, частичное или выборочное копирование) и частоты резервного копирования. В зависимости от значимости информации иногда производят дубль-резервное копирование. Не следует пренебрегать и тестированием резервных копий. Данные необходимо защищать и в случае работы компьютера в малой сети, когда пользователи используют общие ресурсы файлового сервера.

К методам обеспечения безопасности относят:

• использование атрибутов файлов и каталогов типа «скрытый», «только для чтения»;

• сохранение важных данных на гибких магнитных дисках;

• помещение данных в защищенные паролем архивные файлы;

• включение в защитную программу регулярной проверки на компьютерные вирусы.

Существует три основных способа применения антивирусных программ:

1) поиск вируса при начальной загрузке, когда команда запуска антивирусной программы включается в AUTOEXEC.bat;

2) запуск вирусной программы вручную;

3) визуальный просмотр каждого загружаемого файла.

Прагматичным методом обеспечения безопасности информации на автономном компьютере является парольная защита. После включения компьютера и запуска программы установки СМ08 пользователь может дважды ввести информацию, которая становится паролем. Далее защита на уровне CMOS блокирует компьютер целиком, если не введен правильный пароль.

В случае когда применение пароля нежелательно при начальной загрузке, некоторые модели клавиатуры можно заблокировать с помощью физических ключей, поставляемых в комплекте с компьютером.

Возможность защиты некоторых файлов предусматривается при работе пользователя с офисными пакетами (текстовыми процессорами, электронными таблицами, СУБД) и выполнении команды сохранения файлов (Сохранить как...). Если в данном случае нажать на кнопку Options (Параметры), то в открывшемся диалоговом окне можно задать пароль, ограничивающий возможности работы с этим документом. Для того чтобы восстановить первоначальную форму защищенных таким образом данных, следует ввести тот же самый пароль. Пользователь может забыть либо, записав его на бумажном носителе, элементарно потерять пароль, тогда могут возникнуть еще большие неприятности, чем при работе без парольной защиты.

Способы защиты компьютеров, работающих автономно или в составе небольшой сети, дома или в офисе, достаточно разнообразны. При выборе стратегии защиты информации на компьютере надо найти компромисс между ценностью защищаемых данных, затратами на обеспечение защиты и неудобствами, которые налагаются системой защиты на работу с данными.

10.9. Безопасность данных в интерактивной среде

Интерактивные среды уязвимы с позиций безопасности данных. Примером интерактивных сред является любая из систем с коммуникационными возможностями, например электронная почта, компьютерные сети, Интернет.

Электронная почта представляет собой любой вид связи, используемый компьютерами и модемами. К наиболее незащищенным местам в электронной почте относятся пункт исходящей почты отправителя и почтовый ящик получателя. Каждый из программных пакетов электронной почты позволяет архивировать входящие и исходящие сообщения по любому другому адресу, что может привести к злоупотреблению злоумышленниками.

Электронная почта при обеспечении пересылки сообщений способна принести значительный вред получателю сообщений. Для предотвращения нежелательных последствий следует использовать и другие приемы безопасности, в том числе:

• нельзя сразу запускать программы, полученные по электронной почте, особенно вложения. Необходимо сохранить файл на диске, проверить его антивирусной программой и только затем запускать;

• запрещается сообщать свой пароль и личные данные, даже если отправитель предлагает адресату нечто очень заманчивое;

• при открытии полученных файлов МС Office (в Word, Excel) следует по возможности не использовать макросы;

• важно стараться применять проверенные, а также более новые версии почтовых программ.

Одной из важных проблем для пользователей Интернет является проблема безопасности данных в самой сети. Подключение пользователя к ресурсам производится через провайдера. С целью защиты информации от хулиганствующих элементов, неквалифицированных пользователей и преступников в системе Интернет применяется система полномочий, или управление доступом. Каждый файл данных (или другие ресурсы компьютера) обладает набором атрибутов, которые сообщают, что данный файл может просмотреть кто угодно, но изменять его имеет право лишь владелец. Еще одна проблема заключается в том, что никто, кроме владельца, не может просмотреть файл, несмотря на то что видны имена этих информационных ресурсов. Обычно пользователь стремится каким-то образом защитить свою информацию, но необходимо помнить, что системные администраторы могут преодолеть системы защиты. В данном случае на помощь приходят разнообразные методы шифрования информации с использованием ключей, разработанных пользователем.

