Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Калининградский государственный технический университет»

Кафедра систем управления и вычислительной техники

О.М. ТОПОРКОВА

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Конспект лекций для направлений подготовки

230100.62 «Информатика и вычислительная техника»

и

230700.62 «Прикладная информатика»

Калининград

2014

Оглавление

Оглавление 2

Введение 4

Глава 1. Структура информационного процесса 7

1.1. Извлечение информации 7

1.1.1. Формирование данных 9

1.1.1.1. Иерархическая классификация 9

1.1.1.2. Фасетная классификация 11

1.1.2. Регистрация данных 12

1.1.2.1. Регистрационные методы кодирования 13

1.1.2.2. Классификационные методы 14

1.1.3.Восприятие информации 15

1.1.3.1. Первичное восприятие и измерение информации 16

1.1.3.2. Анализ результатов первичного восприятия и измерения 16

1.1.3.3. Распознавание символов 17

1.2. Транспортирование информации 17

1.2.1. Процедуры передачи данных 17

1.2.1.1. Модуляция и демодуляция сигнала 19

1.2.1.2. Уплотнение сигнала и выделение уплотненного сигнала 23

1.2.2. Процедуры организации сети 24

1.2.2.1. Компьютерные сети 24

1.2.2.2. Топология сетей 26

1.2.2.3. Методы передачи данных в сетях 29

1.2.2.4. Организация обмена информацией в сети 33

1.3. Обработка информации 34

1.3.1. Виды программного обеспечения компьютера 34

1.3.1.1. Общее программное обеспечение 34

1.3.1.2. Пакеты прикладных программ 36

1.3.1.3. Инструментарий технологии программирования 36

1.3.2. Технология разработки прикладного ПО 38

1.3.2.1. Технология программирования 39

1.3.3. Режимы обработки данных 42

1.4. Представление информации 43

1.4.1. Устройства вывода на электронный носитель 43

1.4.1.1. Мониторы, использующие ЭЛТ 43

1.4.1.2. Жидкокристаллические мониторы 44

1.4.1.3. Плазменные мониторы 45

1.4.2. Устройства вывода на бумажный носитель 45

1.4.2.1. Технология формирования цвета 46

1.4.2.2. Струйная технология 47

1.4.2.3. Электрографическая технология 48

1.5. Хранение информации 49

1.5.1. Технологии хранения информации 49

1.5.2. Защита данных 52

1.5.2.1. Замки и ключи 53

1.5.2.2. Таблицы управления доступом 54

1.5.2.3. Протоколирование и аудит 55

1.5.2.4. Экранирование 55

1.5.2.5. Криптография 55

1.5.2.6. Обеспечение достоверности данных 55

1.5.2.7. Управление параллелизмом 56

1.5.2.8. Восстановление данных 56

1.5.2.9. Защита от вирусов 56

Глава 2. Понятие, эволюция и классификация информационных технологий 59

2.1. Определение информационных технологий 59

2.2. Эволюция информационных технологий 61

2.2.1. Поколения компьютеров 61

2.2.1.1. Проект ЭВМ пятого поколения 65

2.2.2. Этапы развития ИТ 67

2.3. Понятие платформы 69

2.4. Классификация ИТ 70

Глава 3. Базовые информационные технологии управления 76

3.1. Информационные технологии обработки данных 76

3.2. Информационные технологии управления 77

3.3. Информационные технологии автоматизации офисной деятельности 78

3.4. Информационные технологии поддержки принятия решений 80

3.5. Информационные технологии экспертных систем 84

Заключение 87

Введение

Информационная технология (ИТ) возникла на Земле несколько миллионов лет назад вместе с первыми приемами общения - нечленораздельными звуками, мимикой, жестами, прикосновениями, наскальными рисунками и другими сигналами наших далеких предков.

По возможности фиксации информации на материальных носителях выделяют следующие фазы эволюции ИТ в обществе – добумажная, бумажная, безбумажная.

