Технологический процесс обработки данных в информационных системах осуществляется при помощи:
технических средств сбора и регистрации данных;
средств телекоммуникаций;
систем хранения, поиска и выборки данных;
средств вычислительной обработки данных;
технических средств оргтехники.
В современных информационных системах технические средства обработки данных используются комплексно, на основе технико-экономического расчета целесообразности их применения, с учетом соотношения “цена/качество” и надежности работы технических средств.
Информационные технологии
Информационные технологии можно определить как совокупность методов – приемов и алгоритмов обработки данных и инструментальных средств – программных и технических средств обработки данных.
Информационные технологии можно условно разделить на категории:
Базовые информационные технологии – это универсальные технологические операции обработки данных, как правило, не зависящие от содержания обрабатываемой информации, например, запуск программ на выполнение, копирование, удаление, перемещение и поиск файлов и т.п. Они основаны на использовании широко применяемых программных и технических средств обработки данных.
Специальные информационные технологии – комплекс информационно связанных базовых информационных технологий, предназначенных для выполнения специальных операций с учетом содержания и/или формы представления данных.
Информационные технологии являются необходимым базисом для создания информационных систем.
Информационные системы
Информационная система (ИС) представляет собой коммуникационную систему по сбору, передаче, переработке информации об объекте, снабжающую работников различного ранга информацией для реализации функции управления.
Пользователями ИС являются организационные единицы управления – структурные подразделения, управленческий персонал, исполнители. Содержательную основу ИС составляют функциональные компоненты – модели, методы и алгоритмы формирования управляющей информации. Функциональная структура ИС представляет собой совокупность функциональных компонентов: подсистем, комплексов задач, процедур обработки информации, определяющих последовательность и условия их выполнения.
Внедрение информационных систем производится с целью повышения эффективности производственно-хозяйственной деятельности объекта за счет не только обработки и хранения рутинной информации, автоматизации конторских работ, но и за счет принципиально новых методов управления. Эти методы основаны на моделировании действий специалистов организации при принятии решений (методы искусственного интеллекта, экспертные системы и т.п.), использовании современных средств телекоммуникаций (электронная почта, телеконференции), глобальных и локальных вычислительных сетей и т. д.
Классификация ИС проводится по следующим признакам:
характер обработки информации;
масштаб и интеграция компонентов ИС;
информационно-технологическая архитектура ИС.
По характеру обработки информации и сложности алгоритмов обработки ИС принято делить на два больших класса:
ИС для оперативной обработки данных. Это традиционные ИС для учета и обработки первичных данных большого объема с применением жестко регламентированных алгоритмов, фиксированной структуры базы данных (БД) и т.п.
ИС поддержки и принятия решений . Они ориентированы на аналитическую обработку больших объемов информации, интеграцию разнородных источников данных, использование методов и средств аналитической обработки.
В настоящее время сложились основные информационно-технологические архитектуры:
ИС с централизованной обработкой данных;
архитектура вида “файл-сервер”;
архитектура вида “клиент-сервер”.
Централизованная обработка предполагает объединение на одном компьютере ПС пользовательского интерфейса, приложений и БД.
В архитектуре “файл-сервер ” многим пользователям сети предоставляются файлы главного компьютера сети, называемого файл-сервером . Это могут быть отдельные файлы пользователей, файлы баз данных и программы приложений. Вся обработка данных производится на компьютерах пользователей. Такой компьютер называется рабочей станцией (РС). На ней устанавливаются ПС пользовательского интерфейса и приложений, которые могут вводиться как с устройств ввода РС, так и передаваться по сети с файл-сервера. Файл-сервер может использоваться также для централизованного хранения файлов отдельных пользователей, пересылаемых ими по сети с РС. Архитектура “файл-сервер ” применяется преимущественно в локальных компьютерных сетях.
В архитектуре “клиент-сервер ” программное обеспечение ориентировано не только на коллективное использование ресурсов, но и на их обработку в месте размещения ресурса по запросам пользователей. Программные системы архитектуры “клиент-сервер” состоят из двух частей: программного обеспечения сервера и программного обеспечения пользователя-клиента. Работа этих систем организуется следующим образом: программы-клиенты выполняются на компьютере пользователя и посылают запросы к программе-серверу, которая работает на компьютере общего доступа. Основная обработка данных производится мощным сервером, а на компьютер пользователя посылаются только результаты выполнения запроса. Так, например, сервер баз данных используется в мощных СУБД, таких как Microsoft SQL Server, Oracle и др., работающих с распределенными базами данных. Серверы баз данных рассчитаны на работу с большими объемами данных (десятки гигабайт и более) и на большое число пользователей и обеспечивают при этом высокую производительность, надежность и защищенность. Архитектура “клиент-сервер” в определенном смысле является основной в приложениях глобальных компьютерных сетей.
