С точки зрения конечного пользователя программное обеспечение

Разработка и стандартизация программных средств и информационных технологий. Тест 1

1. С точки зрения пользователя программного обеспечения качество последнего заключается в
Безотказности
модификации
воспроизводимости
Производительности
легкости эксплуатации

2. Для достижения модульности программного обеспечения программный инженер должен проектировать модули стараясь обеспечить следующие типы связности
высокую межмодульную
низкую межмодульную
Инкапсуляцию
низкую внутримодульную
высокую внутримодульную

3. UML – это
оболочка высокоуровневого языка программирования
методика построения модулей
язык моделирования программных систем
группа разработчиков программного обеспечения
формат общения «разработчик» — «заказчик»

4. Часть процесса изготовления программного обеспечения, связанная с поддержкой и контролем взаимосвязей рабочих продуктов различных версий конечного продукта называется
управлением продажами
управлением данными
управление конфигурацией
управлением качеством
управлением коллективом

5. С точки зрения пользователя программного обеспечения качество последнего заключается в
легкости использования
реализуемости
Производительности
Надежности
воспроизводимости

6. Когда система передана заказчику, начинается этап
Эксплуатации
тестирования
анализа
верификации
кодирования

7. Программное сопровождение подразделяют на три категории
Корректирующее
Настраивающее
формирующее
изменяющее
Совершенствующее

8. Недостаток использования оценки работы по размеру кода связан с
квалификацией разработчиков
его субъективностью
сложностью реализации
Относительностью
сложностью подсчета

9. Предусмотрение изменений – это принцип, который влияет на такие качества программного обеспечения как
повторную применимость
способность модификации
прозрачность
понятность
детерминированность реализации

10. При тестировании методом черного ящика используются следующие критерии
покрытия операторов
графа причин и следствий
покрытия условий
покрытия ребер
управления логическими спецификациями
синтаксического управляющего тестирования

11. Среди уровней абстракции стадий проектирования различают
детальное кодирование
специфика дизайна системы
стандарты разработки
атрибуты и требования приложений
способы проектирования

12. Метод восходящей разработки.
программируются модули программы с модулей самого нижнего уровня
модули программы программируются друг за другом
программируются модули программы с модулей самого верхнего уровня
модули программы программируются независимо друг от друга
строится модульная структура программы в виде дерева

13. Стратегии тестирования – это в технологии проектирования
формы поиска ошибок
предписанные заказчиком правила оценки программного обеспечения
формальные требования к программному обеспечению со стороны пользователя
определенные критерии выбора значимых контрольных примеров
формы стимулирования разработчиков

14. Прием инженерии программного обеспечения – это
техническая реализация проекта командой
общая руководящая стратегия, направляющая выполнение проектной и конструкторской деятельности
конструктивный подход к разработке
систематизированная, упорядоченная ротация исполнителей
строгий, систематизированный, упорядоченный подход к заказчику

15. Отношение обратное отношению Mi IS_COMPONENT_OF Mj выглядит как
Mi USES Mj
Mi IMPLEMENTS Mj
Mj COMPRISES Mi
Mj COMPRISES Mi
Mi COMPRISES Mj

Структура компьютера с точки зрения конечного пользователя

В 1949 году американский математик Джон фон Нейман сделал открытие, которое положило начало современной обработке данных. Он предложил идею интегрирования рабочей программы в память машины в закодированном виде. Нейман дал следующее описание функционального принципа компьютера. В компьютере есть процессор, который напрямую связан с памятью, где данные и программа находятся наготове для обработки. Команды программы обрабатываются в процессоре друг за другом.

В основу построения современных компьютеров заложен принцип открытой архитектуры, который подразумевает возможность усовершенствования его отдельных частей и подключение новых устройств.

В настоящее время в базовой конфигурации компьютера рассматриваются четыре устройства: системный блок, монитор, клавиатура и мышь.

1. Системный блок

Системный блок является главным узлом компьютера. Устройства, находящиеся внутри системного блока называются внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, внешними.

В состав внутренних устройств входят:

• материнская плата;
• жёсткий диск – винчестер;
• дисковод гибких дисков;
• дисковод компакт – дисковCD –ROM;
• видеокарта (видеоадаптер);
• звуковая карта.

Материнская плата – основная плата персонального компьютера. Именно на ней размещается процессор и внутренняя память компьютера.

• Процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
• Внутренняя память состоит из постоянного и оперативного запоминающих устройств: -постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, даже когда компьютер выключен;

-оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) — набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включён;

Жесткий диск – винчестер – основное устройство для долговременного хранения данных и программ. В его составе группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и, вращающихся с высокой скоростью. Над каждой поверхностью диска располагается головка, предназначенная для чтения и записи данных.

К основным параметрам жёстких дисков относятся ёмкость, производительность и среднее время доступа к данным.

В настоящее время ёмкость одной пластины составляет 6,4 Гбайт.

Производительность жёстких дисков зависит от характеристик интерфейса, связывающего их с материнской платой и в настоящее время колеблется в пределах от 13 до 80 Мбайт/ с.

Среднее время доступа определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска. Современные устройства способны обеспечить время доступа в 5-6 мкс.

Дисковод гибких дисков обеспечивает работу с гибкими магнитными дисками (дискетами), предназначенными для транспортировки информации с одного рабочего места на другое или в качестве дополнительного (резервного) средства хранения её.

В настоящее время стандартными считаются диски размером 3,5 дюйма высокой плотности. Они имеют емкость 1440 Кбайт (1,4 Мбайт) и маркируются буквами HD (high density – высокая плотность).

Дисковод компакт – дисков CD – ROM (Compact Disc Read – Only Memory — постоянное запоминающее устройство на основе компакт — диска) предназначен для хранения мультимедийной информации (графики, музыки, видео). До недавнего времени использование этих дисков сводилось только к считыванию информации, записанной на них. Ныне существуют устройства записи на них: однократной – CD-R и многократной – CD – RW. Диски CD – ROM заменили гибкие магнитные диски размером 5,25 дюйма, но сохранили их размеры.

