Виды информационных процессов. Принципы получения, хранения, обработки, использования информации

Действия, выполняемые с информацией, называются информационными процессами.

Информационные процессы - процессы передачи, накопления и переработки информации в общении людей, в живых организмах, технических устройствах и жизни общества. Информация передается в виде сообщений, определяющих форму и представление передаваемой информации. Примерами сообщений являются музыкальное произведение; телепередача; команды регулировщика на перекрестке; текст, распечатанный на принтере; данные, полученные в результате работы составленной вами программы, и т.д.

Информационные процессы можно разложить на составляющие:

1. Сбор и хранение.

2. Получение и передачу.

3. Обработку.

4. Поиск.

5. Использование информации.

Передача информации всегда двусторонний процесс: есть источник и есть приемник информации. Источник передает (отправляет) информацию, а приемник ее получает (воспринимает). Читая книгу или слушая учителя, ученик является приемником информации. Сообщение от источника к получателю передается посредством какой-либо среды – канала связи. Передача может происходить непосредственно при разговоре между людьми, через переписку, с помощью технических средств связи.

Получение – восприятие различных свойств объектов, явлений и процессов. Процесс обработки информации связан с получением новой или изменением формы или структуры данной информации; осуществлением поиска информации на внешних носителях.

Носитель информации – среда для записи и хранения информации.

Поиск – извлечение хранимой информации.

Методы поиска:

1. Непосредственное наблюдение.

2. Общение со специалистами по интересующему вопросу.

3. Чтение соответствующей литературы.

4. Просмотр видео, телепрограмм.

5. Прослушивание радиопередач и аудиокассет.

6. Работа в архивах и библиотеках.

7. Запрос к информационным системам, базам и банкам компьютерных знаний.

Обработка информации – преобразование информации из одного вида в другой, производимое по строгим формальным правилам.

Человеку почти непрерывно приходится заниматься обработкой информации. Вот несколько вариантов обработки:

1. Получение новой информации из данной путем математических вычислений или логических рассуждений (например, решение математической задачи, раскрытие следователем по собранным уликам).

2. Изменение формы представления информации +без изменения ее содержания (например, перевод текста с одного языка на другой, шифровка (кодирование) текста).

3. Упорядочение (сортировка) информации (например, упорядочение списков класса в алфавитном прядке по фамилиям учеников, упорядочение расписания поездов по времени отправления).

4. Поиск нужной информации в некотором информационном массиве (например, поиск номера телефона в телефонной книге, поиск перевода иностранного слова в словаре, поиск сведений о рейсе самолета в расписаний аэропорта).

5. Замена одной буквы на другую в тексте; замена нулей на единицу, а единиц на нули в последовательности битов; сложение двух чисел, когда из информации, представляющей слагаемые, получается результат – сумма.

Слова «обработка информации», таким образом, вовсе не подразумевает восприятие информации или ее осмысление. ЭВМ-всего лишь машина и способна только к технической, машинной обработке информации. Конечно, технические преобразования информации обычно производятся с целью достижения некоторого осмысленного эффекта. Обработка информации на ЭВМ обычно состоит в выполнении огромного количества такого рода элементарных, технических операции.

Хранение - способ распространения информации в пространстве и времени. Человек хранит информацию в собственной памяти (внутренняя, оперативная информация) и на внешних носителях: бумаге, магнитной ленте (внешняя информация). Наша внутренняя память не всегда надежна. Человек нередко что–то забывает. Информация на внешних носителях хранится дольше, надежнее. Именно с помощью внешних носителей люди передают свои знания из поколения в поколение.

18. ПРОТОКОЛ HTTP. WWW-ТЕХНОЛОГИЯ. ГИПЕРТЕКСТОВЫЕ ДОКУМЕНТЫ. HTML-ТЕХНОЛОГИЯ. ТЕГИ.[56]

ПРОТОКОЛ HTTP (HyperText Transfer Protocol — «протокол передачи гипертекста») — протокол прикладного уровня передачи данных в первую очередь в виде текстовых сообщений. Основой HTTP является технология «клиент-сервер», то есть предполагается существование потребителей (клиентов), которые инициируют соединение и посылают запрос, и поставщиков (серверов), которые ожидают соединения для получения запроса, производят необходимые действия и возвращают обратно сообщение с результатом.

HTTP в настоящее время повсеместно используется во Всемирной паутине для получения информации с веб-сайтов. В 2006 году в Северной Америке доля HTTP-трафика превысила долю P2P-сетей и составила 46%, из которых почти половина — это передача потокового видео и звука[1].