ИТ добумажной фазы обеспечивала лишь обмен информацией между индивидами и включала такие приемы фиксации информации как запись на камне, папирусе (с III тысячелетия до н.э.), пергаменте (с III в. до н.э.). Вместе с возникновением речи около 100 тыс. лет назад возникла возможность накопления информации, пока что индивидуального, в памяти человека. Возникновение письменности 5-6 тысячелетий назад дает человечеству уже коллективную, или общественную, память. Письменность позволила реализовать полный набор процессов циркуляции и переработки информации: сбор, передачу, переработку, хранение и выдачу.

Бумажная фаза началась с Х в., когда бумага (изобретена в Китае во II в.) стала объектом промышленного производства в странах Европы. Мощным толчком к развитию информационных технологий послужило книгопечатание (середина XV в.), позволившее тиражировать информацию. С расширением торговли и ремесел появились городские почты, с XV в. - частная почта (Западная Европа), в XVI—XVII вв. - централизованная королевская почта (Франция, Швеция, Англия и другие страны). Благодаря этим стабильным коммуникациям в информационную деятельность вовлекается большое число людей, и она охватывает крупные регионы. Центрами хранения и передачи информации становятся первые университеты Италии, затем Франции, Германии, Англии. По существу это стало началом нового научно-технического этапа в естествознании. Главным качественным содержанием ИТ стало рождение систем научно-технической терминологии в основных отраслях знаний, а количественным – выпуск многотиражных книг, журналов, газет, географических карт, технических чертежей, а также первых энциклопедий - своего рода стационарных информационно-поисковых систем на алфавитной основе.

Рассмотренные ИТ использовали «ручной» инструментарий (перо, бумага) и безмашинные коммуникации («ручная» почта, посыльный и т.п.). ИТ были нацелены на формирование информации, т.е. представление ее в нужной форме.

Новый этап в развитии ИТ, связанный с технической революцией конца XIX в., характеризуется созданием почтовой связи как формы стабильных международных коммуникаций (Всеобщий почтовый союз с 1874 г. и Всемирная почтовая конвенция с 1878 г.), изобретением фотографии (с 1839 г.), изобретением телеграфа (1832 г.), телефона (1876 г.), радио (1895 г.), кинематографа (1895 г.), а позднее - беспроводной передачи изображения (1911 г.) и промышленного телевидения (с конца 20-х годов). Данный этап характеризуется «механическими» технологиями с инструментарием в виде механических пишущих машинок, телефона, фонографа, более современных методов доставки почты – «механическая» почта. Здесь обеспечивались более удобные формы представления информации.

С 20-го века началась безбумажная фаза. Изобретение ЭВМ (середина 20-го века), цифровых систем связи и компьютерных сетей, создание первого ПК и его распространение именно в качестве инструментального средства накопления, преобразования и передачи информации позволили новым, автоматизированным ИТ внедриться практически во все области человеческой деятельности.

В развитии информационных коммуникаций наступил период создания общемировой системы сосредоточения, хранения и быстродействующей передачи информации в наиболее удобной для пользователей форме. Это превратило информацию в движущую силу технического, социального и экономического прогресса, определило ей ведущую роль на этапе современной технологической революции, которая придает ИТ форму интеллектуальной индустрии. Информация превращается в один из наиболее ценных по содержанию и массовых по форме продуктов цивилизации, потребителем которой становится все человечество.

Обобщая приведенные данные, можно сказать, что в истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций - преобразований общественных отношений из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации. Следствием подобных преобразований являлось приобретение человеческим обществом нового качества:

1 революция (до н.э.) - изобретение письменности, что привело к гигантскому качественному и количественному скачку. Появилась возможность передачи знаний от поколения к поколению.

2 революция (середина XV в.) - изобретение книгопечатания, которое радикально изменило индустриальное общество, культуру, организацию деятельности.