Основным параметром дисководов CD – ROM является скорость чтения данных (производительность). В первых серийных образцах она составляла 150 Кбайт/с (обозначается как 1х). Дисковод с удвоенной скоростью обеспечивает производительность 300 Кбайт/с (2х), с учетверённой – 600 Кбайт/с (4х) и т.д. Самые распространенные устройства чтения в настоящее время имеют производительность 32х -48х, устройства записи однократной -4х-8х, многократной – до 4х.

Видеокарта (видеоадаптер) предназначена для управления экраном. Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему персонального компьютера, управляющую обеспечением изображения образов на экране и цвет. Изображение зависит от размеров экрана и его разрешения (количество точек по вертикали и горизонтали). Самым популярным является размер экрана в 15 дюймов. Большинство современных и развлекательных программ рассчитаны на работу с разрешением экрана 800х600 и более. Минимальное требование на глубину цвета на сегодняшний день 256 цветов, хотя большинство программ требуют не менее 65 тыс. цветов (режим High Color). Наиболее комфортная работа достигается при глубине цвета 16,7 млн. цветов (режим True Color).

Звуковая карта предназначена для выполнения вычислительных операций, связанных с обработкой звука, речи, музыки. Основным параметром звуковой карты является разрядность (количество бит), используемых при преобразовании аналоговых сигналов в цифровую форму и наоборот. На сегодня минимальным требованием являются 16 разрядов, а наиболее распространёнными 32-х и 64-х разрядные устройства.

2. Монитор – устройство визуального представления данных.

3. Клавиатура – клавишное устройство, предназначенное для ввода алфавитно-цифровых данных и команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя (общение пользователя с компьютером).

4. Мышь – устройство управления манипуляторного типа. Ею перемещаем курсор, рисуем графические объекты, выделяем области и т. п. Комбинация монитора и мыши обеспечивает наиболее современный интерфейс пользователя, который называется графическим.

Информатика и программирование

Материал из ПИЭ.Wiki

Содержание

Краткая характеристика курса

Информатика, как учебная дисциплина, находится в стадии становления. В отличие от других дисциплин, благодаря интенсивному развитию технической базы, происходящему в последнее время, меняется не только технология, но и общий подход к освоению элементов информатики.

Важная роль в программе отводится овладению персональным компьютером на пользовательском уровне, умению работать с базами данных, умению разрабатывать и составлять алгоритмы, знанию средств программирования и овладению основами компьютерного программирования.

Программа должна обеспечить приобретение знаний и умений в соответствии с государственными образовательными стандартами, содействовать фундаментализации образования и развитию системного мышления студентов. Дисциплина « Информатика и программирование» обеспечивает базовую подготовку для изучения следующих дисциплин учебного плана: «Операционные системы, среды и оболочки», «Высокоуровневые методы информатики и программирования», «Базы данных», «Разработка и стандартизация программных средств и информационных технологий» и других.

Цель преподавания курса

Курс » Информатика и программирование» является одной из основных дисциплин специальности 080801 «Прикладная информатика (в экономике)». Предметом изучения являются основные положения и понятия в области информатики, элементы теории алгоритмов, языки программирования Паскаль, Си.

Цель курса – формирование у будущих специалистов практических навыков по основам алгоритмизации вычислительных процессов, информатике и программированию решения различных задач, развитие умения работы с персональным компьютером на высоком пользовательском уровне.

Основой учебного курса является обучение основным аспектом работы на компьютере, основам технического и программного обеспечения IВМ РС — совместимых компьютеров, основам современных подходов в области программирования, правилам правописания и грамматики языков программирования Паскаль, Си, составления прикладных программ с использованием современных методов и стиля программирования.

Задачи изучения курса

В ходе изучения курса » Информатика и программирование» ставятся следующие задачи:

• раскрыть содержание основных понятий и категорий информатики;
• изучить основные виды и назначение программного обеспечения ЭВМ, научиться определять возможность и эффективность использования программного обеспечения для решения типовых учебных задач;
• рассмотреть возможности использования прикладных программ в профессиональной сфере;
• изучить основные алгоритмические конструкции и уметь использовать их для построения алгоритмов;
• научиться применять основные виды программного обеспечения ЭВМ для решения типовых учебных задач.

Задачи решаются организацией лекционного курса и лабораторного практикума, проведением контрольных работ, а также самостоятельной работой студентов. В рамках курса предусмотрено выполнение курсовой работы. В результате изучения дисциплины студент должен

• изобразительные средства описания алгоритмов;
• основные приемы алгоритмизации и программирования;
• основные типы алгоритмов и их использование для решения вычислительных, инженерных, экономических и других типов прикладных задач;
• основные структуры данных, способы их представления и обработки;
• систему программирования на алгоритмических языках высокого уровня (Паскаль, Си);
• принципы разработки программ;
• принципы автономной и комплексной отладки и тестирования простых программ;
• технологический процесс подготовки и решения задач на ПЭВМ.

• разрабатывать алгоритмы решения и программировать задачи обработки данных в предметной области;
• разрабатывать проект тестирования программы, выполнять тестирование и отладку программ;
• оформлять программную документацию.

• программирования задач обработки данных в предметной области;
• тестирования и отладки программ;
• оформления программной документации.

Перечень дисциплин, усвоение которых студентами необходимо для изучения курса

Курс » Информатика и программирование» предусматривает использование знаний студентов, полученных в ходе изучения ими следующих дисциплин:

• «Математика» – знание матричных операций, множеств и операций над ними;
• «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» – знание устройства и основных принципов функционирования ЭВМ, представления информации в ЭВМ.

Тема 1.2. Основные компоненты ппп

Основные компоненты ППП:

1.Входные языки представляют собой средство общения пользователя с пакетом. Развитый пакет может обладать несколькими входными языками, предназначенными для выполнения различных функций и ориентированными на различные типы пользователей.