1.1 Режимы обработки данных
При проектировании технологических процессов ориентируются на режимы их реализации. Режим реализации технологии зависит от объемно-временных особенностей решаемых задач: периодичности и срочности, требований к быстроте обработки сообщений, а также от режимных возможностей технических средств, и в первую очередь ЭВМ. Существуют: пакетный режим; режим реального масштаба времени; режим разделения времени; регламентный режим; запросный; диалоговый; телеобработки; интерактивный; однопрограммный; многопрограммный (мультиобработка).
Пакетный режим. При использовании этого режима пользователь не имеет непосредственного общения с ЭВМ. Сбор и регистрация информации, ввод и обработка не совпадают по времени. Вначале пользователь собирает информацию, формируя ее в пакеты в соответствии с видом задач или каким-то др. признаком. (Как правило, это задачи неоперативного характера, с долговременным сроком действия результатов решения). После завершения приема информации производится ее ввод и обработка, т.е., происходит задержка обработки. Этот режим используется, как правило, при централизованном способе обработки информации.
Диалоговый режим (запросный) режим, при котором существует возможность пользователя непосредственно взаимодействовать с вычислительной системой в процессе работы пользователя. Программы обработки данных находятся в памяти ЭВМ постоянно, если ЭВМ доступна в любое время, или в течение определенного промежутка времени, когда ЭВМ доступна пользователю. Взаимодействие пользователя с вычислительной системой в виде диалога может быть многоаспектным и определяться различными факторами: языком общения, активной или пассивной ролью пользователя; кто является инициатором диалога - пользователь или ЭВМ; временем ответа; структурой диалога и т.д. Если инициатором диалога является пользователь, то он должен обладать знаниями по работе с процедурами, форматами данных и т.п. Если инициатор - ЭВМ, то машина сама сообщает на каждом шаге, что нужно делать с разнообразными возможностями выбора. Этот метод работы называется “выбором меню”. Он обеспечивает поддержку действий пользователя и предписывает их последовательность. При этом от пользователя требуется меньшая подготовленность.
Диалоговый режим требует определенного уровня технической оснащенности пользователя, т.е. наличие терминала или ПЭВМ, связанных с центральной вычислительной системой каналами связи. Этот режим используется для доступа к информации, вычислительным или программным ресурсам. Возможность работы в диалоговом режиме может быть ограничена во времени начала и конца работы, а может быть и неограниченной.
Иногда различают диалоговый и запросный режимы, тогда под запросным понимается одноразовое обращение к системе, после которого она выдает ответ и отключается, а под диалоговым - режим, при которым система после запроса выдает ответ и ждет дальнейших действий пользователя.
Режим реального масштаба времени. Означает способность вычислительной системы взаимодействовать с контролируемыми или управляемыми процессами в темпе протекания этих процессов. Время реакции ЭВМ должно удовлетворять темпу контролируемого процесса или требованиям пользователей и иметь минимальную задержку. Как правило, этот режим используется при децентрализованной и распределенной обработке данных.
Режим телеобработки дает возможность удаленному пользователю взаимодействовать с вычислительной системой.
Интерактивный режим предполагает возможность двустороннего взаимодействия пользователя с системой, т.е. у пользователя есть возможность воздействия на процесс обработки данных.
Режим разделения времени предполагает способность системы выделять свои ресурсы группе пользователей поочередно. Вычислительная система настолько быстро обслуживает каждого пользователя, что создается впечатление одновременной работы нескольких пользователей. Такая возможность достигается за счет соответствующего программного обеспечения.
Однопрограммный и многопрограммный режимы характеризуют возможность системы работать одновременно по одной или нескольким программам.
Регламентный режим характеризуется определенностью во времени отдельных задач пользователя. Например, получение результатных сводок по окончании месяца, расчет ведомостей начисления зарплаты к определенным датам и т.д. Сроки решения устанавливаются заранее по регламенту в противоположность к произвольным запросам.
1.2 Способы обработки данных
Различаются следующие способы обработки данных: централизованный, децентрализованный, распределенный и интегрированный.
