Концептуальная модель базовой информационной технологии.

ИКТехнологии

Вводная лекция

Цель занятия:

1. Познакомить с программой и задачами дисциплины «Информационные компьютерные технологии».

2. Изучить понятие информационной технологии (ИТ) и её связь с информационной системой (ИС).

3. Изучить структуру и состав обобщенной информационной технологии.

Учебные вопросы:

1. Предмет и задачи дисциплины.

2. Понятие информационной технологии. Современные компьютерные технологии, «облачные» технологии.

3. Связь информационных технологий и информационных систем.

Концептуальная модель базовой информационной технологии.

Базы данных. Системы управления базами данных (СУБД). Основные понятия.

Литература:

1. Информатика: Учебник./ Под ред.Н.В.Макаровой,- М.: Финансы и статистика, 2007.-768 с.: ил.

2. Малыхина М.П. Базы данных: основы, проектирование, использование.- СПб.: БХВ-Петербург,2006.- 528 с.: ил.

3. Емельянова Н.З., Партыка Т.Л., Попов И.И. Основы построения автоиатизированных информационных систем. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. – 416 с.:ил.

Введение

Прогресс человеческого общества идет все более высокими темпами. И если в 19-м и в 20-м веках это был в основном технический прогресс, то сейчас становится все более понятным, что прогресс, в первую очередь, определяется не развитием автомобилестроения, самолетостроения, телевидения, а развитием информационных технологий. Информационные системы и технологии, базирующиеся на вычислительной технике, преобразуют все виды человеческой деятельности. Уже сегодня они позволяют делать новые открытия в науке, эффективно проектировать и управлять сложнейшими системами, приобретать новые знания, общаться, и т.д.

На современном этапе развития общества ИС и ИТ становятся теми средствами, которые человек может использовать как для расширения, так и для развития своих собственных способностей. Согласно словарю Ожегова, технология – это совокупность методов и приемов воздействия на какие-либо предметы, объекты или процессы (труда). С этим понятием неразрывно связано понятие информационная система. Структуре базовой ИТ и посвящена данная лекция.

1. Предмет и задачи дисциплины

Целью освоения дисциплины «Информационные компьютерные технологии» является формирование у студентов знаний по теоретическим основам современных компьютерных технологий, их аппаратных и программных средств, путей развития информационных систем, локальных и глобальных компьютерных сетей; навыков владения методами и приёмами сетевых технологий.

Студент должен знать:

· современные компьютерные технологии;

· перспективы компьютерных технологий в науке и образовании;

· аппаратные и программные средства в новых информационных технологиях;

· пути развития информационных систем, локальные и глобальные компьютерные сети, телекоммуникации.

Студент должен уметь пользоваться и иметь практические навыки:

· по использованию сетевых информационных технологий и мультимедиа;

· по работе в электронном офисе;

При изучении дисциплины исходными являются знания, полученные студентами по дисциплинам "Информатика", "Использование компьютерных технологий в землеустройстве", "Компьютерная графика". Знания, полученные при изучении данной дисциплины, необходимы для выполнения выпускной квалификационной работы и дальнейшей профессиональной деятельности.

Дисциплина изучается на 5 курсе. Объем дисциплины: Всего часов – 108. Из них:

· аудиторных - 36

- лекций - 8

- лабораторных занятий - 28

· самостоятельной работы - 72

Форма итогового контроля: экзамен.

Этапы становления ИТ

1-й этап (первая половина XIX в.). Основу ИТ составляли перо, чернильница и бухгалтерская книга. Обмен сообщениями выполнялся курьерами.

2-й этап (конец XIX в.) Ручная технология сменилась механической благодаря изобретению пишущей машинки и модернизации работы почты как основного средства доставки информации.

3-й этап (первая половина XX в.) был связан с появлением электрических пишущих машинок, вычислительных устройств, копировальных машин, портативных диктофонов. Для приема/передачи информации стали применять телефон и телеграф.

4-й этап (50-80-е годы XX в.) развития ИТ начинается с появлением ЭВМ, обладающих гораздо большей производительностью, универсальностью. ЭВМ стали проникать в разные сферы жизни – экономику, промышленность, образование и др. Появились АСУ.

