Informatika_2-y_semestr

Информатика 2012г.

1

Информатизация общества

Информатизация обеспечит переход общества от индустриального этапа развития к информационному этапу. В истории развития цивилизации было несколько информационных революций:

-первая связана с изобретением письменности т.е. появилась возможность передачи знаний от поколения к поколению;

-вторая (середина XVI века) – изобретение книгопечатания;

-третья (конец XIX века) – изобретение электричества. Появились телефон, радио, телеграф позволяющие оперативно передавать и накапливать информацию;

-четвертая (70-е годы XX века) – изобретение микропроцессорной технологии и появление персонального компьютера.

Свершились три фундаментальные инновации:

-переход от электрических и механических средств преобразования информации к электронным средствам;

-миниатюризация всех узлов, устройств, приборов и машин;

-создание программно-управляемых устройств и процессов.

Были созданы информационные технологии (ИТ).

Информационные технологии – процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.

Телекоммуникация – дистанционная передача данных на базе компьютерных сетей и современных технических средств связи.

Материальной и технологической базой информационного общества станут системы на базе компьютерной техники и компьютерных сетей, информационных технологий, телекоммуникационной связи.

Информационное общество – общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно ее высшей формой – знанием. Характерные черты информационного общества:

-решена проблема информационного кризиса т.е. разрешено противоречие между информационной лавиной и информационным голодом;

-обеспечен приоритет информации по сравнению с другими

ресурсами;

-главной формой развития станет информационная экономика;

-информационные технологии приобретут глобальный характер, охватывая все сферы социальной деятельности человека;

-формируется информационное единство всей человеческой цивилизации.

Опасные тенденции:

-большое влияние на общество средств массовой информации;

-информационные технологии могут разрушить частную жизнь людей и организаций;

Информатика 2012г.

2

-проблема качественной и достоверной информации;

-многим людям трудно адаптироваться к среде информационного общества.

Деятельность людей все больше зависит от их информированности и способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Отыскание рациональных решений в любой сфере требует обработки больших объемов информации. Выгоднее стало создать новый материальный продукт, нежели вести розыск аналога, выполненного ранее. Большие потоки обусловлены:

-большим ростом числа документов, отчетов в которых излагаются результаты научных исследований и опытно-конструкторских работ;

-постоянно увеличивающимся числом периодических изданий по разным областям человеческой деятельности;

-появление разнообразных данных, записываемых обычно на магнитную ленту и поэтому не попадающих в сферу деятельности системы коммуникации.

Как результат – наступает информационный кризис (взрыв), который имеет следующие проявления:

-противоречия между ограниченными возможностями человека по восприятию и переработке информации и существующими потоками информации. Так общая сумма знаний менялась очень медленно, но с 1900 года она удваивалась каждые 50 лет, с 1950 года каждые 10 лет, с 1970 года – уже каждые 5 лет, с 1990 года – ежегодно;

-существует большое количество избыточной информации, которая затрудняет восприятие полезной для потребителя информации;

-возникают определенные барьеры которые препятствуют распространению информации.

Накоплены огромные информационные потенциалы, и люди могут ими в полном объеме.

Информатизация общества – организованный социальноэкономический и научно-технический процесс создания оптимальных условий для удовлетворения информационных потребностей и реализации прав граждан, органов государственной власти, органов местного самоуправления, организаций, общественных объединений на основе формирования и использования информационных ресурсов (Федеральный закон «Об информации, информатизации и защите информации).

Информация и ее свойства

Термин информация происходит о латинского слова informatio, что означает разъяснение, осведомление, изложение.

Информация – сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состояниях, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Данные – это признаки или записанные наблюдения, которые по каким либо причинам не используются, а только хранятся.

Информатика 2012г.

3

При работе с информацией всегда имеется источник и потребитель (получатель информации). Пути и процессы, обеспечивающие передачу сообщения от источника информации к ее потребителю, называют информационными коммуникациями.

Адекватность информации – это определенный уровень соответствия созданного с помощью полученной информации образа реальному объекту, процессу, явлению и т.п. Адекватность информации выражается в трех формах.

Синтаксическая адекватность – отображает формально-структурные характеристики информации, не затрагивая ее смыслового содержания. Учитывается тип носителя и способы представления информации, надежность и точность преобразования этих кодов и т.п.

Семантическая адекватность (смысловая) – определяет степень соответствия образа объекта и самого объекта. Служит для формирования понятий и представлений, выявления смысла, содержания информации и ее обобщения.