Одной из проблем работы в сети Интернет является ограничение доступа некоторых категорий пользователей к информационным ресурсам (детей и школьников). Осуществить это можно с помощью специальных программных продуктов – брандмауэров (Net Nanny, Surf-Watch, Cyber Patrol). Они основываются на принципе фильтрации по ключевым словам, фиксированным спискам мест служб WWW, в которых находится нежелательный для детей материал. Программы аналогичного вида, ведущие запись сеансов Интернет и отказывающие в доступе к определенным местам сети, могут устанавливаться в офисных и других учреждениях для предотвращения явления траты работниками времени в личных интересах.

Интернет – система, в которой многочисленные пользователи имеют свои Web-серверы, содержащие рекламную или справочную информацию на Web-страницах. Конкуренты способны испортить из содержание. Во избежание неприятностей в таких ситуациях можно регулярно просматривать Web-странички. При обнаружении порчи информации необходимо восстанавливать ее с помощью заранее заготовленных копий файлов. Важно иметь в виду, что обеспечивать безопасность информации на серверах обязаны провайдеры, которые систематически просматривают протоколы событий и обновляют программное обеспечение, если в нем обнаруживаются проблемы в защите.

Тема 11

Базы данных

11.1. Понятие базы данных. Системы управления базами данных

Слово «данные» определяется как диалектическая составная часть информации в виде зарегистрированных сигналов. Регистрация данных может быть осуществлена любым физическим методом (механическое перемещение физических тел, изменение их формы или параметров качества поверхности, изменение электрических, магнитных, оптических характеристик, химического состава или характера химических связей, изменение состояние электронной системы и т. д.). Изначально при создании баз данных применялись следующие типы данных:

1) числовые (например, 17; 0,27; 2Е-7);

2) символьные или алфавитно-цифровые (в частности, «потолок», «стол»);

3) даты, которые задаются с помощью специального типа «Дата» или как обычные символьные данные (например, 12.02.2005, 12/02/2005).

Позднее были определены другие типы данных, в том числе:

1) временные и дата-временные, которые применяются для хранения информации о времени и/или дате (например, 5.02.2005, 7:27:04, 23.02.2005 16:00);

2) символьные данные переменной длины, предназначенные для хранения текстовой информации большой длины;

3) двоичные, которые используются для хранения графических объектов, аудио– и видеоинформации, пространственной, хронологической и другой специальной информации;

4) гиперссылки, позволяющие хранить ссылки на различных ресурсах, располагающихся вне базы данных.

База данных – это совокупность определенным образом взаимосвязанных данных, хранящихся в памяти ЭВМ для отображения структуры объектов и их связей в изучаемой предметной области. Она является основной формой организации хранения данных в информационных системах.

Система управления базами данных представляет собой комплекс символьных и программных средств, предназначенных для создания, ведения и организации совместного доступа к базам данных множества пользователей.

Первые СУБД были разработаны фирмами IBM – IMS (1968 г.) и Software AG– ADABA• (1969 г.). В настоящий момент существует большое число различных систем управления базами данных (более нескольких тысяч), и их количество постоянно растет.

Среди основных функций СУБД (функций высшего уровня) можно выделить хранение, изменение и обработку информации, а также разработку и получение различных выходных документов.

К функциям СУБД более низкого уровня относятся:

1) управление данными во внешней памяти;

2) управление буферами ОП;

3) управление транзакциями;

4) ведение журнала изменений в базе данных;

5) обеспечение целостности и безопасности баз данных.

11.2. Иерархическая, сетевая и реляционная модели представления данных

Информация в базе данных некоторым образом структурирована, т. е. ее можно описать моделью представления данных (моделью данных), которые поддерживаются СУБД. Эти модели подразделяют на иерархические, сетевые и реляционные.

При использовании иерархической модели представления данных связи между данными можно охарактеризовать с помощью упорядоченного графа (или дерева). В программировании при описании структуры иерархической базы данных применяют тип данных «дерево».

Основными достоинствами иерархической модели данных являются:

1) эффективное использование памяти ЭВМ;

2) высокая скорость выполнения основных операций над данными;

3) удобство работы с иерархически упорядоченной информацией.

К недостаткам иерархической модели представления данных относятся:

1) громоздкость такой модели для обработки информации с достаточно сложными логическими связями;

2) трудность в понимании ее функционирования обычным пользователем.