5-й этап (начиная с 80-х годов XX в. по н/время) был связан прежде всего с появлением ПК. Появились ПК не уступающие по своим характеристикам большим ЭВМ. Отпала необходимость содержать дорогостоящие ВЦ с многочисленным персоналом и ненадежно работавшим оборудованием.

В настоящее время выделяют новые ИТ, которые базируются на принципах:

интегрируемости, означающий соединение ИТ и системы информации в целостный производственный технологический процесс по её обработке;

распределённости, предполагающей оснащение микропроцессорной техникой всех этапов производственного процесса;

адаптируемости, позволяющей легко приспосабливать к изменяющимся условиям производственного процесса саму ИТ и её компоненты;

интерактивности, предусматривающей дружественный диалоговый интерфейс пользователя с программными продуктами.

В настоящее время всё больше получают распространение т.н. «облачные» технологии. Облачные (рассеяные) вычисления (англ. cloud computing, также используется термин Облачная (рассеянная) обработка данных) — технология обработки данных, в которой компьютерные ресурсы и мощности предоставляются пользователю как Интернет-сервис. Пользователь имеет доступ к собственным данным, но не может управлять и не должен заботиться об инфраструктуре, операционной системе и собственно программном обеспечении, с которым он работает. Термин «Облако» используется как метафора, основанная на изображении Интернета на диаграмме компьютерной сети, или как образ сложной инфраструктуры, за которой скрываются все технические детали. Согласно документу IEEE, опубликованному в 2008 году, «Облачная обработка данных — это парадигма, в рамках которой информация постоянно хранится на серверах в интернет и временно кэшируется на клиентской стороне, например, на персональных компьютерах, игровых приставках, ноутбуках, смартфонах и т. д.».
Облачная обработка данных как концепция включает в себя понятия:

инфраструктура как услуга,

платформа как услуга,

программное обеспечение как услуга,

данные как услуга,

рабочее место как услуга

и другие технологические тенденции, общим в которых является уверенность, что сеть Интернет в состоянии удовлетворить потребности пользователей в обработке данных.
Например, Google Apps обеспечивает приложения для бизнеса в режиме онлайн, доступ к которым происходит с помощью Интернет-браузера, в то время как ПО и данные хранятся на серверах Google.

Концептуальный уровень

При производстве информационного продукта исходный информационный ресурс в соответствии с поставленной задачей подвергается в определённой последовательности различным преобразованиям. Динамика этих преобразований отображается в протекающих при этом информационных процессах. Таким образом, информационный процесс – это процесс преобразования информации. В результате выполнения этого процесса информация может изменить и содержание, и форму представления, причём как в пространстве, так и во времени.

Фазы преобразования информации в информационной технологии достаточно многочисленны, и простое их перечисление может привести к потере ощущения целостности технологической системы («за деревьями не увидеть леса»). Однако если провести структуризацию технологии, выделив такие крупные структуры, как процессы и процедуры, то концептуальная модель базовой информационной технологии может быть представлена следующей схемой (рис.1).

Рис.1. Концептуальная модель ИТ

На этом рисунке в левой части даны блоки информационных процессов, в правой – блоки процедур. Блок в виде прямоугольника изображает процесс или процедуру, в которых преобладают ручные или традиционные операции. Овальная форма блоков соответствует автоматическим операциям. В верхней части схемы информационные процессы и процедуры осуществляют преобразование информации, имеющей ярко выраженное смысловое содержание. В этом случае говорят о преобразовании собственно информации. В нижней части схемы производится преобразование данных, т.е. информации представленной в машинном виде. На этом уровне преобладает синтаксический аспект информации.

Технология переработки информации начинается с формирования информационного ресурса, который после преобразований должен превратиться в информационный продукт. Формирование информационного ресурса (получение исходной информации) начинается с процесса сбора информации, которая должна в информационном плане отразить предметную область, т.е. объект управления или исследования (его характеристики, параметры, состояние и т.п.).

Собранная информация для её оценки (полнота, непротиворечивость, достоверность и т.д.) и последующих преобразований должна быть соответствующим образом подготовлена (осмыслена и структурирована, например, в виде таблиц). Затем информация может быть передана для дальнейшего преобразования традиционными способами (с помощью телефона, почты, курьера и т.п.), а может быть подвергнута процессу преобразования в машинные данные, т.е. процессу ввода.