Входные языки отражают объем и качество предоставляемых пакетом средств, а также удобство их использования. Таким образом, с точки зрения конечного пользователя именно входной язык является основным показателем возможностей ППП.

В качестве входных языков могут использоваться как универсальные, так и специализированные языки программирования.

2.Предметное обеспечение представляет собой компонент пакета, отражающий особенности конкретной предметной области. Предметное обеспечение включает:

программные модули, реализующие алгоритмы (или их отдельные фрагменты) решения прикладных задач;

средства сборки программ из отдельных модулей.

3.Системное обеспечение представляет собой совокупность системных средств (программы, файлы, таблицы и т. д.), обеспечивающих определенную дисциплину работы пользователя при решении прикладных задач. По своей роли в составе ППП и выполняемым функциям системное обеспечение по существу является специализированной операционной системой, определяющей операционное окружение пакета. Несмотря на многообразие способов реализации системного обеспечения в рамках конкретных пакетных разработок, можно выделить его следующие основные компоненты:

— монитор, управляющий процессом решения и взаимодействием всех компонентов ППП;

— трансляторы с входных языков;

— средства работы с данными;

— средства информационного обеспечения, реализующие выдачу разнообразной справочной информации как по запросам пользователей (о структуре и возможностях ППП, о допущенных ошибках и т.д.), так и по запросам различных компонентов пакета (например, сведения о свойствах модулей предметного обеспечения, необходимые планировщику вычислений);

— различные служебные программы, в том числе реализующие взаимодействие пакета с операционной системой (работа с внешней памятью, средства ввода/вывода, драйверы специализированных, внешних устройств и др.).

В конкретном ППП, как правило, отсутствует четкое структурное разделение программ на предметное и системное обеспечение. Например, программа планирования вычислений может одновременно выполнять те или иные служебные функции (информационное обеспечение, связь с операционной системой и т. п.) и тем самым носиться как к предметному, так и к системному обеспечению. Кроме того, одни и те же программы в одном пакете могут относиться к предметному обеспечению, а в другом — к системному. Так, программы вывода графиков в рамках специализированного пакета машинной графики естественно отнести к предметному обеспечению. Однако те же программы следует считать служебными и относящимися к системному обеспечению, например, в пакете решения вычислительных задач.

Тема 1.3. Классификация ппп

Проблемно-ориентированные ППП – это самый представительный класс программных продуктов, внутри которого проводится классификация по разным признакам:

Типам предметных областей;

Функциям и комплексам задач, реализуемых программным способом и др.

Для некоторых предметных областей возможно типизация функций управления, структуры данных и алгоритмов обработки. Это вызвало разработку значительного числа ППП одинакового функционального назначения и, таким образом, создало рынок программных продуктов, например:

ППП автоматизированного бухгалтерского учета;

ППП финансовой деятельности;

ППП управления персоналом (кадровый учет);

ППП управления материальными запасами;

ППП управления производством;

Банковские информационные системы.

Основные тенденции в области развития проблемно-ориентированных программных средств:

Создание программных комплексов в виде автоматизированных рабочих мест (АРМ) управленческого персонала;

Создание интегрированных систем управления предметной областью на базе вычислительных сетей, объединяющих АРМы в единый программный комплекс с архитектурой клиент-сервер;

Организация данных больших ИС в виде распределенной базы данных на сети ЭВМ;

Наличие простых языковых средств конечного пользователя для запросов к базе данных;

Настройка функций обработки силами конечных пользователей (без участия программистов);

Защита программ и данных от несанкционированного доступа (парольная защита на уровне функций, режимов работы, данных).

Для подобного класса программ высоки требования к оперативности обработки данных (например, пропускная способность для банковских систем должна составлять несколько сот транзакций в секунду), велики объемы хранимой информации, что обусловливает повышенные требования к средствам администрирования данных БД (актуализации, копирования, обеспечение производительности обработки данных). Наиболее важно для данного класса программных продуктов создание дружественного интерфейса для конечных пользователей. Данный класс программных продуктов весьма динамичен как по составу реализуемых ими функций, так и по используемому для их создания инструментарию разработчика. Со временем границы компьютеризации ИС, как правило, расширяются, что приводит к изменению функций существующих ППП.

ППП автоматизированного проектирования. Программы этого класса предназначены для поддержания работы конструкторов и технологов, занимающихся построением чертежей, схем, диаграмм, графическим модулированием и конструированием, созданием библиотеки стандартных элементов чертежей и их многократным использованием, созданием демонстрационных иллюстраций и мультфильмов.

Пакеты САПР обладают набором инструментальных средств, обеспечивающих реализацию следующих основных функций:

Коллективная работа в сети пользователей с пакетом;

Экспорт-импорт файлов всевозможных форматов;

Управление объектами в части их группировки, передвижения с растяжкой, поворота, разрезание, изменение размеров, работа со слоями;

Перерисовка (фоновая, ручная, прерываемая);

Управление файлами в части библиотек и каталогов чертежей;

Использование разнообразных чертежных инструментов, позволяющих рисовать кривые, эллипсы, произвольной формы линии, многоугольники и т.п.,

Использование библиотеки символов, выполнение надписей и т.д.

Работа с цветом;

Автоматизация отдельных процедур с использованием встроенного макроязыка.

Отличительной особенностью этого класса программных продуктов являются высокие требования к технической части системы обработки данных, наличие библиотек встроенных функций, объектов, интерфейсов с графическими системами и базами данных.

ППП общего назначения. Данных класс содержит широкий перечень программных продуктов, поддерживающих преимущественно информационные технологии конечных пользователей. Кроме конечных пользователей этими программными продуктами за счет встроенных средств технологии программирования могут пользоваться и программисты для создания усложненных программ обработки данных.

Представители данного класса программных продуктов:

1.Настольные системы управления базами данных (СУБД), обеспечивающие организацию и хранение локальных баз данных на автономно работающих компьютерах либо централизованное хранение баз данных на файл-сервере и сетевой доступ к ним. Многие существующие экономические, информационно-справочные, банковские, программные комплексы реализованы с использованием инструментальных средств СУБД.