Незначительное число СУБД построено на иерархической модели данных.

Сетевая модель может быть представлена как развитие и обобщение иерархической модели данных, позволяющее отображать разнообразные взаимосвязи данных в виде произвольного графа.

Достоинствами сетевой модели представления данных являются:

1) эффективность в использовании памяти компьютера;

2) высокая скорость выполнения основных операций над данными;

3) огромные возможности (большие, чем у иерархической модели) образования произвольных связей.

К недостаткам сетевой модели представления данных относятся:

1) высокая сложность и жесткость схемы базы данных, которая построена на ее основе;

2) трудность для понимания и выполнения обработки информации в базе данных непрофессиональным пользователем.

Системы управления базами данных, построенные на основе сетевой модели, также не получили широкого распространения на практике.

Реляционная модель представления данных была разработана сотрудником фирмы 1ВМЭ. Коддом. Его модель основывается на понятии «отношения» (relation). Простейшим примером отношения служит двумерная таблица.

Достоинствами реляционной модели представления данных (по сравнению с иерархической и сетевой моделями) являются ее понятность, простота и удобство практической реализации реляционных баз данных на ЭВМ.

К недостаткам реляционной модели представления данных относятся:

1) отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей;

2) сложность описания иерархических и сетевых связей.

Большинство СУБД, применяемых как профессиональными, так и непрофессиональными пользователями, построены на основе реляционной модели данных (Visual FoxPro и Access фирмы Microsoft, Oracle фирмы Oracle и др.).

11.3. Постреляционная, многомерная и объектно-ориентированная модели представления данных

Постреляционная модель представления данных является расширенной версией реляционной модели данных и позволяет устранить ограничение неделимости данных, хранящихся в записях таблиц. Именно поэтому хранение данных в постреляционной модели по сравнению с реляционной считается более эффективным.

Достоинство постреляционной модели состоит в том, что она дает возможность формирования совокупности связанных реляционных таблиц через одну постреляционную таблицу, что обеспечивает высокую наглядность представления информации и эффективность ее обработки.

Недостаток такой модели заключается в сложности решения проблемы обеспечения целостности и непротиворечивости хранимых данных.

Примерами постреляционных СУБД являются системы UniVers, Budda и Dasdb.

В 1993 г. в свет вышла статья Э. Кодда, в которой он сформулировал 12 основных требований к системам класса OLAP (On-line Analytical Processing – оперативная аналитическая обработка). Главные из описанных принципов были связаны с возможностями концептуального представления и обработки многомерных данных. Этот момент стал отправной точкой роста интереса к многомерным моделям представления данных.

Многомерные модели – это узкоспециализированные СУБД, которые используются для интерактивной аналитической обработки информации. Многомерная организация данных отличается более высокой наглядностью и информативностью в сравнении с реляционной моделью.

Основным недостатком многомерной модели данных является ее громоздкость для решения простейших задач обычной оперативной обработки информации.

Примерами СУБД на основе таких моделей являются Ess-base фирмы Arbor Software, Oracle Express Server фирмы Oracle и др.

Объектно-ориентированные модели представления данных позволяют идентифицировать отдельные записи базы. Между записями базы данных и функциями их обработки формируются определенные взаимосвязи с помощью механизмов, похожих на соответствующие средства в объектно-ориентированных языках программирования.

Достоинствами объектно-ориентированной модели данных являются:

1) возможность показа информации о сложных взаимосвязях объектов;

2) способность идентификации отдельной записи базы данных и определения функции ее обработки.

К недостаткам объектно-ориентированной модели данных относятся:

1) трудность в понимании ее деятельности непрофессиональным пользователем;

2) неудобство обработки данных;

3) небольшая скорость выполнения запросов.

Среди объектно-ориентированных СУБД можно выделить системы РОЕТ фирмы РОЕТ Software, Versant фирмы Versant Technologies и др.