Процессы сбора, подготовки и ввода в информационной технологии организационно-экономических систем по своей реализации являются в основном ручными (кроме процесса подготовки, который может быть частично автоматизирован). В процессе ввода информация преобразуется в данные, имеющие форму цифровых кодов, реализуемых на физическом уровне с помощью различных физических представлений (электрических, магнитных, оптических, механических и т.д.).

Следующие за вводом информационные процессы уже производят преобразование данных в соответствии с поставленной задачей. Эти процессы протекают в ЭВМ под управлением различных программ. В ходе преобразования данных можно выделить четыре основных информационных процессов и соответствующие им процедуры. Это процессы обработки, обмена, накопления данных и представления знаний.

Процесс обработки данных связан с преобразованием значений и структур данных, а также с их преобразованием в форму, удобную для человеческого восприятия, т.е. отображением. Отображенные данные – это уже информация. Процедуры преобразования данных осуществляются по определённым алгоритмам и реализуются в ЭВМ с помощью набора машинных операций. Процедуры отображения переводят данные из цифровых кодов в изображение (текстовое или графическое) или звук.

Информационный процесс обмена предполагает обмен данными между процессами информационной технологии. Из рис.1. видно, что процесс обмена связан взаимными потоками данных со всеми информационными процессами на уровне переработки данных. При обмене данными можно выделить два основных вида процедур. Это процедуры передачи данных по каналам связи и процедуры организации сети. Процедуры передачи данных реализуются с помощью операции кодирования-декодирования, модуляции-демодуляции, согласования и усиления сигналов. Процедуры организации сети включают в себя в качестве основных операции по коммутации и маршрутизации потоков данных (трафика) в вычислительной сети. Процесс обмена позволяет, с одной стороны, передавать данные между источником и получателем информации, а с другой – объединять информацию из многих источников.

Процесс накопления позволяет так преобразовать информацию в форме данных, что её удается длительное время хранить, постоянно обновляя, и при необходимости оперативно извлекать в заданном объеме и по заданным признакам. Процедуры процесса накопления, таким образом, состоят в организации хранения и актуализации данных. Хранение предполагает создание такой структуры расположения данных в памяти ЭВМ, которая позволяла бы быстро и не избыточно накапливать данные по заданным признакам и не менее быстро осуществлять их поиск.

В настоящее время ЭВМ два основных вида запоминающих устройств: оперативные (электронные) и внешние (на магнитных и оптических дисках). В процессе накопления данных важной процедурой является их актуализация. Под актуализацией понимается поддержание хранимых данных на уровне, соответствующем информационным потребностям решаемых задач в системе, где организована информационная технология. Актуализация данных осуществляется с помощью операций добавления новых данных к уже хранимым, корректировки данных и их удаления.

Процесс представления знаний включён в базовую информационную технологию как один из основных, поскольку высшим продуктом ТИ является знание. Формирование знания до недавнего времени являлось прерогативой человека. Однако оказать помощь человеку при решении неформализуемых или трудно формализуемых задач может автоматизированный процесс представления знаний. В этом процессе объединяются процедуры формализации знаний, их накопления в формализованном виде и формальной генерации (вывода) новых знаний на основе накопленных в соответствии с поставленной задачей.

Вывод нового знания – это эквивалент решения задачи, которую не удается представить в формальном виде. Таким образом, процесс представления знаний состоит из процедур получения формализованных знаний и процедур генерации новых знаний из полученных. К сожалению, практическая реализация процесса представления знаний с помощью ЭВМ ещё не достигла достаточно широкого применения в ИТ. Это связано как с продолжающимися поисками форм представления знаний в теории искусственного интеллекта, так и с практическими трудностями при создании баз знаний.

Базы данных. Системы управления базами данных (СУБД). Основные понятия

Цель любой информационной технологии – обработка данных об объектах реального мира. Информационным ядром, или, говоря иначе, внутренним носителем знаний о предметной области является БД. Поэтому рассмотрим более подробно понятие - база данных. В широком смысле слова:

БД – это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира, в какой – либо предметной области.