Централизованная предполагает наличие. При этом способе пользователь доставляет на ВЦ исходную информацию и получают результаты обработки в виде результативных документов. Особенностью такого способа обработки являются сложность и трудоемкость налаживания быстрой, бесперебойной связи, большая загруженность ВЦ информацией (т.к. велик ее объем), регламентацией сроков выполнения операций, организация безопасности системы от возможного несанкционированного доступа.
Децентрализованная обработка. Этот способ связан с появлением ПЭВМ, дающих возможность автоматизировать конкретное рабочие место.
Распределенный способ обработки данных основан на распределении функций обработки между различными ЭВМ, включенными в сеть. Этот способ может быть реализован двумя путями: первый предполагает установку ЭВМ в каждом узле сети (или на каждом уровне системы), при этом обработка данных осуществляется одной или несколькими ЭВМ в зависимости от реальных возможностей системы и ее потребностей на текущий момент времени. Второй путь - размещение большого числа различных процессоров внутри одной системы. Такой путь применяется в системах обработки банковской и финансовой информации, там, где необходима сеть обработки данных (филиалы, отделения и т.д.). Преимущества распределенного способа: возможность обрабатывать в заданные сроки любой объем данных; высокая степень надежности, так как при отказе одного технического средства есть возможность моментальной замены его на другой; сокращение времени и затрат на передачу данных; повышение гибкости систем, упрощение разработки и эксплуатации программного обеспечения и т.д. Распределенный способ основывается на комплексе специализированных процессоров, т.е. каждая ЭВМ предназначена для решения определенных задач, или задач своего уровня.
Интегрированный способ обработки информации. Он предусматривает создание информационной модели управляемого объекта, то есть создание распределенной базы данных. Такой способ обеспечивает максимальное удобство для пользователя. С одной стороны, базы данных предусматривают коллективное пользование и централизованное управление. С другой стороны, объем информации, разнообразие решаемых задач требуют распределения базы данных. Технология интегрированной обработки информации позволяет улучшить качество, достоверность и скорость обработки, т.к. обработка производится на основе единого информационного массива, однократно введенного в ЭВМ. Особенностью этого способа является отделение технологически и по времени процедуры обработки от процедур сбора, подготовки и ввода данных.
Лекция № 3
Основные вопросы лекции:
1. Технические средства информатики.
2. Понятие о принципах работы ЭВМ.
3. Основные компоненты персонального компьютера.
Технические средства информатики
ЭВМ - основное техническое средство обработки информации, классифицируемое по ряду признаков, в частности: по назначению, принципу действия , способам организации вычислительного процесса, размерам и вычислительной мощности, функциональным возможностям, способности к параллельному выполнению программ и др.
По назначению ЭВМ можно разделить на три группы:
· универсальные (общего назначения) - предназначены для решения самых разных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Характерными чертами этих ЭВМ являются высокая производительность, разнообразие форм обрабатываемых данных (двоичных, десятичных, символьных), разнообразие выполняемых операций (арифметических, логических, специальных), большая емкость оперативной памяти, развитая организация ввода-вывода информации;
· проблемно-ориентированные - предназначены для решение более узкого круга задач, связанных обычно с технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных (управляющие вычислительные комплексы);
· специализированные - для решения узкого круга задач, чтобы снизить сложность и стоимость этих ЭВМ, сохраняя высокую производительность и надежность работы (программируемые микропроцессоры специального назначения, контроллеры, выполняющие функции управления техническими устройствами).
По принципу действия (критерием деления вычислительных машин является форма представления информации, с которой они работают):
· аналоговые вычислительные машины (АВМ) - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной форме, т.е. виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения); в этом случае величина напряжения является аналогом значения некоторой измеряемой переменной. Например, ввод числа 19.42 при масштабе 0.1 эквивалентен подаче на вход напряжения в 1.942 В;
· цифровые вычислительные машины (ЦВМ) - вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее в цифровой, форме - в виде нескольких различных напряжений, эквивалентных числу единиц в представляемом значении переменной;
· гибридные вычислительные машины (ГВМ) - вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме.
АВМ просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них нетрудоемкое, скорость решения изменяется по желанию оператора (больше, чем у ЦВМ), но точность решения очень низкая (относительная погрешность 2-5 %). На АВМ решают математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не содержащие сложной логики. ЦВМ получили наиболее широкое распространение, именно их подразумевают, когда говорят про ЭВМ. ГВМ целесообразно использовать для управления сложными быстродействующими техническими комплексами.
