Тема 2. Технические средства реализации информационных процессов

Тема 1. Понятие информации. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации.

Информацией называют сведения о тех или иных объектах, явлениях или процессах в окружающей среде. Любая форма человеческой деятельности связана с передачей и обработкой информации. Она необходима для правильного управления окружающей действительностью, достижения поставленных целей и в конечном счете - для существования человека. Любая система: социально-экономическая, техническая, или система в живой природе действует в постоянной взаимосвязи с внешней средой – другими системами более высокого и более низкого уровней. Взаимосвязь осуществляется посредством информации, которая передает как команды управления, так и сведения, необходимые для принятия правильных решений. Понятие информации как важнейшего элемента системы, охватывающего все стороны ее жизнедеятельности можно считать универсальным, применимым к любым системам.

Единого научного мнения о количественном смысле понятия "информация" не существует. Разные научные направления дают различные определения исходя из тех объектов и явлений, которые они изучают. Некоторые из них считают, что информация может быть выражена количественно, давая определения количества и объема информации (меры информации), другие ограничиваются качественными толкованиями.

Синтаксическая мера информации используется для количественного выражения обезличенной информации, не выражающей смыслового отношения к объектам.

Семантическое (смысловое) количество информации измеряется тезаурусной мерой. Она выражает способность наблюдателя (пользователя) принимать поступившее сообщение.

Прагматическая мера информации. Создание порции информации происходит по некоторой причине, а получение информации может привести к некоторому результату. Количественной мерой информации в этом случае может быть степень реакции системы на данную информацию.

Эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Она также относительна, обусловлена особенностями использования информации в той или иной системе. Ценность информации целесообразно измерять в тех же самых единицах (или близких к ним), в которых измеряется поставленная цель.

Информационные процессы (сбор, обработка и передача информации) всегда игра­ли важную роль в науке, технике и жизни общества. В ходе эволюции человечества про­сматривается устойчивая тенденция к автоматизации этих процессов, хотя их внутрен­нее содержание по существу осталось неизменным.

Сбор информации — это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведе­ния об интересующем его объекте. Сбор информации может производиться или чело­веком, или с помощью технических средств и систем — аппаратно. Например, пользова­тель может получить информацию о движении поездов или самолетов сам, изучив рас­писание, или же от другого человека непосредственно, либо через какие-то документы, составленные этим человеком, или с помощью технических средств (автоматической справки, телефона и т. д.). Задача сбора информации не может быть решена в отрыве от других задач, — в частности, задачи обмена информацией (передачи).

Обмен информацией — это процесс, в ходе которого источник информации ее пере­дает, а получатель — принимает. Если в передаваемых сообщениях обнаружены ошиб­ки, то организуется повторная передача этой информации. В результате обмена инфор­мацией между источником и получателем устанавливается своеобразный «информаци­онный баланс», при котором в идеальном случае получатель будет располагать той же информацией, что и источник.

Обмен информации производится с помощью сигналов, являющихся ее мате­риальным носителем. Источниками информации могут быть любые объекты ре­ального мира, обладающие определенными свойствами и способностями. Если объект относится к неживой природе, то он вырабатывает сигналы, непосредственно отражающие его свойства. Если объектом-источником является человек, то выра­батываемые им сигналы могут не только непосредственно отражать его свойства, но и соответствовать тем знакам, которые человек вырабатывает с целью обмена информацией.

Принятую информацию получатель может использовать неоднократно. С этой це­лью он должен зафиксировать ее на материальном носителе (магнитном, фото, кино и др.). Процесс формирования исходного, несистематизированного массива информации называется накоплением информации. Среди записанных сигналов могут быть такие, которые отражают ценную или часто используемую информацию. Часть информации в данный момент времени особой ценности может не представлять, хотя, возможно, по­требуется в дальнейшем.

Хранение информации — это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установлен­ные сроки.

Обработка информации — это упорядоченный процесс ее преобразования в соот­ветствии с алгоритмом решения задачи.

После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конеч­ным пользователям в требуемом виде. Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации, как правило, производится с помощью вне­шних устройств ЭВМ в виде текстов, таблиц, графиков и пр.

Информационная технология — это совокупность методов, производственных про­цессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение и отображение информа­ции с целью снижения трудоемкости процессов использования информационного ресурса, а также повышения их надежности и оперативности.

Информационные технологии характеризуются следующими основными свой­ствами:

• предметом (объектом) обработки (процесса) являются данные;

• целью процесса является получение информации;

• средствами осуществления процесса являются программные, аппаратные и про­граммно-аппаратные вычислительные комплексы;

• процессы обработки данных разделяются на операции в соответствии с данной предметной областью;

• выбор управляющих воздействий на процессы должен осуществляться лицами, принимающими решение;

• критериями оптимизации процесса являются своевременность доставки инфор­мации пользователю, ее надежность, достоверность, полнота.

Тема 2. Технические средства реализации информационных процессов.

Компьютерная техника представляет собой материальную основу информацион­ной технологии, с помощью которой осуществляется сбор, хранение, передача и обра­ботка информации.

Следует различать понятия архитектуры и структуры ЭВМ. Под архитектурой ЭВМ принято понимать совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их основных характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих типов задач.

Архитектуру вычислительного средства необходимо отличать от его структуры. Структура вычислительного средства определяет его текущий состав на определенном уровне детализации и описывает связи внутри средства. Архитектура же определяет основные правила взаимодействия составных элементов вычислительного средства, описание которых выполняется в той мере, в какой необходимо для формирования правил их взаимодействия. Она устанавливает не все связи, а наиболее необходимые, которые должны быть известны для более грамотного использования применяемого средства.

Несмотря на то, что современные ЭВМ внешне нисколько не похожи на первые модели, основополагающие идеи, принятые в них и связанные с понятием алгоритма, разработанным Аланом Тьюрингом, а также архитектурной реализацией, предложенной Джоном фон Нейманом, пока не претерпели кардинальных изменений (за исключением, конечно же, систем параллельной обработки информации).

Любая ЭВМ неймановской архитектуры содержит следующие базисные 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 одно общее устройство, называемое центральным процессором.

Современный персональный компьютер содержит следующие основные устройства:

- устройства внешней памяти, чаще всего магнитные диски, на которых информация и программы сохраняются и при выключении питания;

- оперативную память, в которой информация и программа находится при выполнении нужных действий;

- процессор, который собственно и выполняет команды в том порядке, который предписан программой;

- устройства ввода и вывода (например, клавиатура и монитор), через которые компьютер получает информацию и программы извне или передает их наружу.

Внешне современные персональные компьютеры состоят обычно из трех частей: системного блока, клавиатуры, монитора. Системный блок является обрабатывающим блоком, в нем расположены, как минимум, следующие узлы компьютера:

- электронные схемы (процессор, оперативная память, контроллеры устройств и т.д.);

- блок электропитания, преобразующий электроэнергию переменного тока в электроэнергию постоянного тока низкого напряжения, подаваемую на электронные схемы;

- накопитель (дисковод) на гибких магнитных дисках, используемый для переноса программ и данных между разными компьютерами;

- накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для длительного хранения больших объемов информации в компьютере.

К периферийным устройствам относятся: принтеры, сканеры, акустические колонки, источники бесперебойного питания, мо­демы, сменные накопители памяти, т. е. те устройства, без кото­рых компьютер может функционировать самостоятельно.