11.4. Классификации систем управления базами данных

Под определение СУБД может попасть любой программный продукт, способный поддерживать процессы проектирования, администрирования и использования базы данных, поэтому была разработана классификация СУБД по видам программ:

1) полнофункциональные – самые многочисленные и мощные по своим возможностям программы, например Microsoft Access, Microsoft FoxPro, Clarion Database Developer и др.;

2) серверы баз данных – применяются для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Среди них программы Microsoft SQL Server, NetWare SQL фирмы Novell;

3) клиенты баз данных – различные программы (полнофункциональные СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.), обеспечивающие большую производительность вычислительной сети, если клиентская и серверная части базы данных будут произведены одной фирмой, но такое условие не является обязательным;

4) средства разработки программ работы с базами данных – предназначены для разработки таких программных продуктов, как клиентские программы, серверы баз данных и их отдельные приложения, а также пользовательские приложения. Средствами разработки пользовательских приложений служат системы программирования, библиотеки программ для различных языков программирования, пакеты автоматизации разработок. Самыми часто используемыми средствами разработки пользовательских приложений являются инструментальные средства Delphi фирмы Borland и Visual Basic фирмы Microsoft.

По виду применения СУБД подразделяются на персональные и многопользовательские.

Персональные СУБД (например, Visual FoxPro, Paradox, Access) используются при проектировании персональных баз данных и недорогих приложений, работающих с ними, которые, в свою очередь, могут применяться в качестве клиентской части многопользовательской СУБД.

Многопользовательские СУБД (например, Oracle и Informix) состоят из сервера баз данных и клиентской части и способны работать с различными типами ЭВМ и ОС различных фирм-производителей.

Чаще всего информационные системы строятся на основе архитектуры клиент-сервер, в которую входят вычислительная сеть и распределенная база данных. Вычислительная сеть используется для организации научной работы на ПК и в сетях. Распределенная база данных состоит из многопользовательской базы данных, размещенной на компьютере-сервере, и персональной базы данных, находящейся на рабочих станциях. Сервер базы данных осуществляет выполнение основного объема обработки данных.

11.5. Языки доступа к базам данных

Выделяют два типа языков доступа к базам данных:

1) язык описания данных – высокоуровневый язык, предназначенный для описания логической структуры данных;

2) язык манипулирования данными – совокупность конструкций, обеспечивающих выполнение базовых операций по работе с данными: ввод, модификацию и выборку данных по запросам.

Самыми распространенными языками доступа являются два стандартизированных языка:

1) QBE (Query by Example) – язык запросов по образцу, характеризующийся свойствами языка манипулирования данными;

2) SQL (Structured Query Language) – структурированный язык запросов, состоящий из свойств языков обоих типов.

Язык QBE был разработан на основе реляционного исчисления с переменными-доменами. Он помогает формировать сложные запросы к базе данных с применением заполнения предлагаемой системой управления базой данных запросной формы. Любая из реляционных СУБД обладает своим вариантом языка QBE. Достоинствами подобного способа задания запросов к БД являются:

1) высокая наглядность;

2) отсутствие необходимости указания алгоритма выполнения операции.

Структурированный язык запросов SQL появился на основе реляционного исчисления с переменными кортежами. Было разработано несколько стандартов данного языка, самыми известными из которых являются SQL-89 и SQL-92. Язык SQL применяется для выполнения операций над таблицами и данными, которые содержатся в этих таблицах, и некоторых сопутствующих операций. Он не применяется как отдельный язык и чаще всего служит частью встроенного языка программирования СУБД (например, FoxPro СУБД Visual FoxPro, ObjectPAL СУБД Paradox, Visual Basic for Applications СУБД Access).

Язык SQL ориентирован только на доступ к данным, поэтому его относят к средствам разработки программ и называют встроенным. Выделяют два основных метода использования встроенного SQL:

1) статический – характеризуется тем, что в текст программы помещены вызовы функций языка SQL, жестко включаемые в выполняемый модуль после компиляции. Изменения в вызываемых функциях могут производиться на уровне отдельных параметров вызовов с помощью переменных языка программирования;

2) динамический – отличается динамическим построением вызовов SQL-функций и интерпретацией этих вызовов при выполнении программы. Чаще всего применяется в тех случаях, когда в приложении вид SQL-вызова заранее неизвестен, и он выстраивается в диалоге с пользователем.

11.6. Базы данных в сети Интернет

Основой публикации баз данных во всемирной сети Интернет является простое расположение информации из баз данных на Web-страницах сети.

Публикация баз данных в Интернет призвана решить целый ряд задач, среди которых можно выделить следующие:

1) организация взаимосвязи систем управления базами данных, которые работают на различных платформах;

2) построение информационных систем в сети Интернет на основе многоуровневой архитектуры баз данных;

3) построение локальных Интранет-сетей с помощью технологий публикации баз данных в Интернет;

4) применение в Интернет информации из имеющихся локальных сетевых баз данных;

5) использование баз данных для упорядочения информации, представленной в сети Интернет;

6) использование обозревателя Web как доступной клиентской программы для доступа к базам данных в Интернет.