По поколениям можно выделить следующие группы:
1 поколение. В 1946г. была опубликована идея использования двоичной арифметики (Джон фон Нейман, А. Бернс) и принципа хранимой программы, активно использующиеся в ЭВМ 1 поколения. ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии, малым быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах. Задачи решались в основном вычислительного характера , содержащие сложные расчеты, необходимые для прогноза погоды, решения задач атомной энергетики, управления летательной техникой и других стратегических задач.
2 поколение. В 1948 г. Bell Telefon Laboratory объявила о создании первого транзистора. По сравнению с ЭВМ предыдущего поколения улучшились все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки, предприняты первые попытки автоматического программирования.
3-е поколение. Особенностью ЭВМ 3 поколения считается применение в их конструкции интегральных схем, а в управлении работой компьютера - операционных систем. Появились возможности мультипрограммирования, управления памятью, устройствами ввода-вывода. Восстановление после сбоев взяла на себя операционная система. С середины 60-х до середины 70-х годов важным видом информационных услуг стали базы данных, содержащие разные виды информации по всевозможным отраслям знаний. Впервые возникает информационная технология поддержки принятия решений. Это совсем новый способ взаимодействия человека и компьютера.
4-е поколение. Основные черты этого поколения ЭВМ - наличие запоминающих устройств, запуск ЭВМ с помощью системы самозагрузки из ПЗУ, разнообразие архитектур, мощные ОС, объединение ЭВМ в сети. Начиная с середины 70-х годов, с созданием национальных и глобальных сетей передачи данных ведущим видом информационных услуг стал диалоговый поиск информации в удаленных от пользователя базах данных.
5-е поколение. ЭВМ со многими десятками параллельно работающих процессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельной векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы.
6-е поколение. Оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой - с сетью из большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих структуру нейронных биологических систем.
Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям .
Большие ЭВМ. Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверх высокой степенью интеграции. Однако их производительность оказалась недостаточной для моделирования экологических систем, задач генной инженерии, управления сложными оборонными комплексами и др.
Большие ЭВМ часто называют за рубежом MAINFRAME и слухи об их смерти сильно преувеличены.
Как правило, они имеют:
· производительность не менее 10 MIPS (миллионов операций с плавающей точкой в секунду)
· основную память от 64 до 10000 МВ
· внешнюю память не менее 50 ГВ
· многопользовательский режим работы
Основные направления использования - это решение научно-технических задач, работа с большими БД, управление вычислительными сетями и их ресурсами в качестве серверов.
Малые ЭВМ. Малые (мини) ЭВМ - надежные, недорогие и удобные в эксплуатации, обладают несколько более низкими, по сравнению с большими ЭВМ возможностями.
Супер-мини ЭВМ имеют:
· емкость основной памяти - 4-512 МВ
· емкость дисковой памяти - 2 - 100 ГВ
· число поддерживаемых пользователей - 16-512.
Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов, в системах несложного моделирования, в АСУП, для управления технологическими процессами.
СуперЭВМ. Это мощные многопроцессорные ЭВМ с быстродействием сотни миллионов - десятки миллиардов операций в секунду.
Достичь такую производительность на одном микропроцессоре по современным технологиям невозможно, в виду конечного значения скорости распространения электромагнитных волн (300000 км/сек), ибо время распространения сигнала на расстояние в несколько миллиметров становится соизмеримым со временем выполнения одной операции. Поэтому суперЭВМ создают в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем.
В настоящее время в мире насчитывается несколько тысяч суперЭВМ, начиная от простеньких офисных Cray EL до мощных Cray 3, SX-X фирмы NEC, VP2000 фирмы Fujitsu (Япония), VPP 500 фирмы Siemens (Германия).
Микро ЭВМ или персональный компьютер. ПК должен иметь характеристики, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности:
· малую стоимость
· автономность эксплуатации
· гибкость архитектуры, дающую возможность адаптироваться в сфере образования, науки, управления, в быту;
· дружественность операционной системы;
· высокую надежность (более 5000 часов наработки на отказ).
Большинство из них имеют автономное питание от аккумуляторов, но могут подключаться к сети.
Специальные ЭВМ. Специальные ЭВМ ориентированы на решение специальных вычислительных задач или задач управления. В качестве специальной ЭВМ можно рассматривать также электронные микрокалькуляторы. Программа, которую выполняет процессор, находится в ПЗУ или в ОП, а т.к. машина решает, как правило, одну задачу, то меняются только данные. Это удобно (программу хранить в ПЗУ), в этом случае повышается надежность и быстродействие ЭВМ. Такой подход часто используется в бортовых ЭВМ, управлении режимом работы фотоаппарата, кинокамеры, в спортивных тренажерах.