3 революция (конец XIX в.) - изобретение электричества, благодаря которому появились телеграф, телефон, радио, позволяющие оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме.

4 революция (70-е гг. XX в.) - изобретение микропроцессорной технологии и появление персонального компьютера. Она позволила перейти от механических и электрических средств преобразования информации к электронным, миниатюризировать все узлы, устройства, приборы, машины, создать программно-управляемые устройства и процессы. Эта информационная революция выдвигает на первый план новую отрасль – информационную индустрию, связанную с производством технических средств, методов, технологий для производства новых знаний. Важнейшими составляющими информационной индустрии становятся все виды ИТ, особенно телекоммуникации. Современная ИТ опирается на достижения в области компьютерной техники и средств связи.

Параллельно с развитием техники и технологий в обществе возникала потребность в изменении средств и инструментов для работы с информацией. Настоящее время характеризуется огромными потоками информации, циркулирующей в обществе. Так, например, общая сумма знаний менялась вначале очень медленно, но уже с 1900 г. она удваивалась каждые 50 лет, к 1950 г. удвоение происходило каждые 10 лет, к 1970 г. - каждые 5 лет, с 1990 г. – ежегодно. Как результат наступает информационный кризис, который имеет следующие проявления:

1. появляются противоречия между ограниченными возможностями человека по восприятию и обработке информации и существующими мощными потоками и массивами хранящейся информации;

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

3. возникают определенные экономические, политические и другие социальные барьеры, которые препятствуют распространению информации. Например, по причине соблюдения секретности часто необходимой информацией не могут воспользоваться работники разных ведомств.

Помимо того, что растут объемы информации, она становится одним из самых важных и дорогих видов ресурсов – информационным ресурсом. Это проявляется в том, что основная часть трудового населения переходит из сферы производства материальных благ в сферу информационного производства, например, в настоящее время в США в области обработки информации занято до 90% населения. Отличительными особенностями информационного ресурса являются следующие:

• он оказывается основой развития наукоемкого производства, результаты которого проявляются в изделиях, превышающих по своим параметрам мировые образцы;

• он может проявляться в виде не овеществленной продукции, т.е. в лицензиях, патентах, программных продуктах, методах и моделях, типовых алгоритмах обработки информации и структурах данных, технологиях;

• это единственный вид ресурса, который, увеличиваясь и качественно совершенствуясь, содействует наиболее рациональному и эффективному использованию всех остальных ресурсов, а иногда и созданию новых.

Внедрение ЭВМ в различные сферы деятельности послужило началом нового эволюционного процесса, называемого информатизацией, в развитии человеческого общества, находящегося на этапе индустриального развития. Таким образом, начало формироваться информационное общество. Создание такого общества стало политической, экономической и культурной целью большинства субъектов экономики. Для этого разрабатываются национальные стратегические программы, международные, региональные, национальные и местные проекты.

Информационное общество – общество, в котором большинство работающих занято производством, хранением, переработкой и реализацией информации, особенно высшей ее формы – знаний. Его характерные черты:

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

2. обеспечен приоритет информации по сравнению с другими ресурсами;

3. главной формой развития становится информационная экономика;

4. в основу общества закладываются автоматизированные генерация, хранение, обработка и использование знаний с помощью новейшей информационной техники и технологии;

5. ИТ приобретает глобальный характер, охватывая все сферы социальной деятельности человека;

6. формируется информационное единство всей человеческой цивилизации;

7. реализуются оптимальные принципы управления обществом, воздействия на окружающую среду.

Таким образом, ИТ – совокупность методов и средств получения, обработки, представления информации, направленных на изменение ее состояния, свойств, формы, содержания и осуществляемых в интересах пользователей. ИТ осуществляют переход от рутинных к промышленным методам и средствам работы с информацией, обеспечивая ее рациональное и эффективное использование в соответствии с закономерностями того объекта, где развивается ИТ.