Основным объектом манипуляции в HTTP является ресурс, на который указывает URI (англ. Uniform Resource Identifier) в запросе клиента. Обычно такими ресурсами являются хранящиеся на сервере файлы, но ими могут быть логические объекты или что-то абстрактное. Особенностью протокола HTTP является возможность указать в запросе и ответе способ представления одного и того же ресурса по различным параметрам: формату, кодировке, языку и т.д. Именно благодаря возможности указания способа кодирования сообщения клиент и сервер могут обмениваться двоичными данными, хотя данный протокол является текстовым.

Структура протокола

HTTP — протокол прикладного уровня, аналогичными ему является FTP и SMTP. Обмен сообщениями идёт по обыкновенной схеме «запрос-ответ». Для идентификации ресурсов HTTP использует глобальные URI. В отличие от многих других протоколов, HTTP не сохраняет своего состояния. Это означает отсутствие сохранения промежуточного состояния между парами «запрос-ответ». Компоненты, использующие HTTP, могут самостоятельно осуществлять сохранение информации о состоянии, связанной с последними запросами и ответами. Браузер, посылающий запросы, может отслеживать задержки ответов. Сервер может хранить IP-адреса и заголовки запросов последних клиентов.

Каждое HTTP-сообщение состоит из трёх частей, которые передаются в указанном порядке:

1.Стартовая строка (англ. Starting line) — определяет тип сообщения;

2.Заголовки (англ. Headers) — характеризуют тело сообщения, параметры передачи и прочие сведения;

3.Тело сообщения (англ. Message Body) — непосредственно данные сообщения.

Заголовки и тело сообщения могут отсутствовать, но стартовая строка является обязательным элементом, так как указывает на тип запроса/ответа. Исключением является версия 0.9 протокола, у которой сообщение запроса содержит только стартовую строку, а сообщения ответа только тело сообщения.

WWW ( World Wide Web) — служба прямого доступа, требующая полноценного подключения к Интернету и позволяющая интерактивно взаимодействовать с представленной на web-сайтах информацией. Это самая современная и удобная служба Интернета. Она основывается на принципе гипертекста и способна представлять информацию, используя все возможные мультимедийные ресурсы: видео, аудио, графику, текст и т. д. Взаимодействие осуществляется по принципу клиент-сервер с использованием протокола передачи гипертекста (Hyper Text Transfer Protocol, HTTP). С помощью протокола HTTP служба WWW позволяет обмениваться документами в формате языка разметки гипертекста — HTML (Hyper Text Markup Language), который обеспечивает надлежащее отображение содержимого документов в браузерах пользователей. Принцип гипертекста, лежащий в основе WWW, состоит в том, что каждый элемент HTML-документа может являться ссылкой на другой документ или его часть, при этом документ может ссылаться как на документы на этом же сервере, так и на других серверах Интернета. Ссылки WWW могут указывать не только на документы, свойственные службе WWW, но и на прочие службы и информационные ресурсы Интернета. Более того, большинство программ-клиентов WWW — браузеров (browsers), обозревателей, или навигаторов, не просто понимают такие ссылки, но и являются программами-клиентами соответствующих служб: FTP, сетевых новостей Usenet, электронной почты и т. д. Таким образом, программные средства WWW являются универсальными для различных служб Интернета, а сама информационная система WWW выполняет по отношению к ним интегрирующую функцию.

Необходимо подчеркнуть, что Интернет и WWW это не тождественные понятия. Узкое определение Интернета представляет его как взаимосвязь компьютерных сетей на базе семейства протоколов TCP/IP, в пространстве которой становится возможным функционирование протоколов более высокого уровня, в том числе протокола передачи гипертекста (HTTP) — протокола World Wide Web, гипертекстового сервиса доступа к удаленной информации. Кроме World Wide Web, на этом уровне (он называется прикладным или уровнем приложений) действуют и другие протоколы, например электронной почты (РОРЗ, SMTP, IMAP), общения в режиме реального времени (IRC) и групп новостей (NNTP). Язык наращиваемой разметки (XML) Язык наращиваемой разметки XML (Extensible Markup Language) предоставляет формат для описания структурированных данных. Это позволяет более точно объявлять содержимое и получать более значимые результаты поиска на нескольких платформах. Кроме того, XML делает возможным создание нового поколения веб-приложений для просмотра данных и управления ими.

Сам по себе стандарт XML является очень обобщенным форматом данных, он создан консорциумом, состоящим из многих компаний. В него вошло очень много различных концепций и идей, подчас довольно далеких друг от друга. Это направленность одновременно и на размеченный текст (на чем основан XHTML), и на хранение структурированных данных (где наличие и атрибутов, и вложенных тегов является избыточным; пустые текстовые поля и концы строк также лишь усложняют жизнь разработчикам программ). Стандарт XML-схемы постигла та же участь – одну и ту же схему можно писать разными способами: например, тип элемента можно указывать через механизм типов или с помощью ссылки на другой элемент.

19. ГЛОБАЛЬНЫЕ СЕТИ WAN – НАЗНАЧЕНИЕ, СТРУКТУРА И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ WAN. ОБОРУДОВАНИЕ WAN-СЕТЕЙ. ТОПОЛОГИИ СЕТЕЙ.[53]

Глобальные сети WAN

Глобальная сеть (wide area network, WAN) охватывает значительную географическую область, часто целую страну или даже континент. Она объединяет маши­ны, предназначенные для выполнения программ пользователя (то есть приложе­ний). Мы будем следовать традиционной терминологии и называть эти машины хостами. Хосты соединяются коммуникационными подсетями, называемыми для краткости просто подсетями. Хосты обычно являются собственностью клиентов (то есть просто клиентскими компьютерами), в то время как коммуникационной подсетью чаще всего владеет и управляет телефонная компания или поставщик услуг Интернета. Задачей подсети является передача сообщении от хоста хосту, подобно тому как телефонная система переносит слова от говорящего слушаю­щему. Таким образом, коммуникативный аспект сети (подсеть) отделен от при­кладного аспекта (хостов), что значительно упрощает структуру сети.

В большинстве глобальных сетей подсеть состоит из двух раздельных компонен­тов: линий связи и переключающих элементов. Линии связи, также называемые каналами или магистралями, переносят данные от машины к машине. Переклю­чающие элементы являются специализированными компьютерами, используемы­ми для соединения трех или более линий связи. Когда данные появляются на входной линии, переключающий элемент должен выбрать выходную линию — дальнейший маршрут этих данных. В прошлом для названия этих компьютеров не было стандартной терминологии. Сейчас их называют маршрутизаторами (router).

Следует также сделать замечание по поводу термина «подсеть» (subnet). Из­начально его единственным значением являлся набор маршрутизаторов и линий связи, используемый для передачи пакета от одного хоста к другому. Однако спустя несколько лет этот термин приобрел второй смысл, связанный с адресацией в се­ти. Таким образом, имеется некая двусмыслен­ность, связанная с термином «подсеть».

Большинство глобальных сетей содержат большое количество кабелей или телефонных линий, соединяющих пару маршрутизаторов. Если какие-либо два маршрутизатора не связаны линией связи напрямую, то они должны общаться при помощи других маршрутизаторов. Когда пакет посылается от одного мар­шрутизатора другому через несколько промежуточных маршрутизаторов, он по­лучается каждым промежуточным маршрутизатором целиком, хранится на нем, пока требуемая линия связи не освободится, а затем пересылается дальше. Под­сеть, работающая но такому принципу, называется подсетью с промежуточным хранением (store-and-forward) или подсетью с коммутацией пакетов (packet-switched). Почти у всех глобальных сетей (кроме использующих спутники свя­зи) есть подсети с промежуточным хранением. Небольшие пакеты фиксирован­ного размера часто называют ячейками (cell).

20. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ. ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ АРХИТЕКТУР ЭВМ И ПК. [20]

Развитие компьютерной архитектуры

В период развития компьютерных технологий были разработаны сотни разных компьютеров. Многие из них давно забыты, но некоторые сильно повлияли на со­временные идеи. В этом разделе мы дадим краткий обзор некоторых ключевых исторических моментов, чтобы лучше понять, каким образом разработчики дошли до создания современных компьютеров. Мы рассмотрим только основные моменты развития, оставив многие подробности за скобками.

Поколения ЭВМ

1. Поколение: 1951-1954 – электронные-лампы (база процессора), база ОЗУ – электронно-лучевые трубки, язык программирования – машинный код, средство связи пользователя с ЭВМ – пульт управления и перфокарты, ОЗУ -100 байт.

Первым человеком, создавшим счетную машину, был французский ученый Блез Паскаль (1623-1662),

2. Поколение: 1958-1960 – транзисторы (полупроводниковые элементы), база ОЗУ – ферритовые сердечники, язык программирования – + ассемблер, средство связи пользователя с ЭВМ – перфокарты и перфоленты, ОЗУ -1000байт

3. Поколение: 1965-1966 – интегральные схемы, база ОЗУ – ферритовые сердечники, язык программирования – процедурные языки высокого уровня, средство связи пользователя с ЭВМ – алфавитно-цифровой терминал, ОЗУ -10000 байт.

4. Поколение:

a. 1976-1979 – большие интегральные схемы, база ОЗУ – БИС, язык программирования – +новые процедурные языки высокого уровня, средство связи пользователя с ЭВМ – графический дисплей, клавиатура, ОЗУ -100000 байт.

b. с 1985 – сверхбольшие интегральные схемы, база ОЗУ – СБИС, язык программирования – +непроцедурные языки высокого уровня, средство связи пользователя с ЭВМ –цветной графический дисплей, клавиатура, мышь.ОЗУ -10000000 байт. Многопроцессорность.

5. До сих пор пятого поколения компьютеров не разработона, но известны предполагаемые характеристики: оптоэлектроника, +криоэлектроника, СБИС, 1000000000000 байт, новые непроцедлурные, + устройства голосовой связи.

Архитектура ЭВМ – наиболее общие принципы построения вычислительных систем, реализующие программное управление работой и взаимодействие основных функциональных узлов.

CISC и RISC-архитектура.:

Разработчи­ки пытались уменьшить пропасть между тем, что компьютеры способны делать, и тем, что требуют языки высокого уровня. Едва ли кто-нибудь тогда думал о раз­работке более простых машин, так же как сейчас мало кто занимается разработкой менее мощных операционных систем, сетей, редакторов и т.д. (к несчастью).

В компании IBM группа разработчиков во главе с Джоном Коком противосто­яла этой тенденции: они попытались воплотить идеи Сеймура Крея, создав экспе­риментальный высокоэффективный мини-компьютер 801. Хотя IBM не занима­лась сбытом этой машины, а результаты эксперимента были опубликованы только через несколько лет, весть быстро разнеслась по свету, и другие производители тоже занялись разработкой подобных архитектур.

В 1980 году группа разработчиков в университете Беркли во главе с Дэвидом Паттерсоном и Карло Секвином начала разработку процессоров VLSI без исполь­зования интерпретации. Для обозначения этого понятия они придумали термин RISC и назвали новый процессор RISC I, вслед за которым вскоре был выпущен RISC II. Немного позже, в 1981 году, Джон Хеннеси в Стенфорде разработал и вы­пустил другую микросхему, которую он назвал MIPS. Эти две микросхемы разви­лись в коммерчески важные продукты SPARC и MIPS соответственно.

Новые процессоры существенно отличались от коммерческих процессоров того времени. Поскольку они не были совместимы с существующей продукцией, разработчики вправе были включать туда новые наборы команд, которые могли бы увеличить общую производительность системы. Так как основное внимание уде­лялось простым командам, которые могли быстро выполняться, разработчики вско­ре осознали, что ключом к высокой производительности компьютера была разра­ботка команд, к выполнению которых можно быстро приступать. Сколько времени занимает выполнение одной команды, было не так важно, как то, сколько команд может быть начато в секунду.

В то время как разрабатывались эти простые процессоры, всеобщее внимание привлекало относительно небольшое количество команд (обычно их было около 50). Для сравнения: число команд в DEC VAX и больших IBM в то время составляло от 200 до 300. RISC - это сокращение от Reduced Instruction Set Computer -компьютер с сокращенным набором команд. RISC противопоставлялся CISC (Complex Instruction Set Computer - компьютер с полным набором команд). В качестве примера CISC можно привести VAX, который доминировал в то время в научных компьютерных центрах. На сегодняшний день мало кто считает, что главное различие RISC и CISC состоит в количестве команд, но название со­храняется до сих пор.

Учитывая преимущества производительности RISC, можно было бы предпо­ложить, что такие компьютеры, как Alpha компании DEC, стали доминировать над компьютерами CISC на рынке. Однако ничего подобного не про­изошло. Возникает вопрос: почему?

Во-первых, компьютеры RISC были несовместимы с другими моделями, а мно­гие компании вложили миллиарды долларов в программное обеспечение для про­дукции Intel. Во-вторых, как ни странно, компания Intel сумела воплотить те же идеи в архитектуре CISC. Процессоры Intel, начиная с 486-го, содержат ядро RISC, которое выполняет самые простые (и обычно самые распространенные) коман­ды за один цикл тракта данных, а по обычной технологии CISC интерпретиру­ются более сложные команды. В результате обычные команды выполняются быс­тро, а более сложные и редкие - медленно. Хотя при таком «гибридном» подходе работа происходит не так быстро, как у RISC, данная архитектура имеет ряд пре­имуществ, поскольку позволяет использовать старое программное обеспечение без изменений.

21. КЛАССИЧЕСКАЯ АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА (ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭВМ ФОН НЕЙМАНА). ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА.[21]

Архитектура ЭВМ – описание устройства и функционирования ЭВМ без подробностей технической реализации.

В понятие архитектуры входит: описание состава основных функциональных узлов и их информационного взаимодействия; описание способов представления информации в ПК; описание структуры процессора и языка машинных команд.

Всем известный IBM PC-совместимый компьютер представляет собой реализацию так называемой Фон-неймановской архитектуры вычислительных машин. Эта архитектура была представлена Джоном Фон-нейманом еще в 1945 году и имеет следующие основные признаки (рис 1.2).. Машина фон-Неймана — вычислительная система, построенная на следующих принципах, она состоит из:

1. Устройства управления (УУ).

2. Арифметико-логического устройства (АЛУ).

3. Памяти (ЗУ – запоминающее устройство).

4. Устройств ввода/вывода (УВВ).

В ней реализуется концепция хранимой программы: программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Код программы хранится и выполняется последовательно (линейно) сверху вниз.

Рис. 1.2 Архитектура фон-Неймана

Машина фон Неймана - математическая модель, абстракция принципов по которым работают почти все современные электронные компьютеры.

Устройство управления и арифметико-логическое устройство, обычно объединенные в центральный процессор, они определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти. Внутренний код машины в двоичном формате.

Подавляющее большинство вычислительных машин в настоящее время являются фон-неймановскими машинами.

ПРИНЦИПЫ

1. Принцип хранимой программы – первоначально программа задавалась путем установки перемычек на спец.панели. Нейман догадался, что программа может хранится в виде набора нулей и единиц, в той же памяти, что и обрабатываемое число, данные. Т.е. код программы и её данные находятся в одном и том же адресном пр-ве ОП.

2. Адресный принцип – в команде указываются не числа, над которыми надо выполнять арифметические действия, а адреса ячеек памяти, где эти числа хранятся.

3. Автоматизм – после ввода программы и данных машина работает автоматически, выполняя предписания программы без вмешательства человека. Последовательное выполнение программы – CPU выбирает из памяти команды последовательно. В ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством – счетчиком команд в УУ.

4. линейное пространство памяти – информация может оперативно храниться в ячейках с последовательными адресами, которые наз. оперативной памятью.

5. двоичное представление информации.

6. отсутствие разницы между данными и командами в памяти.

22. ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ.[28]

Клавиатуры

Существует несколько видов клавиатур.

У первых компьютеров IBM PC под каждой клавишей находился переключатель, который давал ощутимую отдачу и щелкал при нажатии клавиши. Сегодня у самых дешевых клавиатур при нажатии клавиш происходит лишь механический контакт с печатной платой. У клавиатур получше между клавишами и печатной платой кладется слой из эластичного материала. Под каждой клавишей находится небольшой купол, который прогибается в случае нажатия клавиши. Проводящий материал, находящийся внутри купола, замыкает схему. У некоторых клавиатур под каждой клавишей находится магнит, который при нажатии клавиши проходит через катушку и таким образом вызывает электрический ток. Также используются другие методы, как механические, так и электромагнитные.

В персональных компьютерах при нажатии клавиши происходит процедура прерывания и запускается программа обработки прерывания (эта программа является частью операционной системы). Программа обработки прерывания считывает регистр аппаратного обеспечения в контроллер клавиатуры, чтобы получить номер клавиши, которая была нажата (от 1 до 102). Когда клавишу отпускают, происходит второе прерывание. Так, если пользователь нажимает клавишу SHIFT, затем нажимает и отпускает клавишу «М>, а затем отпускает клавишу SHIFT, операционная система понимает, что ему нужна заглавная, а не строчная буква «М». Обработка совокупности клавиш SHIFT, CTR L и AL T совершается только программным обеспечением.