Понятие о принципах работы ЭВМ
В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.
Магистраль включает в себя три многоразрядные шины:
· шину данных,
· шину адреса
· и шину управления.
Шины представляют собой многопроводные линии.
Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.
Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Разрядность процессоров постоянно увеличивалась по мере развития компьютерной техники.
Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина). Разрядность шины адреса определяет адресное пространство процессора, т.е. количество ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась и в современных персональных компьютерах составляет 32 бит.
Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют какую операцию считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д.
В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученымДжоном фон Нейманом.
1. Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, выполняющихся процессором автоматически в определенной последовательности.Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются командыусловного илибезусловного перехода, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды «стоп». Таким образом,процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.
2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.Это открывает целый ряд возможностей. Например,программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм).Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаныметоды трансляции - перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.
3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен. Компьютеры, построенные на перечисленных принципах, относятся к типуфон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т. е. они могут работать без счетчика команд, указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам необязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не фон-неймановскими.
Основные компоненты персонального компьютера
Компьютер имеет модульную структуру, которая включает:
Системный блок
Металлический корпус с блоком питания. В настоящее время системные блоки выпускают стандарта ATX, размером 21x42x40см, блок питания - 230Вт, рабочее напряжение 210-240В, отсеки 3x5.25"" и 2x3.5"", автоматическое выключение по завершению работы. В корпусе также располагается динамик.
1.1. Системная (материнская) плата (motherboard), на которой располагаются различные устройства, входящие в системный блок. Конструкция материнской платы сделана по принципу модульного конструктора, что позволяет каждому пользователю достаточно легко заменять вышедшие из строя или устаревшие элементы системного блока. На системной плате крепятся:
а) Процессор (CPU - Central Processing Unit) - большая интегральная схема на кристалле. Выполняет логические и арифметические операции, осуществляет управление функционированием компьютера. Процессор характеризуется фирмой изготовителем и тактовой частотой . Наиболее известными изготовителями являются Intel и AMD. Процессоры имеют собственные имена Athlon, Pentium 4, Celeron и т.д. Тактовая частота определяет быстродействие процессора и измеряется в Герцах (1\с). Так, Pentium 4 2,2 ГГц, имеет тактовую 2200000000 Гц (выполняет более 2-х миллиардов операций в секунду). Еще одна характеристика процессора – это наличие кэш-памяти (cache) – еще более быстрая, чем RAM память, в которой хранятся наиболее часто используемые CPU данные. Кэш является буфером между процессором и ОЗУ. Кэш полностью прозрачен, не обнаруживается программно. Кэш снижает общее количество тактов ожидания процессора при обращении к ОЗУ.
б) Сопроцессор (FPU - Floating Point Unit). Встроен в CPU. Выполняет арифметические операции с плавающей запятой.
в) Контроллеры - микросхемы, отвечающие за работу различных устройств компьютера (клавиатуры, HDD, FDD, мыши и т.д.). Сюда же отнесем и микросхему ПЗУ (Постоянное Запоминающее Устройство) в которой хранится ROM-BIOS.
г) Слоты (шины) - разъемы (ISA, PCI, SCSI, AGP и т.д.) под различные устройства (оперативная память, видеокарта и т.п.).
Шина - собственно, набор проводов (линий), соединяющий различные компоненты компьютера для подвода к ним питания и обмена данными. Существующие шины: ISA (частота – 8МГц, количество разрядов – 16, скорость передачи данных – 16Мб/с),
д) Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM - Random Access Memory (типы SIMM, DIMM (Dual Inline Memory Module), DRAM (Dynamic RAM), SDRAM (Synchronous DRAM), RDRAM)) - микросхемы, служащие для кратковременного запоминания промежуточных команд, значений вычислений, производимых CPU, а также других данных. Там же для повышения быстродействия хранятся исполняемые программы. ОЗУ - быстродействующая память со временем регенерации 7·10 -9 сек. Емкость до 1Гб. Питание 3.3В.