В настоящее время наиболее широко представлены реляционные СУБД для персональных компьютеров, осуществляющие:

Работу с базой данных через экранные формы;

Организацию запросов на поиск данных с помощью специальных языков запросов высокого уровня;

Генерацию отчетов различной структуры данных с подведением промежуточных и окончательных итогов;

Вычислительную обработку путем выполнения встроенных функций, программ, написанных с использованием языков программирования и макропрограмм.

Пользовательские приложения (прикладные программы), функционирующие в среде СУБД, создаются по типу меню работы конечного пользователя, каждая команда которого обеспечивает автоматизированное выполнение определенной функции. В современных СУБД (например, в СУБД Access) содержатся элементы CASE-технологии проектирования, в частности:

— визуализирована схема баз данных;

— осуществлена автоматическая поддержка целостности баз данных при различных видах обработки (включение, удаление или модификация данных баз данных);

— предоставляются так называемые «мастера», обеспечивающие поддержку процесса проектирования (режим «конструктор») – «мастер таблиц», «мастер форм», «мастер отчётов», «построитель меню» и т. п.;

— созданы для широкого использования прототипы (шаблоны) структур баз данных, форм, отчетов и т.д.

Всё это свидетельствует о расширении функциональных возможностей СУБД как инструментального средства для создания приложений.

Для различных классов компьютеров и операционных средств разработано множество СУБД, отличающихся по способу организации данных, формату данных, языку формирования запросов. Наиболее распространенными пакетами являются Paradox, Microsoft Access, dBase, FoxPro.

2.Серверы баз данных – успешно развивающийся вид программного обеспечения, предназначенный для создания и использования при работе в сети интегрированных баз данных в архитектуре клиент-сервер.

Многопользовательские СУБД (типа Paradox, Access, FoxPro) в сетевом варианте обработки данных хранят информацию на файл-сервере – специально выделенном компьютере в централизованном виде, всю обработку (хранение, поиск, извлечение и передачу данных клиенту) данных выполняют самостоятельно, одновременно обеспечивая данными большое число пользователей сети.

Общим для различных видов серверов баз данных является использование реляционного языка SQL для реализации запросов к данным.

Большинство серверов баз данных может использовать одновременно несколько платформ (Windows NT, Unix, OS/2), поддерживает широкий спектр протоколов передачи данных (IPX, TCP/IP).

Самой большой проблемой применения серверов баз данных являются обеспечение целостности (непротиворечивости) баз данных, решение вопроса, связанного с дублированием (тиражированием) данных по узлам сети и их синхронным обновлением.

3.Генераторы (серверы отчетов) — самостоятельное направление развития программных средств, обеспечивающих реализацию запросов и формирование отчетов в печатном или экранном виде в условиях сети с архитектурой клиент-сервер. Сервер отчетов подключается к серверу баз данных, используя все уровни передач и драйверы сервера баз данных. Серверы отчетов включают:

Программы планирования – учет времени для формирования отчетов по требованию пользователей, составление расписания выдачи и распространение отчетов по сети;

Программы управления очередью запросов на формирование отчетов;

Программы ведения словаря пользователей для разграничения доступа к сформированным отчетам;

Программы ведения архива отчетов.

Подготовленные отчеты рассылаются клиентам по электронной почте или с помощью другого транспортного агента. Серверы отчетов поддерживают разнородные платформы, тем самым они эффективно работают в неоднородных вычислительных сетях.

4.Текстовые процессоры – автоматическое форматирование документов, вставка рисованных объектов и графики, составление оглавления и указателей, проверка орфографии, шрифтовое оформление, подготовка шаблонов документов.

Признанными лидерами в части текстовых процессоров являются MS Word, WordPerfect, AmiPro.

5.Табличный процессор – пакеты программ, предназначенные для обработки табличным образом организованных данных. Пользователь имеет возможность с помощью средств пакета осуществлять разнообразные вычисления, строить графики, управлять форматом ввода-вывода данных, компоновать данные, проводить аналитические исследования и т.п.

В настоящее время наиболее популярными и эффективными пакетами данного класса являются Excel, Quattro Pro.

6.Средства презентационной графики – специализированные программы, предназначенные для создания изображений и их показа на экране, подготовки слайд-фильмов, мультфильмов, видеофильмов, их редактирования, определения порядка следования изображений.

Презентация может включать показ диаграмм и графиков, все программы презентационной графики условно делятся на программы для подготовки слайд-шоу, программы для подготовки мультимедиа-презентации.

Для работы этих программ необходимы также наличие специализированного оборудования – жидкокристаллической проекционной панели, которая просвечивается проектором для вывода изображения на экран, видеотехника.

Презентация требует предварительного составления плана показа. Для каждого слайда выполняется проектирование: определяются содержание слайда, размер, состав элементов, способы их оформления и т.п. Данные для использования в слайдах можно как готовить вручную, так и получать в результате обмена из других программных систем.

7.Интегрированные пакеты – набор нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друг друга, поддерживающих единые ИТ, реализованные на общей вычислительной и операционной платформе.

Наиболее распространенные интегрированные пакеты, компонентами которых являются:

Средства поддержки электронной почты;

Программы создания презентаций; графический редактор.

Компоненты интегрированных пакетов проявляются при их разумном сочетании друг с другом. Пользователи интегрированных пакетов имеют унифицированный для различных компонентов интерфейс, тем самым обеспечивается относительная легкость процесса их освоения.

Отличительными особенностями данного класса программных средств являются:

Полнота информационных технологий для конечных пользователей;

Однотипный интерфейс конечного пользователя для всех программ, входящих в состав интегрированного пакета – общие команды в меню, стандартные пиктограммы одних и тех же функций (сохранение на диске, печать, проверка орфографии, шрифтовые оформления и т.п.), стандартное построение и работа с диалоговыми окнами и др.