Прагматическая (потребительская) адекватность – отражает отношение информации и ее потребителя, соответствие информации цели управления, которая на ее основе реализуется. Отражает ценность информации, ее полезность.

Меры информации и ее качество

Для измерения информации есть два параметра: количество информации I и объем данных Vg . Каждой форме адекватности информации соответствует своя мера:

Объем данных Vg измеряет количество символов (разрядов) в сообщении. В двоичной системе счисления единица измерения – бит, в десятичной дит (десятичный разряд).

Информатика 2012г.

4

Количество информации I – на синтаксическом уровне не определяется, а связано с понятием состояния системы (энтропией системы). Зависит от количества всевозможных состояний системы и чем их больше вероятность получения количества информации меньше.

Коэффициент (степень) информативности (лаконичности):

=

Величина Y изменяется от нуля до единицы.

Для смыслового содержания информации используется понятие тезаурус. Тезаурус – это совокупность сведений, которыми располагает пользователь или система. Между смысловым содержанием S и тезаурусом пользователя Sp изменяется количество информации Ic.

Sp→0 пользователь не воспринимает, не понимает поступающую информацию.

Sp→∞ пользователь все знает, и поступающая информация ему неи нужна. Максимальная количество информации Ic пользователь приобретает при согласовании смыслового содержания S со своим тезаурусом Sp.

Показатели качества информации:

Репрезентативность связана с правильностью отбора и формирования адекватного отражения свойств объекта и строится на следующих положениях:

-правильность концепции, на базе которой сформировано исходное понятие;

-обоснованность отбора существенных признаков и связей отображаемого явления.

Содержательность – отражает семантическую емкость

=

с увеличением содержательности растет семантическая пропускная способность информационной системы.

Информатика 2012г.

5

Достаточность (полнота) – означает, что информация содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав. Понятие достаточности связано с ее смысловым содержанием (семантикой).

Доступность – информация воспринимается пользователем. Достигается это согласованием ее семантической формы с тезауросом пользователя.

Актуальность – определяется степенью сохранения ценности информации для управления и зависит от динамики ее изменения и характеристик.

Точность – определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т.п.

Для информации известны четыре классификационных понятия точности:

-формальная точность, измеряется значением единицы младшего разряда

числа;

-реальная точность, определяется значением единицы последнего разряда

числа;

-максимальная точность, которую можно получить в конкретных условиях функционирования системы;

-необходимая точность, определяемая функциональным назначением показателя.

Устойчивость – способность информации реагировать на изменение исходных данных без нарушения необходимой точности.

Информатика 2012г.

6

Компьютерные сети. Основные понятия

Компьютерная (вычислительная) сеть – совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.

Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Абонентами могут быть отдельные ЭВМ, комплексы ЭВМ, терминалы, станки с ЧПУ и т.д.

Станция – аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приемом информации.

Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая среда. Физическая передающая среда – линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных.

Иерархия компьютерных сетей

Вычислительные сети классифицируются:

-глобальные сети (WAN-Wide Area Network);

-региональные сети (MAN – Metropolitan Area Network);

-локальные сети (LAN – Local Area Network).

WAN – абоненты расположены в разных странах, на разных континентах.

Локальные вычислительные сети

Наиболее распространенные сети. Любую ЛВС рассматривают как совокупность серверов и рабочих станций.

Сервер – компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами.

Информатика 2012г.

7

Рабочая станция – персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам.

ЛВС делятся на одноранговые и сеть с выделенным сервером. Одноранговая сеть – операционная система распределена по всем станциям, пользователю доступны все устройства подключенные к другим станциям. Достоинство низкая стоимость и высокая надежность. Недостатки:

-сложность управления сетью;

-сложность защиты информации;

-трудность обновления и изменения программного обеспечения. Сеть с выделенным сервером – один компьютер выполняет функции

хранения данных, управления и сервис. Достоинства:

-надежная система защиты информации;

-высокое быстродействие;

-отсутствие ограничений на число рабочих станций;

-простота управления;

Недостатки:

-высокая стоимость сервера;

-зависимость от быстродействия и надежности сервера;

-меньшая гибкость.

В качестве физической передающей среды в ЛВС используют витую пару скорость до 1Мбит/c, коаксиальный кабель скорость до 50 Мбит/с, оптоволоконный кабель скорость свыше 50 Мбит/с.