е) Видеокарта (видеоакселератор) - устройство, расширяющее возможности и ускоряющее работу с графикой. Видеокарта имеет свою видеопамять (16, 32, 64, 128Мб) для хранения графической информации и графический процессор (GPU – Graphic Processor Unit), берущий на себя вычисления при работе с 3D графикой и видео. GPU работает на частоте 350МГц и содержит 60млн. транзисторов. Поддерживается разрешение 2048х1536 60Гц при 32 битном цвете. Производительность: 286 млн. пикселей/сек. Может иметь выход на TV и видеовход. Поддерживаются эффекты: прозрачность и просвечивание, затенение (получение реалистичного освещения), блики, цветовое освещение (источники света разных цветов), смазывание, объемность, затуманивание, отражение, отражение в кривом зеркале, дрожание поверхностей, искажение изображения, вызываемое водой и теплым воздухом, трансформация искажений по шумовым алгоритмам, имитация туч на небе и др.
ж) Звуковая карта - устройство, расширяющее звуковые возможности компьютера. Звуки генерируются с помощью записанных в память (32Мб) образцов звуков разных тембров. Одновременно воспроизводится до 1024 звуков. Поддерживаются различные эффекты. Могут иметь линейный вход/выход, выход на наушники, микрофонный вход, разъем для джойстика, вход для автоответчика, аналоговый и цифровой вход CD аудио.
з) Сетевая карта - устройство, отвечающее за подключение компьютера к сети для возможности обмена информацией.
Кроме материнской платы в системном блоке находятся:
1.2. Накопитель на жестком магнитном диске (винчестер, HDD - Hard Disk Drive) - герметично запаянный корпус с вращающимися магнитными дисками и магнитными головками. Служит для долговременного хранения информации в виде файлов (программы, тексты, графика, фотография, музыка, видео). Емкость - 75 Гб, размер буфера 1-2Мб, скорость передачи данных 66.6Мб/сек. Максимальная скорость вращения шпинделя - 10 000, 15000 об./мин. HDD фирмы IBM имеет емкость 120Гб, скорость вращения шпинделя 7200 об/мин.
1.3. Накопитель на гибком магнитном диске (дисковод, флоппи, FDD - Floppy Disk Drive) - устройство, служащее для записи/считывания информации с дискет, которые можно переносить с компьютера на компьютер. Емкость дискеты: 1.22Мб (размер 5.25"" (1""=2.54см)), 1.44Мб (размер 3.5""). 1.44Мб эквивалентно 620 страницам текста.
1.4. CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) - устройство, служащее только для считывания информации с CD. Двоичная информация с поверхности CD считывается лучом лазера. Емкость CD - 640Мб=74мин. музыки=150000стр. текста. Скорость вращения шпинделя 8560 об/мин., размер буфера 128Кб, максимальная скорость передачи данных 33.3Мб/сек. Скачки и срывы при воспроизведении видео являются причинами не заполнения или переполнения буфера, служащего для промежуточного хранения передаваемых данных. Имеются регулятор громкости и выход на наушники (для прослушивания музыкальных CD).
1.5. CD-R (Compact Disc Recorder) - устройство, служащее для считывания и однократной записи информации на CD. Запись основана на изменении отражающих свойств вещества подложки CD под действием луча лазера.
1.6. DVD-ROM диски (цифровые видео диски) имеют гораздо большую информационную емкость (до 17 Гбайт), т.к. информация может быть записана на двух сторонах, в два слоя на одной стороне, а сами дорожки имеют меньшую толщину.
Первое поколение DVD-ROM накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. В настоящее время 5-скоростные DVD-ROM достигают скорости считывания до 6,8 Мбайт/с.
Существуют DVD-R диски (R - recordable, записываемый), которые имеют золотистый цвет. Специальные DVD-R дисководы обладают достаточно мощным лазером, который в процессе записи информации меняют отражающую способность участков поверхности записываемого диска. Информация на таких дисках может быть записана только один раз.
1.7. Существуют также CD-RW и DVD-RW диски (RW - Rewritable, перезаписываемый), которые имеют «платиновый» оттенок. Специальные CD-RW и DVD-RW дисководы в процессе записи информации также меняют отражающую способность отдельных участков поверхности дисков, однако информация на таких дисках может быть записана многократно. Перед перезаписью записанную информацию «стирают» путем нагревания участков поверхности диска с помощью лазера.
Состав ЭВМ кроме системного блока входят следующие устройства ввода-вывода информации.