Общий сервис для программ интегрированного пакета (например, словарь и средства орфографии для проверки правописания, построитель диаграмм, конвертер данных и др.);

Легкость обмена и ссылок на объекты, созданные программами интегрированного пакета (применяется два метода: DDE — динамический обмен данными и OLE — динамическая компоновка объектами), единообразный перенос объектов.

Наличие единой языковой платформы для разработки макрокоманд, пользовательских программ;

Возможность создания документов, интегрирующих в себя возможности различных программ, входящих в состав интегрированного пакета.

Интегрированные пакеты эффективны и при групповой работе в сети многих пользователей. Так, из прикладной программы, в которой находится пользователь, можно отправить документы и файлы данных другому пользователю, при этом поддерживаются стандарты передачи данных в виде объектов по сети или через электронную почту.

Примеры: MS Office, Open Office, Borland Office, Lotus Notes.

Методо-ориентированные ППП. Данный класс включает в себя программные продукты, обеспечивающие независимо от предметной области и функций ИС математические, статистические и другие методы решения задач.

Наиболее распространенны методы математического программирования, решения дифференциальных уравнений, имитационного моделирования, исследования операций.

Методы статистической обработки и анализа данных (описательная статистика, регрессионный анализ, прогнозирование значений технико-экономических показателей и т.п.) имеют всевозрастающее применение. Так, современные табличные процессоры значительно расширили набор встроенных функций, реализующих статистическую обработку, предлагают ИТ статистического анализа. Вместе с тем необходимость в использовании специализированных программных средств статистической обработки, обеспечивающих высокую точность и многообразие статистических методов, также растет.

На базе методов сетевого планирования с экономическими показателями проекта, формированием отчетов различного вида оформилось новое направление программных средств – управление проектами, пользователями этих программ являются менеджеры проектов.

Примеры: Maple, Mathematica, Matlab.

Офисные ППП. Данный класс программных продуктов охватывает программы, обеспечивающие организационное управление деятельностью офиса:

1.Органайзеры (планировщики) – программное обеспечение для планирования рабочего времени, составления протоколов встреч, расписаний, ведения записной и телефонной книжки.

В состав программ органайзеров входят: калькулятор, записная книжка, часы, календарь и др. Наиболее часто подобное программное обеспечение разрабатывается для ноутбуков, персональных компьютеров блокнотного типа.

2.Программы-переводчики, средства проверки орфографии и распознавания текста включают:

Программы-переводчики, предназначенные для создания подстрочника исходного текста на указанном языке;

Словари орфографии, используемые при проверке текста;

Словари синонимов, используемые для стилевой правки текстов;

Программы для распознавания считанной сканерами информации и преобразования в текстовое представление. К ним относятся:

— ППП OCR Cunei Form 2.0 – обеспечивает распознавание смешанных русско-английских текстов, в формате RTF сохраняется как текст, так и иллюстрации;

— ППП OCR Tiger – шрифтовая обучаемая система распознавания русского языка с возможностью автоматического выбора шрифта из библиотеки, обеспечивает многостраничный ввод текстов;

— ППП Stylus Lingvo Office – реализует весь цикл «от листа до листа» – с помощью сканера осуществляется считывание текстового изображения, находящегося на печатном листе;

— FineReader осуществляет распознавание оптических образов и запись считанной информации в текстовом виде;

— Stylus for Windows выполняет перевод на указанный язык;

— корректор орфографии Lingvo Corrector и резидентный словарь Lingvo осуществляет проверку и правку. Результат перевода представляется в формате текстового редактора Word for Windows.

3.Коммуникационные ППП – предназначены для организации взаимодействия с удаленными абонентами или информационными ресурсами сети.

В условиях развития глобальной информационной сети Internet появился новый класс ПО – браузеры, средства создания WWW-страниц. Они различаются возможностями поддержки языка HTML, использованием цвета при оформлении фона, текста, форматированием текста, использованием графических форматов изображений, таблиц, фонового звука, мультипликации и т.п.

Большинство браузеров используют язык Java. Электронная почта также становится обязательным компонентом офисных ППП. Электронная почта должна обеспечивать шифрование передаваемой информации, факсимиле подписи, проверку орфографии на любом из языков, управление сообщениями по электронной почте (оповещение о новой почте, организация почтовых ящиков, поиск, цитирование корреспонденции и т. д.).

Настольные издательские системы. Данный класс программ включает программы, обеспечивающие ИТ компьютерной издательской деятельности:

Формирование и редактирование текстов;

Автоматическую разбивку текста на страницы;

Компьютерную верстку печатной страницы;

Подготовку иллюстраций и др.

Издательские системы применяются при создании печатной продукции: для оформления журналов и книг, красочных рекламных буклетов и при выполнении прочих задач, решение которых невозможно или трудновыполнимо при использовании обычных текстовых редакторов. Издательские системы позволяют готовить к печати и печатать на высококачественных лазерных принтерах, а также выводить на фотонаборные автоматы сложные документы, требующие высокого качества Печати. В зависимости от вида подготавливаемого документа целесообразно использовать различные типы издательских систем.

Для создания материалов небольшого объема с иллюстрациями, диаграммами, графиками, с использованием в тексте различных красочных шрифтов удобны системы, обычно применяемые для подготовки небольших журналов и газет. Примером такой системы может послужить Aldus PageMaker.

Другой тип издательских систем подходит для создания крупных, объемных документов, например, книг. Одной из распространенных систем подобного типа является Ventura Publisher.

Издательские системы любого типа используются в основном для осуществления такой важной операции, как верстка. Это понятие означает разбивку текста по страницам определенного формата, вставку рисунков, оформление различных участков текста соответствующими шрифтами и т. п. Для осуществления верстки издательские системы оптимально подходят. Однако при этом в удобстве набора и редактирования текста они уступают текстовым редакторам. Поэтому процесс подготовки к печати сложных документов обычно состоит из двух этапов: набор текста в текстовом редакторе и последующее оформление с помощью издательской системы.