Для публикации баз данных на Web-страницах используются два основных способа формирования Web-страниц, содержащих информацию из баз данных:

1) статическая публикация – Web-страницы создают и хранят на Web-сервере до момента поступления запроса пользователя на их получение (в виде файлов на жестком диске в формате Web-документа). Данный способ используется при публикации информации, редко обновляемой в базе данных. Основными достоинствами такой организации публикации баз данных в сети Интернет является ускоренный доступ к Web-документам, которые содержат информацию из баз данных, и уменьшение нагрузки на сервер при обработке клиентских запросов;

2) динамическая публикация – Web-страницы создают при поступлении запроса пользователя на сервер. Сервер пересылает запрос на генерацию таких страниц программе – расширению сервера, формирующей требуемый документ. После этого сервер отсылает готовые Web-страницы обратно обозревателю. Данный способ формирования Web-страниц используется тогда, когда содержимое базы данных часто обновляется, например в режиме реального времени. Данным способом публикуется информация из баз данных для интернет-магазинов и информационных систем. Динамические страницы образуются с помощью различных средств и технологий, например ASP (Active Server Page – активная серверная страница), PHP (Personal Home Page tools – средства персональных домашних страниц).

Среди программных средств, позволяющих получить информацию из сети Интернет, выделились Web-приложения (интернет-приложения), которые представляют собой набор Web-страниц, сценариев и других программных средств, расположенных на одном или нескольких компьютерах и предназначенных для выполнения прикладной задачи. Приложения, которые публикуют базы данных в сети Интернет, выделены в отдельный класс Web-приложений.

Литература

1. Информатика: Базовый курс: учебник для студентов / под ред. С. В. Симоновича. СПб.: Питер, 2002.

2. Левин А. Ш. Самоучитель работы на компьютере/А. Ш. Левин. 8-е изд. СПб.: Питер, 2004.

3. Леонтьев В. П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2003 / В. П. Леонтьев. М.: ОЛМА-Пресс, 2003.

4. Могилев А. В. Информатика: учеб. пособие для студентов/ А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. К. Хеннер; под ред. Е. К. Хеннера. М.: Академия, 2001.

5. Мураховский В. И. Железо персонального компьютера: Практическое руководство / В. И. Мураховский, Г. А. Евсеев. М.:ДЕСС КОМ, 2001.

6. Олифер В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: учебник для студентов / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. СПб.: Питер, 2001.

Content

Ирина Сергеевна Козлова
Информатика: конспект лекций

Условные обозначения

Тема 1 Общие теоретические основы информатики

1.1. Понятие информатики

1.2. Понятие информации

1.3. Система кодирования информации

1.4. Кодирование текстовой информации

1.5. Кодирование графической информации

1.6. Кодирование звуковой информации

1.7. Режимы и методы передачи информации

1.8. Информационные технологии

1.9. Этапы развития информационных технологий

1.10. Появление компьютеров и компьютерных технологий

1.11. Эволюция развития персональных компьютеров

1.12. Структура современных вычислительных систем

Тема 2 Компьютерные технологии обработки информации

2.1. Классификация и устройство компьютеров

2.2. Архитектура ЭВМ

2.3. Память в персональных компьютерах

2.4. Понятие команды и системное программное обеспечение ЭВМ

2.5. Базовая система ввода-вывода (BIOS). Понятие CMOS RAM

Тема 3 Архитектура аппаратных и программных средств IBM-совместимых технологий

3.1. Микропроцессоры

3.2. Системные платы. Шины, интерфейсы

3.3. Средства управления внешними устройствами

3.4. Накопители информации

3.5. Видеоконтроллеры и мониторы

3.6. Устройства ввода информации

3.7. Устройства вывода информации

3.8. Устройства передачи информации. Прочие периферийные устройства

Тема 4 Основы работы пользователя в операционной среде персонального компьютера

4.1. Операционные системы

4.2. Классификация программных средств

4.3. Назначение операционных систем

4.4. Эволюция и характеристика операционных систем

4.5. Операционная система новых технологий

4.6. Архитектура WINDOWS NT

4.7. Инсталляция WINDOWS NT

4.8. Реестр и конфигурирование операционной системы WINDOWS NT

4.9. Особенности операционной системы WINDOWS 2000

4.10. Сетевые операционные системы

4.11. Семейство операционных систем UNIX

4.12. Операционная система Linux

4.13. Семейство сетевых операционных систем фирмы Novell

Тема 5 Основы работы в среде локальных и глобальных компьютерных сетей

5.1. Эволюция компьютерных сетей

5.2. Основные программные и аппаратные компоненты сети

5.3. Виды локальных сетей

5.4. Организация доменной структуры сети

5.5. Многоуровневый подход. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов

5.6. Организация учетных записей. Управление группами пользователей

5.7. Управление политикой защиты

5.8. Управление ресурсами сети

5.9. Сетевые службы

5.10. Средства, обеспечивающие взаимодействие с другими операционными системами сети

5.11. Организация работы в иерархической сети

5.12. Организация одноранговых сетей и технология работы в них

5.13. Модемные виды сетей

5.14. Установка и конфигурирование модема

5.15. Организация соединения с удаленным персональным компьютером

5.16. Работа с коммутационными программами

5.17. Работа с факс-модемом

Тема 6 Сети Интернет

6.1. Возникновение сети Интернет

6.2. Возможности сети Интернет

6.3. Программное обеспечение работы в Интернет

6.4. Передача информации в сети Интернет. Система адресации

6.5. Адресация и протоколы в Интернет

6.6. Проблемы работы в Интернет с кириллическими текстами

6.7. Организация соединения с провайдером (вход в Интернет)

6.8. Всемирная паутина, или WORLD WIDE WEB

6.9. Интранет

6.10. Создание Web-страницы с помощью Front Page

6.11. Файловые информационные ресурсы FTP

6.12. Электронная почта (Е– mail)

6.13. Новости, или конференции

6.14. Электронная коммерция. Интернет-магазин. Системы платежей в Интернет

6.15. Интернет-аукционы. Интернет-банкинг

6.16. Интернет-страхование. Интернет-биржа

6.17. Интернет-маркетинг. Интернет-реклама

Тема 7 Основы работы с прикладными программами общего назначения

7.1. Определение прикладных программ

7.2. Текстовые редакторы

7.3. Табличные процессоры

7.4. Понятие программ-оболочек

7.5. Графические редакторы

7.6. Понятие и структура банка данных

7.7. Программы-органайзеры

7.8. Программы подготовки презентаций

7.9. Работа в сети Интернет с приложениями MS OFFICE 97

7.10. Этапы решения задач с помощью компьютера

Тема 8 Специализированные профессионально ориентированные программные средства

8.1. Информационные системы организационно-экономического управления

8.2. Современные информационные технологии в системах организационно-экономического управления

8.3. Информационные системы организационно-экономического управления

8.4. Офисная деятельность в системах организационно-экономического управления

8.5. Организационно-технические и периферийные средства информационных систем

8.6. Понятие бизнес-графики

8.7. Использование графики в бизнесе

8.8. Программа деловой графики MS GRAPH

8.9. Общая характеристика технологии создания прикладных программных средств

8.10. Прикладное программное обеспечение

8.11. Технология системного проектирования программных средств

8.12. Современные методы и средства разработки прикладных программных средств

Тема 9 Основы алгоритмизации и программирования

9.1. Понятие алгоритма

9.2. Системы программирования

9.3. Классификация языков программирования высокого уровня

9.4. Система VBA

9.5. Язык программирования VBA

Тема 10 Основы защиты информации

10.1. Защита информации как закономерность развития компьютерных систем

10.2. Объекты и элементы защиты в компьютерных системах обработки данных

10.3. Средства опознания и разграничения доступа к информации

10.4. Криптографический метод защиты информации

10.5. Компьютерные вирусы

10.6. Антивирусные программы

10.7. Защита программных продуктов

10.8. Обеспечение безопасности данных на автономном компьютере

10.9. Безопасность данных в интерактивной среде

Тема 11 Базы данных

11.1. Понятие базы данных. Системы управления базами данных

11.2. Иерархическая, сетевая и реляционная модели представления данных

11.3. Постреляционная, многомерная и объектно-ориентированная модели представления данных

11.4. Классификации систем управления базами данных

11.5. Языки доступа к базам данных

11.6. Базы данных в сети Интернет

Литература