2. Монитор (дисплей) - устройство вывода графической информации. Есть цифровые и жидкокристаллические. Размеры по диагонали - 14"", 15"", 17"", 19"", 21"", 24"". Размер пикселя - 0.2-0.3мм. Частота смены кадров - 77Гц при разрешении 1920x1200 пиксель, 85Гц при 1280x1024, 160Гц при 800x600. Количество цветов определяется количеством разрядов на один пиксель и может быть 256 (2 8 , где 8 - количество разрядов), 65536 (2 16 , режим High Color), 16 777 216 (2 24 , режим True Color, может быть и 2 32). Есть электронно-лучевые и LCD мониторы. Мониторы используют RGB систему образования цвета, т.е. цвет получается смешением 3-х основных цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue).
3. Клавиатура (keyboard) - устройство ввода команд и символьной информации (108 клавиш). Подключается к последовательному интерфейсу (COM порт).
4. Манипулятор типа мышь (mouse) - устройство ввода команд. Стандартом является 3-х кнопочная мышь с колесом прокрутки (scrolling).
5. Печатающее устройство (принтер) - устройство для вывода информации на бумагу, пленку или другую поверхность. Подключается к параллельному интерфейсу (LPT порт). USB (Universal Serial Bus) – универсальная последовательная шина заменившая устаревшие COM и LPT порты.
а) Матричный . Изображение формируется иголками, пробивающими красящую ленту.
б) Струйный . Изображение формируется выбрасываемыми из сопел (до 256) микрокаплями краски. Скорость движения капель до 40м/с.
в) Лазерный . Изображение на бумагу переносится со специального барабана, наэлектризованного лазером, к которому притягиваются частички краски (тонера).
6. Сканер - устройство для ввода изображений в компьютер. Есть ручной, планшетный, барабанный.
7. Модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) - устройство, позволяющее обмениваться информацией между компьютерами через аналоговые или цифровые каналы. Модемы отличаются друг от друга максимальной скоростью передачи данных (2400, 9600, 14400, 19200, 28800, 33600, 56000 бит в секунду), поддерживаемыми протоколами связи. Бывают модемы внутренние и внешние.
В современном мире очень важно вовремя получать точную информацию. От этого зависит жизнедеятельность людей. По этой причине с каждым днем появляется все больше самых разных устройств, которые собирают и обрабатывают данные. Что же следует понимать под этими процессами?
Процедура получения данных из внешнего мира
Сбором информации может заниматься человек. А можно воспользоваться техническими средствами и системами. В таких ситуациях этот процесс будет происходить аппаратно. К примеру, пользователю удалось получить данные о маршрутах поездов самостоятельно, при помощи изучения расписания на вокзале. То же самое он может сделать с помощью телефона или компьютера.
Это говорит о том, что процедура сбора информации представляет собой достаточно сложный программно-аппаратный комплекс. Что же следует понимать под таким процессом? Это процедура получения каких-либо данных, поступающих из внешнего мира. Подобная информация приводится к стандартному для прикладных систем виду. Современные технические устройства не только собирают данные, кодируют их и выводят на обзор. Также происходит обработка информации.
Использование различных способов работы с данными. Технология работы с ними
Под обработкой следует понимать упорядоченный процесс получения требуемой информации из набора определенных данных с помощью специальных алгоритмов. Эта процедура может быть выполнена несколькими способами. Различают такие средства обработки информации, как централизованное, децентрализованное, распределенное и интегрированное.
Использование вычислительных центров для обработки данных
Централизованная обработка подразумевает, что в наличии должен быть вычислительный центр (ВЦ). При таком способе исходные данные пользователем доставляются на ВЦ. После этого ему предоставляется результат в виде определенной документации.
Отличительной чертой данного способа является трудоемкость. Достаточно сложно наладить быструю бесперебойную связь. Кроме того, имеет место большая загруженность центра информацией. К тому же регламентированы сроки выполнения поставленных задач, и не всегда их получается выполнить вовремя. Такая обработка информации сложная еще и по причине наличия средств безопасности, которые предотвращают возможный несанкционированный доступ.
В чем заключается смысл децентрализованного метода?
В момент появления ПЭВМ возник децентрализованный способ. Он предоставляет возможность автоматизировать определенное рабочее место. На сегодняшний день имеется 3 разновидности технологий подобной обработки данных. В основе первой лежат персональные компьютеры, не объединенные в локальную сеть. Подобная технология обработки информации подразумевает хранение данных в отдельных файлах. Для того чтобы получить показатели, необходимо произвести перезапись файлов на компьютер. К отрицательным моментам можно отнести тот факт, что отсутствует взаимоувязка задач. Невозможно обрабатывать большие объемы информации. К тому же данная обработка информации отличается низкой защищенностью от взлома.