Среди множества полезных функций, которыми обладают издательские системы, можно выделить следующие: использование огромного количества различных видов шрифтов, которые отображаются на экране так же, как и при печати; широкие возможности при редактировании изображений, наборе формул, вставке таблиц и пр.Пример: Corel Ventura.

Программные средства мультимедиа. Этот класс программных продуктов является относительно новым, он сформировался в связи с изменением среды обработки данных, появлением лазерных дисков высокой плотности записи с хорошими техническими параметрами по доступным ценам, расширением состава периферийного оборудования, подключаемого к ПК, развитием сетевой технологии, появлением региональных и глобальных информационных сетей, располагающих мощными информационными ресурсами. Основное назначение программных продуктов мультимедиа – создание и использование аудио- и видеоинформации для расширения информационного пространства пользователя.

Программные продукты мультимедиа заняли лидирующее положение на рынке в сфере библиотечного информационного обслуживания, процессе обучения, организации досуга. Базы данных компьютерных изображений произведений искусства, библиотеки звуковых записей и будут составлять основу для прикладных обучающих систем, компьютерных игр, библиотечных каталогов и фондов.

Системы искусственного интеллекта. Данный класс программных продуктов реализует отдельные функции интеллекта человека. Основными компонентами систем искусственного интеллекта являются база знаний, интеллектуальный интерфейс с пользователем и программа формирования логических выводов. Их разработка идет по следующим направлениям:

Программы-оболочки для создания экспертных систем путем наполнения баз знаний и правил логического вывода;

Готовые экспертные системы для принятия решений в рамках определенных предметных областей;

Системы управления базами знаний для поддержания семантических моделей (процедурной, семантической сети, фреймовой, продукционной и др.);

Системы анализа и распознавания речи др.

Как правило, интеллектуальный интерфейс включает:

Диалоговый процессор на естественном языке;

Планировщик, преобразующий описание задачи в программу решения на основе информации базы знаний;

Монитор, осуществляющий управление компонентами интерфейса.

Многие специалисты в соответствии со своими должностными обязанностями заняты составлением различных аналитических материалов (справок, обзоров и других подобных документов). Кроме того, специалисты принимают ответственные решения, последствия которых важны для всего управленческого процесса. Чтобы сделать выполнение этих функций более быстрым, эффективным и легким, используются экспертные системы.

Назначение экспертных систем — помочь сотрудникам выполнять качественный анализ исходных данных в определенной области и принимать обоснованные и взвешенные решения.

Экспертные системы представляют собой особый класс автоматизированных информационных систем, которые проводят анализ, выполняют классификацию, ставят диагноз и выдают консультации. Они воспроизводят при анализе схему рассуждений человека-эксперта — рассуждения, опирающиеся на неформальные правила, используемые в целях повышения эффективности решения конкретной задачи.

Экспертные системы не только выполняют необходимые функции, но и на каждом шаге могут объяснить пользователю причину той или иной рекомендации и последовательность анализа. Широкое использование экспертных систем в зарубежных странах объясняется тем фактом, что аналитические задачи решаются компьютером не хуже, чем человеком, а в ряде случаев надежнее и быстрее. В отличие от человека, у экспертных систем нет предубеждений, они не делают поспешных выводов, не поддаются влиянию внешних факторов. Такие системы работают методично, систематизировано, рассматривая все детали, выбирая оптимальную альтернативу из всех возможных. Несомненным преимуществом экспертных систем является и то, что содержащиеся в них знания сохраняются навсегда, как бы обширны они не были.

Лекция 4. 5. Компьютер как техническое средство реализации технологий, структура компьютера и программного обеспечения с точки зрения конечного пользователя

5. Компьютер как техническое средство реализации технологий, структура компьютера и программного обеспечения с точки зрения конечного пользователя.

5.1. Основные функциональные блоки ПЭВМ, устройство и назначение.

Структура и принципы функционирования ЭВМ

Более чем за полвека развития вычислительных средств прогресс в аппаратной реализации ЭВМ и их технических характеристик превзошел все прогнозы, и пока не заметно снижение его темпов. Несмотря на то, что современные ЭВМ внешне не имеют ничего общего с первыми моделями, основополагающие идеи, заложенные в них и связанные с понятием алгоритма, разработанным Аланом Тьюрингом, а также архитектурной реализацией, предложенной Джоном фон Нейманом, пока не претерпели коренных изменений (за исключением систем параллельной обработки информации).

Любая ЭВМ неймановской архитектуры содержит следующие основные устройства:

· арифметико-логическое устройство (АЛУ);

· устройство управления (УУ)

· запоминающее устройство (ЗУ);

· устройства ввода-вывода (УВВ);

· пульт управления (ПУ).

В современных ЭВМ АЛУ и УУ объединены в общее устройство, называемое центральным процессором. Обобщенная логическая структура ЭВМ представлена на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Обобщённая логическая структура ЭВМ

Процессор, илимикропроцессор, является основным устройством ЭВМ. Он предназначен для выполнения вычислении по хранящейся в запоминающем устройстве программе и обеспечения общего управления ЭВМ. Быстродействие ЭВМ в значительной мере определяется скоростью работы процессора. Для ее увеличения процессор использует собственную намять небольшого объема, именуемую местной или сверхоперативной, что в некоторых случаях исключает необходимость обращения к запоминающему устройству ЭВМ.

Вычислительный процесс должен быть предварительно представлен для ЭВМ в виде программы — последовательности инструкций (команд), записанных в порядке выполнения. В процессе выполнения программы ЭВМ выбирает очередную команду, расшифровывает ее, определяет, какие действия и над какими операндами следует выполнить. Эту функцию осуществляет УУ. Оно же помещает выбранные из ЗУ операнды в АЛУ, где они и обрабатываются. Само АЛУ работает под управлением УУ.

