2.2.3. Физический уровень

Физический уровень информационной технологии представляет ее программно-аппаратную реализацию. Максимальное использование типовых технических средств и программного обеспечения существенно снижает затраты на создание и эксплуатацию ИТ. С помощью программно-аппаратных средств практически осуществляются базовые информационные процессы и процедуры в их взаимосвязи и подчинении единой цели функционирования.

Таким образом, и на физическом уровне ИТ рассматривается как система, причем большая система, в которой выделяется несколько крупных подсистем (рис.4): обработки данных, обмена данными, накопления данных, управления данными и представления знаний. С системой информационной технологии взаимодействуют пользователь и проектировщик системы.

Подсистема обработки данных выполняет свои функции с использованием электронных вычислительных машин различных классов. В настоящее время при создании автоматизированных информационных технологий применяются три основных класса ЭВМ:

• на верхнем уровне – большие универсальные ЭВМ (по зарубежной классификации, мэйнфреймы), способные накапливать и обрабатывать громадные объемы информации и используемые как главные ЭВМ;

• на среднем – абонентские вычислительные машины (серверы);

• на нижнем уровне – персональные компьютеры либо управляющие ЭВМ.

Обработка данных, т.е. их преобразование и отображение, производится с помощью программ решения задач в той предметной области, для которой создана информационная технология.

Подсистема обмена данными включает комплексы программ и устройств, позволяющих построить вычислительную сеть и осуществить по ней передачу и прием сообщений с необходимыми скоростью и качеством. Физическими компонентами подсистемы обмена служат устройства приема-передачи (модемы, усилители, коммутаторы, кабели, специальные вычислительные комплексы, осуществляющие коммутацию, маршрутизацию и доступ к сетям). Программными компонентами подсистемы являются программы сетевого обмена, реализующие сетевые протоколы, кодирование-декодирование сообщений и др.

Подсистема накопления данных реализуется с помощью банков и баз данных, организованных на внешних устройствах компьютеров и ими управляемых. В вычислительных сетях, помимо локальных баз и банков, организуются распределенные банки данных и распределенная обработка данных. Аппаратно-программными средствами этой подсистемы являются компьютеры различных классов с соответствующим программным обеспечением.

Подсистема представления знаний предназначена для автоматизированного формирования модели предметной области из ее фрагментов и модели решаемой информационной технологией задачи. На стадии проектирования информационной технологии проектировщик формирует в памяти компьютера модель заданной предметной области, а также комплекс моделей решаемых технологией задач. На стадии эксплуатации пользователь обращается к подсистеме знаний и, исходя из постановки задачи, выбирает в автоматизированном режиме соответствующую модель решения. После этого через подсистему управления данными включаются другие подсистемы информационной технологии. Реализация подсистем представления знаний производится, как правило, на персональных компьютерах, программирование которых осуществляется с помощью прологоподобных или алголоподобных языков. Состав и взаимосвязь подсистем в отсутствие в ИТ подсистемы представления знаний на рис.4 ограничены штриховой линией.

Подсистема управления данными организуется на компьютерах с помощью подпрограммных систем управления обработкой данных и организации вычислительного процесса, систем управления вычислительной сетью и систем управления базами данных. При больших объемах накапливаемой на компьютере и циркулирующей в сети информации на предприятиях, где внедрена информационная технология, могут создаваться специальные службы: администратор баз данных, администратор вычислительной сети и т.п.

На современном этапе комплекс технических и программных средств постоянно расширяется, что обусловлено расширением сферы ИТ и ее внедрением в различные информационные среды, включая мультимедиа.

Программное обеспечение информационных технологий неоднородно, часть программных средств относится к базовому программному обеспечению, без которого невозможна работа технических средств, другая часть – к прикладному программному обеспечению (рис.5).