Вторая технология основывается на компьютерах, которые объединяются в локальную сеть, что приводит к формированию единых файлов данных. Однако с большим потоком информации в такой ситуации справиться не получится. Третья технология основывается на компьютерах, объединенных в локальную сеть, в которую также входят сервера.
Работа с большим объемом данных
Распределенная обработка информации основывается на том, что функции делятся между разными ЭВМ, которые подключены к одной сети. Такой способ можно реализовать за счет двух путей:
- Необходимо установить ЭВМ в каждом отдельном узле сети. В такой ситуации обработка будет происходить с помощью одного или нескольких компьютеров. Все зависит от реальных возможностей системы, а также от потребностей.
- Необходимо размещать большую часть разнообразных процессов внутри одной системы. Подобный путь используется при обработке банковской информации при наличии филиалов или отделений.
Распределенная обработка информации позволяет оперировать данными в любом объеме в заданные сроки. Присутствует достаточно высокий уровень надежности. В значительной степени сокращается время и затраты на передачу информации. Повышается гибкость систем и упрощается разработка с использованием программных средств. В основе распределенного способа лежат специализированные процессы. Другими словами, каждая ЭВМ призвана решать свою задачу.
Использование баз данных для хранения и обработки информации
Интегрированный способ подразумевает формирование информационной модели управляемого объекта. Другими словами, создается распределенная база данных. Подобный метод позволяет сделать процесс обработки информации наиболее удобным для пользователя. Базу данных одновременно применять может не один человек. Но большой объем информации требует распределения. За счет данного метода можно заметно улучшить качество, достоверность и скорость обработки. Это связано с тем, что методика основывается на едином информационном массиве, который однократно вводится в ЭВМ.
Выше были описаны методы обработки информации. Но с помощью каких технических средств происходит этот процесс? Следует подробнее остановиться на этом вопросе.
Что подразумевают под собой технические средства?
Под техническими средствами следует понимать комплекс автономных видов оборудования, позволяющего собирать, накапливать, передавать, обрабатывать и выводить данные, а также совокупность оргтехники, средств управления, ремонтно-профилактических устройств и т. д. Ко всем вышеперечисленным системам предъявляются следующие требования:
- Технические средства, в основе которых лежат разные методы обработки информации, должны обеспечивать решение задачи с минимально возможными потерями. Необходимо добиться максимальной точности и достоверности.
- Требуется техническая совместимость, агрегативность устройств.
- Должна быть обеспечена высокая надежность.
- Затраты на покупку должны быть минимальными.
Отечественная и зарубежная промышленность выпускает просто огромный набор технических средств, помогающих обрабатывать информацию. Они могут отличаться друг от друга элементной базой, конструкцией, применением самых разных носителей данных, а также эксплуатационными параметрами и т. д.
Технические средства могут быть:
- Вспомогательными.
- Основными.
Что следует понимать под вспомогательными видами устройств?
В первом случае это оборудование, которое обеспечивает работоспособность базовых средств. Также к вспомогательным относятся устройства, способствующие упрощению управленческого труда. Они делают его более комфортным. Это может быть оргтехника и ремонтно-профилактические средства. Организационные устройства включают в себя большое количество номенклатурных средств, начиная с канцелярской продукции и заканчивая устройствами доставки, размножения, удаления, поиска и хранения данных. Речь идет обо всех видах оборудований, за счет которых деятельность управленца становится легче, удобнее и комфортнее.
Что входит в комплекс основных видов устройств?
Технология обработки информации может базироваться на основных средствах. Под ними следует понимать устройства, направленные на автоматизацию работы с данными. Для того чтобы можно было наладить контроль над определенными процессами, требуется обладать некоторыми данными управленческого характера. За счет них появится возможность охарактеризовать состояние, параметры технологических процессов, количественные и стоимостные показатели.
Основные системы обработки информации могут включать в себя:
- Устройства, регистрирующие и осуществляющие сбор данных.
- Оборудование, которое принимает и передает данные.
- Средства, подготавливающие данные.
- Устройства ввода, обработки и отображения данных.
Заключение
В данной статье была рассмотрена такая тема, как сбор и обработка информации. Было решено заострить внимание именно на работе с данными. Это достаточно актуальная и сложная задача, которая требует высокой надежности, точности и достоверности. Надеемся, что данный обзор помог разобраться, что же собой представляет процесс обработки информации.