Обрабатываемые данные и выполняемая программа должны находиться в запоминающем устройстве —памяти ЭВМ, куда они вводятся через устройство ввода. Емкость памяти измеряется в величинах, кратных байту. Память представляет собой сложную структуру, построенную по иерархическому принципу, и включает в себя запоминающие устройства различных типов. Функционально она делится на две части: внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя, илиосновная память — это запоминающее устройство, напрямую связанное с процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно участвующих в вычислениях. Обращение к внутренней памяти ЭВМ осуществляется с высоким быстродействием, но она имеет ограниченный объем, определяемый системой адресации машины.

Внутренняя память, в свою очередь, делится на оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ) память.Оперативная память, по объему составляющая» большую часть внутренней памяти, служит для приема, хранения и выдачи информации. При выключении питания ЭВМ содержимое оперативной памяти в большинстве случаев теряется.Постоянная память обеспечивает хранение и выдачу информации. В отличие от содержимого оперативной памяти, содержимое постоянной заполняется при изготовлении ЭВМ и не может быть изменено в обычных условиях эксплуатации. В постоянной памяти хранятся часто используемые (универсальные) программы, и данные, к примеру, некоторые программы операционной системы, программы тестирования оборудования ЭВМ и др. При выключении питания содержимое постоянной памяти сохраняется.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для размещения больших объемов информации и обмена ею с оперативной памятью. Для построения внешней памяти используют энергонезависимые носители информации (диски и ленты), которые к тому же являются переносимыми. Емкость этой памяти практически не имеет ограничений, а для обращения к ней требуется больше времени, чем ко внутренней.

Внешние запоминающие устройства конструктивно отделены от центральных устройств ЭВМ (процессора и внутренней памяти), имеют собственное управление и выполняют запросы процессора без его непосредственного вмешательства. В качестве ВЗУ используют накопители на магнитных и оптических дисках, а также накопители на магнитных лентах.

ВЗУ по принципам функционирования разделяются на устройства прямого доступа (накопители на магнитных и оптических дисках) и устройства последовательного доступа (накопители на магнитных лентах). Устройства прямого доступа обладают большим быстродействием, поэтому они являются основными внешними запоминающими устройствами, постоянно используемыми в процессе функционирования ЭВМ. Устройства последовательного доступа используются в основном для резервирования информации.

Устройства ввода-вывода служат соответственно для ввода информации в ЭВМ и вывода из нее, а также для обеспечения общения пользователя с машиной. Процессы ввода-вывода протекают с использованием внутренней памяти ЭВМ. Иногда устройства ввода-вывода называют периферийными или внешними устройствами ЭВМ. К ним относятся, в частности, дисплеи (мониторы), клавиатура, манипуляторы типа «мышь», алфавитно-цифровые печатающие устройства (принтеры), графопостроители, сканеры и др. Для управления внешними устройствами (в том числе и ВЗУ) и согласования их с системным интерфейсом служат групповые устройства управления внешними устройствами, адаптеры или контроллеры.

Системный интерфейс — это конструктивная часть ЭВМ, предназначенная для взаимодействия ее устройств и обмена информацией между ними.

В больших, средних и супер-ЭВМ в качестве системного интерфейса используются сложные устройства, имеющие встроенные процессоры ввода-вывода, именуемые каналами. Такие устройства обеспечивают высокую скорость обмена данными между компонентами ЭВМ.

Отличительной особенностью малых ЭВМ является использование в качестве системного интерфейса системных шин. Различают ЭВМ с многошинной структурой и с общей шиной. В первых для обмена информацией между устройствами используются отдельные группы шин, во втором случае все устройства ЭВМ объединяются с помощью одной группы шин, в которую входят подмножества шин для передачи данных, адреса и управляющих сигналов. При такой организации системы шин обмен информацией между процессором, памятью и периферийными устройствами выполняется по единому правилу, что упрощает взаимодействие устройств машины.

Пульт управления служит для выполнения оператором ЭВМ или системным программистом системных операций в ходе управления вычислительным процессом. Кроме того, при техническом обслуживании ЭВМ за пультом управления работает инженерно-технический персонал. Пульт управления конструктивно часто выполняется вместе с центральным процессором.

Основные характеристики вычислительной техники

К основным характеристикам вычислительной техники относятся ее эксплуатационно-технические характеристики, такие, как быстродействие, емкость памяти, точность вычислений и др.

Быстродействие ЭВМ рассматривается в двух аспектах. С одной стороны, оно характеризуется количеством элементарных операций, выполняемых центральным процессором в секунду Под элементарной операцией понимается любая простейшая операция типа сложения, пересылки, сравнения и т. д. С другой стороны, быстродействие

ЭВМ существенно зависит от организации ее памяти. Время, затрачиваемое на поиск необходимой информации в памяти, заметно сказывается на быстродействии ЭВМ.

В зависимости от области применения выпускаются ЭВМ с быстродействием от нескольких сотен тысяч до миллиардов операций в секунду. Для решения сложных задач возможно объединение нескольких ЭВМ в единый вычислительный комплекс с требуемым суммарным быстродействием.

Наряду с быстродействием часто пользуются понятиемпроизводительность. Если первое обусловлено, главным образом, используемой в ЭВМ системой элементов, то второе связано с ее архитектурой и разновидностями решаемых задач. Даже для одно» ЭВМ такая характеристика, как быстродействие, не является величиной постоянной. В связи с этим различают:

• пиковое быстродействие, определяемое тактовой частотой процессора без учета обращения к оперативной памяти;
• номинальное быстродействие, определяемое с учетом времени обращения к оперативной памяти;
• системное быстродействие, определяемое с учетом системных издержек на организацию вычислительной процесса;
• эксплуатационное, определяемое с учетом характера решаемых задач (состав, операций или их «смеси»).

Емкость, или объем памяти определяется максимальным количеством информации которое можно разместить в памяти ЭВМ. Обычно емкость памяти измеряется в байтах. Как уже отмечалось, память ЭВМ подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя, или оперативная память, по своему объему у различных классов машин различна и определяется системой адресации ЭВМ. Емкость внешней памяти из-за блочной структуры и съемных конструкций накопителей практически неограниченна.