В базовое программное обеспечение входят операционные системы для локальных компьютеров, сетевые операционные системы, управляющие работой серверов и сетью, а также сервисные средства. Тип операционной системы учитывает процессор компьютера, масштабы компьютерных сетей. К наиболее популярным операционным системам в мире относятся: операционная система Windows (95/98/NT/2000/XP), Unix, Solaris, OS/2, Linux и др. Сервисные средства используются для расширения функций операционных систем, обеспечения надежной работы технических средств и выполнения процедур обслуживания информационной системы и ее компонентов. Среди них выделим антивирусные программы, архиваторы файлов, утилиты для тестирования компьютеров, сетей, операционных систем, обслуживания файлов, дисков и т.п. К числу наиболее популярных в настоящее время антивирусных программ относятся: DrWeb, AVP (антивирус Касперского), Norton Antivirus и др. Архиваторы обеспечивают компактное представление файлов и дисков для целей передачи данных на другие компьютеры, создания страховых копий. Наиболее популярны архиваторы WinZip, WinRAR, WinARJ.

Утилиты различают по объектам: тестирование функциональных блоков компьютера, обслуживание машинных носителей, обслуживание файловой системы, администрирование компьютерных сетей. К числу наиболее популярных утилит относятся: SiSoft Sandra for Windows, Norton Utilities, Quarterdeck, WinProbe, Manifest и др.

Информационные технологии используют программное обеспечение общего назначения, не зависящее от типа ИС и содержания обрабатываемой информации. В первую очередь, это следующие офисные программы:

• СУБД для организации и управления БД;

• текстовый процессор для работы с текстовыми документами;

• процессор электронных таблиц для выполнения расчетов;

• пакет презентационной графики;

• Интернет-обозреватель для работы с информационными ресурсами глобальной сети.

Технические средства для информационных технологий современных ИС классифицируют следующим образом:

1. Средства сбора и регистрации информации:

• персональные компьютеры для ввода информации документов и запись на машинный носитель. При вводе информации применяются аппаратные и программные методы контроля достоверности, в том числе контроль на диапазон значений, контроль формата значений и др.;

• сканеры для автоматического считывания информации документов в виде графических символов, распознавания графических образов и преобразования в текст;

• автоматические датчики информации для формирования сигналов наступления контролируемых событий и их преобразования в цифровое представление.

2. Комплекс средств передачи информации (технические и программные средства компьютерных сетей):

• локальные вычислительные сети (ЛВС) ограниченного масштаба, с небольшими скоростями передачи данных, ограничением количества и местоположения пользователей;

• региональные вычислительные сети (РВС) расширенного масштаба, специализированного назначения, с относительно высокими скоростями передачи данных, расширением количества пользователей сети;

• глобальные вычислительные сети (ГВС), в том числе Интернет, для всемирных коммуникаций и создания информационных сообществ (например, пользователей информационных ресурсов Web, участников электронной коммерции, пользователей электронной почты, IP-телефонии и др.), с неограниченным кругом пользователей;

• Интранет (Intranet) – сети корпораций, предназначенные для использования на их предприятиях эффективных информационных технологий Интернета.

3. Средства хранения данных. Базы данных ИС хранятся на серверах БД, файловых серверах, локальных компьютерах. В качестве носителей информации используются магнитные (съемные, стационарные, переносные большой емкости), оптические (лазерные) и магнитооптические диски, диски DVD (цифровые видеодиски).

4. Средства обработки данных. Обработка информации в ИС выполняется с помощью следующих классов компьютеров:

• микрокомпьютеры, работающие автономно в виде персональных компьютеров либо в сети в качестве рабочих станций и оснащенные современными микропроцессорами (Intel, AMD, Cyrix и др.). Они имеют различную архитектуру (ряд IBM PC, Macintosh, DEC и др.). В эту же группу входят портативные компьютеры, которые приближаются по своим техническим характеристикам к «настольным» (Desk Top) персональным компьютерам;

• мини-компьютеры – машины среднего уровня по производительности и серверным возможностям (например, ряд машин PDP);

• большие и сверхбольшие компьютеры – машины специального применения в крупномасштабных ИС (например, ряд SUN).

5. Средства вывода информации. Для отображения и вывода информации используются видеомониторы, принтеры, графопостроители.