В этом определении новыми являются понятия – данные и предметная область. В свою очередь понятие данные базируется на определении информации.

Информация – это любые сведения, о каком- либо событии, процессе, явлении, объекте.

Данные – это информация, представленная в определенном виде, позволяющем автоматизировать её сбор, хранение и дальнейшую обработку человеком или информационным средством.

В свою очередь – под предметной областью понимают часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и, в конечном счете, автоматизации (примеры - вуз, завод, цех и т.д.).

Создавая БД, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием признаков. Сделать это возможно, только если данные структурированы.

Структурирование– это введение соглашений о способах представления данных.

Пример: Неструктурированные данные – это любой текстовый файл:

Личное дело № 16536, Сергеев Петр Иванович, дата рождения 1 января 1976г.; л/д № 16593, Петрова Анна Сергеевна, дата рожд. 15.04.1976г. и т.д.

После структуризации данные могут выглядеть следующим образом:

№ личного дела	Фамилия	Имя	Отчество	Дата рождения
	Сергеев Петрова	Петр Анна	Иванович Сергеевна	01.01.76 15.04.76

Итак, БД – поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.

В настоящее время действует Закон «О правовой охране программ для ЭВМ и баз данных» № 3523-1 от 23.09.92. В нем дано следующее определение базы данных: «База данных – это объективная форма представления и организации совокупности данных (например, статей, расчетов), систематизированных таким образом, чтобы эти данные могли быть найдены и обработаны с помощью ЭВМ».

БД – это единое хранилище данных, которое однократно определяется, а после этого многократно используется разными пользователями для удовлетворения возникающих многообразных потребностей в информации. В БД информация должна быть организована так, чтобы обеспечить минимальную долю её избыточности. Очевиден тот факт, что избыточность отсутствует там, где данные не повторяются. Однако в БД представить взаимосвязанную информацию как объединение нескольких отдельных файлов данных, полностью не перекрывающихся между собой, невозможно. Частичная избыточность информации необходима, но она должна быть минимизирована.

БД содержит не только данные по предметной области, но и описания этих данных т. н. метаданные. В совокупности описания всех данных образуют словарь данных, что обеспечивает независимость между программами и данными.

В БД должны храниться данные, логически связанные между собой. Для того чтобы данные можно было связать между собой, и связать так, чтобы эти связи соответствовали реально существующим в данной предметной области, последнюю подвергают детальному анализу, выделяя объекты (сущности).

Создание БД, её поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляется централизованно с помощью специального программного инструментария – системы управления базами данных (СУБД).

СУБД - это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания БД, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

Для того чтобы СУБД успешно справлялась со своими задачами, она должна обладать определёнными возможностями:

· СУБД включает язык определения данных, с помощью которого можно определить БД, её структуру, типы данных, а также средства задания ограничений для хранимой информации.

· СУБД позволяет вставлять, удалять, обновлять и извлекать информацию из БД посредством языка управления данными (языка запросов).

· большинство СУБД могут работать на компьютерах с разной архитектурой и под разными ОС.

СУБД предоставляет контролируемый доступ к БД с помощью:

· системы обеспечения безопасности, предотвращающей несанкционированный доступ к информации БД;

· системы поддержки целостности БД, обеспечивающей непротиворечивое состояние хранимых данных;

· системы управления параллельной работой приложений, контролирующей процессы их совместного доступа к БД;

· системы восстановления, позволяющей восстановить БД до предыдущего непротиворечивого состояния, нарушенного в результате аппаратного или программного обеспечения;

· доступного пользователям каталога, содержащего описание хранимой в БД информации.

ИКТехнологии

Вводная лекция

Цель занятия:

1. Познакомить с программой и задачами дисциплины «Информационные компьютерные технологии».

2. Изучить понятие информационной технологии (ИТ) и её связь с информационной системой (ИС).

3. Изучить структуру и состав обобщенной информационной технологии.

Учебные вопросы:

1. Предмет и задачи дисциплины.

2. Понятие информационной технологии. Современные компьютерные технологии, «облачные» технологии.

3. Связь информационных технологий и информационных систем.

Концептуальная модель базовой информационной технологии.