Топология локальных вычислительных сетей

Топология ЛВС – усредненная геометрическая схема соединения узлов

сети.

Узел любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети.

Топологии одноранговых сетей это сеть кольцевой топологии и сеть шинной топологи.

Рис. Сеть кольцевой топологии Каждый узел ретранслирует посланное сообщение. Используется

последовательная дисциплина. Недостаток низкая скорость и надежность ЛВС.

Информатика 2012г.

8

Узел 1

Узел 2

Узел 3

Узел 4

Узел 5

Узел 6

Узел 7

Рис. Сеть шинной топологии Дисциплина обслуживания параллельная. Устойчива к неисправности

отдельных узлов. Наиболее распространенная топологи ЛВС. Топология сети с выделенным сервером:

Рис. Сеть звездообразной топологии.

Метод доступа к передающей среде – метод, обеспечивающий выполнение совокупности правил, по которым узлы получают доступ к ресурсам. Есть два основных класса методов доступа: детерминированный и недетерминированный.

При детерминированном – передающая среда распределяется с помощью специального механизма управления. Например метод опроса и метод передачи прав при звездообразной технологии.

Для кольцевой технологии используется маркер. Маркер служебное сообщение определенного формата, в которое абоненты сети могут помещать свои информационные пакеты. Маркер циркулирует по кольцу.

Недетерминированные – случайные методы доступа – предусматривают конкуренцию всех узлов сети за право передачи и используются в шинной топологии.

Для получения доступа к большим информационным ресурсам ЛВС соединяются между собой. (мост, маршрутизатор, шлюз).

Мост – устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи данных.

Маршрутизатор или роутер – устройство соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Задача устройства – отправить сообщение в нужную сеть.

Информатика 2012г.

9

Шлюз – устройство, позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия.

Характеристики процесса передачи данных

Любая коммуникационная сеть включает следующие основные компоненты: передатчик, сообщение, средства передачи и приемник.

Передатчик – устройство, являющееся источником данных. Приемник – устройство, принимающее данные. Сообщение – цифровые данные определенного формата,

предназначенного для передачи.

Средства передачи – физическая передающая среда и специальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщения.

Существует три режима передачи:

Симплексный – передача данных только в одном направлении. Полудуплексный – попеременная передача информации, когда приемник

и передатчик последовательно меняются местами.

Дуплексный режим – одновременная передача и прием сообщений. Синхронизация данных – согласование различных процессов во времени.

В системах передачи данных используют два способа передачи данных: синхронный и асинхронный.

Синхронная передача данных

Синхронная передача – высокоскоростная и почти безошибочная, требует дорогостоящего оборудования.

Асинхронная передача – каждый байт ограничивается стартовыми и стоповыми битами, что несколько снижает скорость передачи данных.

Информатика 2012г.

10

Асинхронная передача не требует дорогостоящего оборудования, широко применяется в ЛВС.

Аппаратная реализация передачи данных

Существует два способа передачи информации по физической передающей среде: цифровой и аналоговый способы.

При цифровом или узкополосном способе передачи данные передаются в естественном виде на единой частоте. Длина линии не более 1000 м и скорость до 50 Мбит/с. Применяется для локальных вычислительных сетей.

Рис. Передаваемый байт

Рис. Сигнал в канале связи

Аналоговый способ обеспечивает широкополосную передачу за счет использования в одном канале сигналов различных несущих частот. Сигнал несущей частоты описывается уравнением

X=Xm*sin(ω *t+φ)

где: Xm – амплитуда колебаний; ω – частота колебаний;

t – время;

φ – начальная фаза колебаний.

Можно предложить три способа управления (модуляции): амплитудный, частотный, фазовый. Каждый из способов реализуется изменением соответствующего параметра. Наиболее сложной является частотная модуляция.

В сетях высокого уровня применяется широкополосная передача т. е. работа большого числа абонентов на одном канале, по своей частоте у каждого пользователя.

Техническое устройство, выполняющее сопряжение ЭВМ с каналом связи называется адаптером или сетевым адаптером.

Мультиплексор передачи данных – устройство сопряжения ЭВМ с несколькими каналами связи.

Модем – устройство, выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приеме в ЭВМ из канала связи.

Концентратор – устройство, коммутирующее несколько каналов связи на один путем частотного разделения.

В ЛВС, где физическая передающая среда представляет кабель, для увеличения протяженности сети используют – повторитель.