Точность вычислений зависит от количества разрядов, используемых для представления одного числа. Современные ЭВМ комплектуются 32- или 64-разрядными микропроцессорами, что вполне достаточно для обеспечения высокой точности расчетов самых разнообразных приложениях. Однако, если этого мало, можно использовать уд военную или утроенную разрядную сетку.

Система команд — это перечень команд, которые способен выполнить процессор ЭВМ. Система команд устанавливает, какие конкретно операции может выполнять процессор, сколько операндов требуется указать в команде, какой вид (формат) должна имеет команда для ее распознания. Количество основных разновидностей команд невелико, с их помощью ЭВМ способны выполнять операции сложения, вычитания, умножена деления, сравнения, записи в память, передачи числа из регистра в регистр, преобразования из одной системы счисления в другую и т. д. При необходимости выполняете модификация команд, учитывающая специфику вычислений. Обычно в ЭВМ используется от десятков до сотен команд (с учетом их модификации). На современном этап развития вычислительной техники используются два основных подхода при формировании системы команд процессора. С одной стороны, это традиционный подход, свзязанный с разработкой процессоров с полным набором команд, — архитектураCIS(Complete Instruction Set Computer — компьютер с полным набором команд). С друге стороны, это реализация в ЭВМ сокращенного набора простейших, но часто употреблю емых команд, что позволяет упростить аппаратные средства процессора и повысить ei быстродействие — архитектураRISC(Reduced Instruction Set Computer — компьютер сокращенным набором команд).

Стоимость ЭВМ зависит от множества факторов, в частности от быстродействия, емкости памяти, системы команд и т. д. Большое влияние на стоимость оказывает конкретная комплектация ЭВМ и, в первую очередь, внешние устройства, входящие в состав машины. Наконец, стоимость программного обеспечения ощутимо влияет на стоимость ЭВМ.

Надежность ЭВМ — это способность машины сохранять свои свойства при заданных условиях эксплуатации в течение определенного промежутка времени. Количественной оценкой надежности ЭВМ, содержащей элементы, отказ которых приводит к отказу всей машины, могут служить следующие показатели:

· вероятность безотказной работы за определенное время при данных условиях эксплуатации;

· наработка ЭВМ на отказ;

· среднее время восстановления машины и др.

Для более сложных структур типа вычислительного комплекса или системы понятие «отказ» не имеет смысла. В таких системах отказы отдельных элементов приводят к некоторому снижению эффективности функционирования, а не к полной потере работоспособности в целом.

Важное значение имеют и другие характеристики вычислительной техники, например: универсальность, программная совместимость, вес, габариты, энергопотребление и др. Они принимаются во внимание при оценивании конкретных сфер применения ЭВМ.

Перспективы развития вычислительных средств

Появление новых поколений ЭВМ обусловлено расширением сферы их применения, требующей более производительной, дешевой и надежной вычислительной техники. В настоящее время стремление к реализации новых потребительских свойств ЭВМ стимулирует работы по созданию машин пятого и последующего поколений. Вычислительные средства пятого поколения, кроме более высокой производительности и надежности при более низкой стоимости, обеспечиваемых новейшими электронными технологиями, должны удовлетворять качественно новым функциональным требованиям:

· работать с базами знаний в различных предметных областях и организовывать на их основе системы искусственного интеллекта;

• обеспечивать простоту применения ЭВМ путем реализации эффективных систем ввода-вывода информации голосом, диалоговой обработки информации с использованием естественных языков, устройств распознавания речи и изображения;

· упрощать процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ.

В настоящее время ведутся интенсивные работы как по созданию ЭВМ пятого поколения традиционной (неймановской) архитектуры, так и по созданию и апробации перспективных архитектур и схемотехнических решений. На формальном и прикладном уровнях исследуются архитектуры на основе параллельных абстрактных вычислителей (матричные и клеточные процессоры, систолические структуры, однородные вычислительные структуры, нейронные сети и др.) Развитие вычислительной техники с высоким параллелизмом во многом определяется элементной базой, степенью развития параллельного программного обеспечения и методологией распараллеливания алгоритмов решаемых задач.

Проблема создания эффективных системпараллельного программирования, ориентированных на высокоуровневое распараллеливание алгоритмов вычислении и обработки данных, представляется достаточно сложной и предполагает дифференцированный подход с учетом сложности распараллеливания и необходимости синхронизации процессов во времени.

Наряду с развитием архитектурных и системотехнических решений ведутся работы по совершенствованию технологий производства интегральных схем и по созданию принципиально новых элементных баз, основанных на оптоэлектронных и оптических принципах.

В плане создания принципиально новых архитектур вычислительных средств большое внимание уделяется проектамнейрокомпьютеров, базирующихся на понятии нейронной сети (структуры на формальных нейронах), моделирующей основные свойства реальных нейронов. В случае применения био- или оптоэлементов могут быть созданы соответственно биологические или оптические нейрокомпьютеры. Многие исследователи считают, что в следующем веке нейрокомпьютеры в значительной степени вытеснят современные ЭВМ, используемые для решения трудно формализуемых задач. Последние достижения в микроэлектронике и разработка элементной базы на основе биотехнологий дают возможность прогнозировать создание биокомпьютеров.

Важным направлением развития вычислительных средств пятого и последующих поколений является интеллектуализация ЭВМ, связанная с наделением ее элементами интеллекта, интеллектуализацией интерфейса с пользователем и др. Работа в данном направлении, затрагивая, в первую очередь, программное обеспечение, потребует и создания ЭВМ определенной архитектуры, используемых в системах управления базами знаний, — компьютеров баз знаний, а так же других подклассов ЭВМ. При этом ЭВМ должна обладать способностью к обучению, производить ассоциативную обработку информации и вести интеллектуальный диалог при решении конкретных задач.

В заключение отметим, что ряд названных вопросов реализован в перспективных ЭВМ пятого поколения либо находится

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском: