Алешин Л.И., Максимов Н.В. Информационные технологии

Подождите немного. Документ загружается.

141

гося изображения (Motion Picture Expert Group, MPEG), которая разрабо-

тала системы сжатия данных для записи движущегося изображения и

создала стандарты MPEG-1,2 и 4. На основе использования стандарта

MPEG-2 стали создаваться системы цифрового ТВ-вещания (Digital

Video Broadcasting, DVB).

Стандарт MPEG-1 (1992 г.) предназначен главным образом для

использования в записи CD-ROM и Video CD. Он основан на кодирова-

нии преобразованием и типовой скорости передачи 1,15 Мбит/сек, обес-

печивающей при воспроизведении движущегося изображения качество,

не уступающее формату VHS.

Стандарт MPEG-2 (1994 г.) составляет основу для стандарта DVB,

создан с учётом особенностей существующих телевизионных норм (че-

ресстрочной развертки и т.п.) Поскольку этот стандарт основан на сту-

пенчатых режимах кодирования, исходящих из "Main Profile at Main

Level" он обеспечивает несколько качественных уровней от VHS до

HDTV.

Стандарт MPEG-3 для телевидения с высоким разрешением не

разрабатывался, так как оказалось, что этим требованиям соответствует

стандарт MPEG-2.

MPEG-4 предназначается для передачи данных с низкой скоро-

стью (менее 1,15 Мбит/сек), например, по телефонным линиям.

В последнее время наблюдается взаимное сближение самостоя-

тельных технологий – телевизионной и компьютерной, например, в се-

тях кабельного телевидения осуществляются и сеансы работы в Интер-

нете, появилось интернет-телевидение. Первоначально оно разрабатыва-

лось для передачи по высокоскоростным каналам Интернета.

Интернет-телевидение. В начале XXI века японская телекомму-

никационная корпорация NTT совместно с крупнейшими японскими

вещательными компаниями Fuji Television Networks, Tokyo Broadcasting

System и Asahi Broadcasting создала совместное предприятие для орга-

низации телевизионного вещания через высокоскоростные каналы Ин-

тернета, предоставляющего услуги кабельного телевидения и широко-

полосного доступа в Интернете. Появилось и ПО для интернет-

телевидения, позволяющее смотреть передачи, принимаемые посредст-

вом специальных приставок, а телевизоры использовать в качестве тер-

миналов.

Затем разработчики обратились к беспроводным линиям связи – к

системам спутниковой связи, для передачи с их помощью различных

данных организациям или домашним пользователям – спутниковый

Интернет.

Для приёма информации со спутника (радио и теле передач или

файлов), необходимо иметь спутниковую параболическую антенну («та-

релку») и настроиться на спутник. При этом антенны других приёмни-

ков, настроенные на этот же спутник, хотя и принимают все данные с

142

него, но не могут их использовать, так как идентификатор персонально-

го пакета не соответствует их фильтрам. Скорость приёма данных со-

ставляет 384 Кбит/с и больше.

Для работы со спутниковым Интернетом пользователю надо иметь

реальный IP-адрес, полученный на сайте провайдера спутникового Ин-

тернета.

Для передачи данных (например, запроса на сервер об адресе не-

обходимого для загрузки сайта и т.п.) пользователь может воспользо-

ваться дешёвой выделенной линией (скорость до 64 Кбит/с) или обыч-

ным соединением по коммутируемым телефонным линиям (Dial-Up) со

скоростью передачи данных до 56 Кбит/с.

Провайдеры спутникового Интернета предлагают следующие сер-

висы:

File Delivery – доставка файлов через спутник. На сайте Интернет-

провайдера вводится адрес запрашиваемого файла. После того, как про-

вайдер по своим каналам скачает файл, он посылает по электронной

почте сообщение и копирует файл на ПК пользователя, или пользова-

тель заходит на страницу и сам копирует файл.

IP Streaming – более специализированная услуга, используемая

для трансляции медиапотока аудио и (или) видео данных пользователя

неограниченному числу приемников по всей зоне покрытия спутника.

Провайдер передает медиапоток так же, как и в случае File Delivery, но с

постоянной скоростью. Трансляция может быть непрерывной в течение

24 часов (весь день с низким качеством) или кратковременной, но с гиб-

ким битрейтом (скоростью потока), то есть всего час, но с высоким ка-

чеством.

Video On Demand – обратная от IP Streaming функция. У провай-

дера спутникового Интернета на сервере имеется коллекция видеофиль-

мов, которые он может выдать пользователя потоком в нужное вам вре-

мя. Видео передаётся с постоянной скоростью и его можно принимать

на домашний спутниковый ресивер или на компьютер.

Для приёма спутниковых сигналов используют конвертор (Low

Noise Block, LNB) – устройство, располагающееся в фокусе тарелки, на

которое проецируется сигнал со спутника. Он преобразует высокочас-

тотный электромагнитный сигнал в электрический сигнал промежуточ-

ной частоты, который передаётся на приемное устройство. Конверторы

различаются диапазонами принимаемых частот. Для спутникового Ин-

тернета используют универсальный конвертор, работающий в двух диа-

пазонах: 10,7–11,7 ГГц и 11,7–12,75 ГГц. Основной показатель качества

конвертора – собственный уровень шума. Нормальным считается 0,6–0,7

дБ и меньше. Кроме того, для приёма сигнала со спутника и его рас-

шифровки используют DVB-карта (Digital Satellite Tuner, DST).

143

Вопросы для самопроверки:

1. Аудиовидеотехнические средства и материалы (определение).

2. Классификация аудиовидеотехнических средств.

3. Средства информирования (определение).

4. Мультимедиа и медиатека (определение).

5. Оборудование радиофикации и связи, звукоусиления, звукоза-

писи и воспроизведения.

6. Аудиовизуальное оборудование записи и воспроизведения.

7. Средства проекции (основные определения).

8. Статическая проекция изображений. Диапроекция (основные

определения).

9. Эпипроекция (основные определения).

10. Динамическая проекция изображений. Видео- и мультимедиа

проекторы (основные определения).

11. Цифровое видео (определение).

144

Раздел 3. Программные средства информационных

технологий

Тема 8. Программное обеспечение информационных технологий

Любые компьютеры работают под управлением различного рода

программ. Без программ любая ЭВМ – не больше, чем груда железа.

Программа (англ. «Program») – обычно последовательность опе-

раций, выполняемых вычислительной машиной для реализации какой-

нибудь задачи. Например, программа редактирования текста или рисо-

вания.

Программа – точная и подробная последовательность инструкций

на понятном компьютеру языке с указанием как надо обрабатывать ин-

формацию. Компьютерные программы хранятся в файлах, также как и

любая другая машиночитаемая информация.

Программы для компьютеров пишутся (составляются) программи-

стами на специальных машинных алгоритмических языках высокого

уровня (Бейсик, Фортран, Паскаль, Си и др.). Хорошая программа со-

держит чётко определенные и отлаженные функции, удобные средства

взаимодействия с пользователем (интерфейс), инструкцию по эксплуа-

тации, лицензию и гарантию, упаковку и естественно цену (за исключе-

нием бесплатных и условно-бесплатных продуктов).

Выделяют резидентные программы, загружаемые в оперативную

память и после завершения работы оставляющие в ней некоторую свою

часть (ядро). Ядро позволяет осуществлять постоянно заданные функ-

ции, например, программа русификации клавиатуры позволяет выводить

на экран компьютера русские символы. Обычно «ядро» вызывает необ-

ходимую программу или её часть в любой нужный момент, в том числе

и во время выполнения других программ.

Совокупность программ для компьютера образует программное

обеспечение (ПО). Программное обеспечение – важная часть информа-

ционной технологии. Программы можно систематизировать по назначе-

нию, функциям, решаемым задачам и другим параметрам.

Систематизация программных средств решения

информационных задач

Существует несколько классификаций программного обеспечения

(ПО). По назначению, а также функциональному признаку можно выде-

лить три основных вида ПО информационных технологий:

1. Системное программное обеспечение.

2. Инструментальное программное обеспечение.

3. Прикладное программное обеспечение.

145

Системное программное обеспечение информационных технологий

Системные программные средства предназначены для обеспече-

ния деятельности компьютерных систем как таковых. В их состав вклю-

чают:

● операционные системы;

● сервисные программы, в т.ч. драйверы и утилиты;

● тестовые и диагностические программы;

● языки программирования;

● командно-файловые процессоры (оболочки).

● антивирусные программы и др.

Операционные системы

Операционная система (ОС) – программа, первой загружаемая

при включении компьютера. Первая ОС для IBM-совместимого компью-

тера (MS DOS) была создана в 1981 году.

ОС управляет компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на

дисках и т. д.), запускает сервисные функции, контролирует работу технических

устройств и некоторых вспомогательных программ, производит диалог с пользова-

телем, запускает на выполнение прикладные и иные программы.

Основная причина необходимости ОС состоит в том, что элементар-

ные операции для работы с устройствами компьютера и управления его ре-

сурсами – операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые не-

обходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких

сотен или тысяч таких элементарных операций. Например, для выполнения

процедуры копирования файла с одной дискеты на другую, необходимо

выполнить тысячи операций по запуску команд дисководов, проверке их

выполнения, поиску и обработке информации в таблицах размещения фай-

лов на дисках и т. д. Операционная система скрывает от пользователя эти

подробности, предоставляя ему для работы удобный интерфейс.

ОС осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, пе-

редаёт им управление в начале их работы, выполняет различные действия

по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую програм-

мами оперативную память при их завершении, обеспечивает пользователю

и прикладным программам удобный интерфейс с устройствами компьюте-

ра.

Операционные системы являются основными программными ком-

плексами, выполняющими следующие основные функции:

● тестирование работоспособности вычислительной системы и её на-

стройка при первоначальном включении;

● обеспечение синхронного и эффективного взаимодействия всех

аппаратных и программных компонентов вычислительной системы в про-

цессе ее функционирования;

● обеспечение эффективного взаимодействия пользователя с вычис-

лительной системой.

146

ОС классифицируются на:

●·однопользовательские однозадачные системы (MS-DOS и др.);

● однопользовательские многозадачные системы (OS/2, Windows

95/98/2000 и др.);

●·многопользовательские (сетевые) системы (семейство UNIX,

WindowsNT и др.).

К основным функциям сетевых ОС, предназначенных для работы

в различных сетях, относятся:

● управление каталогами и файлами;

● защита от несанкционированного доступа;

● обеспечение отказоустойчивости;

● управление сетью.

Простейшими сетевыми являются ОС для одноранговых сетей. Их

функция заключается в разделении дисков разных узлов между всеми

пользователями, соблюдению паролей и запретов на использование оп-

ределённых дисков. (LANtastic, Windows for Workgroup).

Все основные сетевые ОС работают с протоколами TCP/IP.

Обычно загружаемое на сервере ядро сетевой ОС выполняет

функции управления памятью, планирования задач, организации фай-

лов. Остальные (дополнительные) функции реализуются в программах

служб: файлов и печати, БД, связи, сообщений.

Сервисные программы, драйверы и утилиты

Как правило, часть таких программ утилит и драйверов входит в

состав операционных систем. Они могут существовать и отдельно от

ОС. В любом случае их назначение заключается в предоставлении поль-

зователям возможности подключать к компьютеру различные внешние

(периферийные) устройства, в настройке их параметров и параметров

операционной системы. К этому классу программ можно отнести архи-

ваторы, программы резервного копирования.

Тестовые и диагностические программы предназначены для про-

верки работоспособности отдельных узлов компьютеров, компонентов

программно-файловых систем и устранения выявленных неисправно-

стей.

Языки программирования – средства разработки программ (транс-

ляторы, компиляторы, редакторы связей, отладчики и др.); программы

или процедуры, связанные с написанием программ.

При написании программ для компьютеров используются специ-

альные машинные алгоритмические языки высокого уровня (Бейсик,

Фортран, Паскаль, Си и многие другие).

147

Командно-файловые процессоры (оболочки) предназначены для

организации взаимодействия пользователя с вычислительной системой.

Раннее с ОС MS-DOS эффективно использовались программы-оболочки

Norton Commander, Windows версий до 3.11 и др. Ныне существуют по-

добные программы типа FAR, Windows Commander, Проводник и др.

Однако они редко используются на современных ПК с ОС, позволяю-

щими выполнять эти функции другим образом, чаще всего более прием-

лемым для современных пользователей ПК. Так, в ОС Windows эффек-

тивно используется система ярлыков и папок.

Антивирусные программы предназначены для диагностики, выяв-

ления и устранения вирусных программ, нарушающих нормальную ра-

боту вычислительной системы.

Инструментальное программное обеспечение

Инструментальные программные средства – программы-

полуфабрикаты или конструкторы, позволяющие на их основе создавать

соответствующие прикладные пользовательские программы. К ним

можно отнести: СУБД, конструкторы обучающих, игровых, тестирую-

щих и других программ. К этой категории могут относиться и специаль-

ные программы (например, Turbo Pascal, Turbo C и т.п.) с несложным

сервисом и мощными средствами визуального программирования.

Прикладное программное обеспечение

Прикладные программные средства предназначены для решения

определенных целевых задач в различных проблемных областях. Они

непосредственно обеспечивают пользователям выполнение необходи-

мых им работ. Порой такие программы называют приложениями.

Прикладные программные средства классифицируются следую-

щим образом:

● системы подготовки (процессоры и редакторы) текстовых, таблич-

ных и других документов;

● системы подготовки презентаций;

● графические процессоры и редакторы;

● программы математических расчётов, моделирования и анализа

экспериментальных данных;

● системы обработки финансово-экономической информации;

● системы, применяемые в юриспруденции;

● информационно-поисковые системы;

● системы управления проектами;

● экспертные системы и системы поддержки принятия решений;

● системы интеллектуального проектирования и совершенствования

управления;

● личные информационные системы;

● прочие системы для использования в различных предметных об-

ластях, культуры, искусства, отдыха и т.п.

148

Системы подготовки текстовых документов включают: тексто-

вые редакторы и текстовые процессоры (Microsoft Word); настольные

издательские системы (PageMaker).

Системы подготовки графических материалов – графические

процессоры и редакторы (Paintbrush).

Системы подготовки презентаций предназначены для квалифи-

цированной подготовки графических и текстовых материалов, исполь-

зуемых в целях их демонстрации на деловых переговорах, конференциях

в учебных аудиториях и т.д. Для современных технологий подготовки

презентаций характерно дополнение традиционных графики и текста та-

кими формами информации, как видео- и аудиоинформация, что позво-

ляет говорить о реализации гипермедиа технологий.

Системы математических расчётов, моделирования и анализа

экспериментальных данных. Кроме перечисленного назначения этого

типа программ, они включают редакторы математических формул, про-

граммы статистического анализа данных и др.

Системы обработки финансово-экономической информации

предназначены для обработки числовых данных, характеризующих раз-

личные производственно-экономические и финансовые явления и объ-

екты, и для составления соответствующих управленческих документов и

информационно-аналитических материалов. Они включают: универ-

сальные табличные процессоры (Microsoft Excel); специализированные

бухгалтерские программы («1С: Бухгалтерия»); специализированные

банковские программы (для внутрибанковских и межбанковских расче-

тов); специализированные программы финансово-экономического ана-

лиза и планирования и др.

Системы управления базами данных предназначены для создания,

хранения и манипулирования массивами данных большого объема. Раз-

ные системы этого класса различаются способами организации хранения

данных и обработки запросов на поиск информации, а также характером

хранящихся в базе данных. На их основе создаются базы и банки дан-

ных, информационно-поисковые системы.

Системы управления проектами предназначены для управления

ресурсами различных видов (материальными, техническими, финансо-

выми, кадровыми, информационными) при реализации сложных научно-

исследовательских, проектно-строительных и производственных работ.

Экспертные системы (ЭС) и системы поддержки принятия ре-

шений (СППР) предназначены для реализации технологий информаци-

онного обеспечения процессов принятия управленческих решений на

основе применения экономико-математического моделирования и прин-

ципов искусственного интеллекта.

Системы интеллектуального проектирования и совершенствова-

ния управления предназначены для использования так называемых

CASE-технологий (Computer Aid System Engineering), ориентированных

на автоматизированную разработку проектных решений по созданию и

149

совершенствованию систем организационного управления.

Личные информационные системы предназначены для информа-

ционного обслуживания рабочего места пользователя и позволяют:

● планировать личное время на различных временных уровнях,

при этом система может своевременно напоминать о наступлении за-

планированных мероприятий;

● вести персональные или иные картотеки и автоматически выби-

рать из них необходимую информацию;

● вести журнал телефонных переговоров и использовать функции,

характерные для многофункциональных телефонных аппаратов;

● вести персональные информационные блокноты для хранения

разнообразной личной информации.

Кроме перечисленных, отметим следующие прикладные програм-

мы: учебные, обучающие и тренажёры, мультимедийные, развлекатель-

ные, в т.ч. компьютерные игры, справочные (энциклопедии, словари и

справочники) и др.

Интегрированные пакеты или пакеты прикладных программ

Приложения, предлагаемые на рынке ПО, в общем случае могут

быть выполнены как отдельные программы, либо как интегрированные

системы. Совокупность прикладных программ называют пакетом при-

кладных программ (ППП). Входящие в него программы обычно ис-

пользуют для редактирования текстов, построения таблиц, создания ри-

сунков, графиков, звуковых и видеоматериалов. ППП может включать и

различные сервисные программы (будильник, календарь, калькулятор,

записную книжку, телефонный и адресный справочник и др.).

Примером ППП или интегрированного пакета служит, работаю-

щая в среде Windows офисная система Microsoft Office, объединяющая

следующие программы: текстовый редактор, электронные таблицы,

СУБД, деловая графика. Он в достаточной степени удовлетворяет тре-

бования, предъявляемые к программному обеспечению широко спектра

АРМ и просто отдельных пользователей. Пакет включает следующие

прикладные программы:

Word – текстовый редактор для создания различных документов;

Excel – электронная таблица для ведения математических расчё-

тов, создания диаграмм, графиков и таблиц, содержащих финансовые и

другие данные;

PowerPoint – программа презентаций, в которой с помощью слай-

дов, представляющих экранные страницы, создают текстовые, аудио и

видео, графические и иные материалы для отображения их на мониторе

или большом экране с помощью проектора на конференциях и семина-

рах, учебных занятиях и культурно-массовых мероприятиях;

Access – СУБД, создаваемая в том числе квалифицированными

150

(«продвинутыми») пользователями;

Outlook – программа обмена файлами между удалёнными пользо-

вателями в среде Интернета. В ней организуются адресная книга, теле-

фонные номера и другие сведения, необходимые для деловых контактов.

С её помощью можно вести деловой дневник и составлять планы.

С коммерческой точки зрения (по отношению к стоимости ПО)

существуют следующие разновидности прикладных программ:

1) коммерческие (продаются в коробках, содержат документацию,

регистрационную карточку);

2)·условно-бесплатные:

● («Shareware»), полноценно работающие в течение оговоренного

периода («trail period») – около 30 дней,

● (Trial) – пробные или испытательные.

При систематическом использовании этих программ обычно необ-

ходимо уплатить разработчику определенную сумму;

3) бесплатные:

● (Freeware) – свободно распространяемые, например, с помощью

Интернета,

● (Open Source) – программы с открытым исходным кодом,

● (AdWare) для работы с рекламными баннерами в Интернете,

● (Demo) – бесплатные демонстрационные,

4) распространяемые программистами-любителями:

● (PostWare) – разработчик просит прислать ему открытку,

● (GiftWare) – разработчик просит прислать ему какой-либо пода-

рок;

5) общедоступные (Public Domain);

6)·пиратские (нелицензионные копии).

Инструментарий технологии программирования

Интерфейсы информационных систем

Условно интерфейсы ИС можно разделить на 3 группы:

● Текстовые (текст-ориентированные).

● Смешанные (псевдографические).

● Графические.

Текстовые (текст-ориентированные) интерфейсы

В качестве ставшего уже каноническим примером, можно привес-

ти интерфейс командной строки DOS или shell-интерпретатор UNIX.

Пользователь взаимодействует с вычислительной системой с помощью

клавиатуры, набирая специальные команды, для задания различных оп-

ций служат параметры. Система как ответ на действия пользователя вы-

даёт или сообщения, или результат выполнения введенной команды в