Понятие «информационные технологии»
Известно, что книги - это хранилища данных. Они предназначены для получения информации методом чтения. Но если попробовать разные книги на ощупь или на вкус, то тоже можно получить информацию. Такие методы позволят различить книги, выполненные в кожаных, картонных и бумажных переплетах. Разумеется, это не те методы, которые предполагались авторами книг, но они тоже дают информацию, хотя и не полную.
Информация является одним из ценнейших ресурсов общества наряду с такими традиционными материальными видами ресурсов, как нефть, газ, полезные ископаемые и др. Следовательно, процесс переработки информации по аналогии с процесса переработка материальных ресурсов можно воспринимать как технологию.
Информационными ресурсами называется совокупность данных, которые представляют ценность для предприятия (организации) и выступают в качестве материальных ресурсов. К информационным ресурсам относятся тексты, знания, файлы с данными и т.д.
Информационной технологией называется совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, которые обеспечивают сбор, хранение, обработку, вывод и распространение информации для снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов, повышения их надежности и оперативности.
В соответствии с определением, принятым определение ЮНЕСКО, информационной технологией называется совокупность взаимосвязанных, научных, технологических и инженерных дисциплин, которые изучают методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранение информации, а также вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с людьми и производственным оборудованием.
Выделяют три класса информационных технологий, которые позволяют работать с различного рода предметными областями:
1) Глобальные информационные технологии, которые включают модели, методы и средства, формализирующие и позволяющие использовать информационные ресурсы общества в целом;
2) Базовые информационные технологии , которые предназначены для определенной области применения;
3) Конкретные информационные технологии, которые реализуют обработку конкретных данных при решении конкретных функциональных задач пользователя (например, задачи планирования, учёта, анализа и т.д.).
Основная цель информационных технологий заключается в производстве и обработке информации для её последующего анализ человеком и принятия на основе проведённого анализа оптимального решения, касающегося выполнения какого-либо действия.
§2 История развития информационных технологий
I. До второй половины 19 века основу информационных технологий составляли перо, чернильница и бухгалтерская книга. Коммуникация (связь) осуществляется путем направления пакетов (депеш). Продуктивность информационной обработки была крайне низкой , каждое письмо копировалось отдельно вручную, помимо счетов, суммируемых так же вручную, не было другой информации для принятия решений.
Начало XVI века – Леонардо да Винчи создал эскиз тридцатиразрядного суммирующего устройства с десятизубными кольцами.
1723г – нем. ученый Кристиан Людвиг Гестен создал арифметическую машину.
1751 г. – Француз Перера изобрел более компактную арифметическую машину.
1820г. – первый промышленный выпуск цифровых счетных машин-арифмометров.
1822г. – англ. Математик Чарльз Бэббидж создал программно-управляемую счетную машину.
II. На смену «ручной» информационной технологии в конце 19 века пришла «механическая». Изобретение пишущей машинки, телефона, диктофона, модернизация системы общественной почты - все это послужило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации и, как следствие, в продуктивности работы. По существу «механическая» технология проложила дорогу к формированию организационной структуры существующих учреждений.
Нач. 20 века – появился арифмометр с клавишами для ввода цифр.
III. 40 - 60-е гг 20 века характеризуются появлением «электрической» технологии, основанной на использовании электрических пишущих машинок со съемными элементами, копировальных машин на обычной бумаге, портативных диктофонов. Они улучшили учрежденческую деятельность за счет повышения качества, количества и скорости обработки документов.
1937-1943гг. – вычислительная машина на электро-магнитных реле – «Марк 1».
1947 год – Марк 2.
1943г. – под руководством Джона Мочли и Проспера Эккерта, математика Джона фон Неймана изобретена ламповая вычислительная машина.
1948г. - изобретен транзистор.
1955г. – начали выпускать компьютеры на транзисторах.
1958г. – изобретена первая интегральная микросхема.
1959г. – разработаны решения по созданию микропроцессора.
IV. Появление во второй половине 60-х годов больших производительных ЭВМ на периферии учрежденческой деятельности (в вычислительных центрах) позволило смесить акцент в информационной технологии на обработку не формы, а содержания информации. Это было началом формирования «электронной», или «компьютерной» технологии. Как известно, информационная технология управления должна содержать как минимум 3 важнейших компонента обработки информации: учет, анализ и принятие решений. Эти компоненты реализуются в «вязкой» среде - бумажном «море» документов, которое становится с каждым годом все более необъятным.
1964г. – разработан компьютер 3-го поколения с применением электронных схем.
Сложившиеся в 60-х годах концепции применения автоматизированных систем управления (АСУ) не всегда и не в полной мере отвечают задаче совершенствования управления и оптимальной реализации компонентов информационной технологии (учет, анализ, принятие решений). Методологически эти концепции нередко опираются на представления о неограниченных возможностях «кнопочной» информационной технологии при непрерывном наращивании вычислительной мощности систем АСУ в применении наиболее общих имитационных моделей, которые в ряде случаев далеки от реального механизма оперативного управления.
Название «автоматизированная система управления» не совсем корректно отражает функции, которые такие системы выполняют, точнее было бы «автоматизированные системы обеспечения управления» (АСОУ), ибо в существующих АСУ, понятие «система» не включает решающего звена управления - пользователя. Игнорирование этого принципиального обстоятельства, по видимому, привело к тому, что расширение сети АСУ и повышение мощности их вычислительных средств обеспечили благодаря большим массивам первичных данных улучшение в основном учетных функций управления (справочных, статистических, следящих). Однако учетные функции отражают только прошлое состояние объекта управления и не позволяют оценить перспективы его развития, т.е. обладают низким динамизмом. В других компонентах технологии управления наращивание мощности АСУ не дало ощутимого эффекта. Отсутствие развитых коммуникационных связей рабочих мест пользователя с центральной ЭВМ, ха-рактерный для большинства АСУ пакетный режим обработки данных, низкий уровень аналоговой поддержки - все это фактически не обеспечивает высокого качества анализа пользователями данных статистической отчетности и всего интерактивного уровня аналитической работы. Тем самым эффективность АСУ на нижних ступенях управленческой лестницы, т.е. именно там, где форми-руются информационные потоки, существенно падает вследствие значительной избыточности поступающей информации при отсутствии средств агреги-рования данных. Именно по этой причине, не смотря на ввод дополнительной системы АСУ, с каждым годом возрастает количество работников, занятых учетными функциями: на сегодняшний день шестую часть всех работников аппарата управления составляет учетно-бухгалтерский персонал.
V. 1975г. – на основе процессора Intel 8080 создан первый массовый ПК – Альтаир.
Начиная с 70-х годов сформировалась тенденция перенесения центра тяжести развития АСУ на фундаментальные компоненты информационных технологий (особенно на аналитическую работу) с максимальным применением человеко-машинных процедур. Но по-прежнему вся эта работа проводилась на мощных ЭВМ, размещенных централизованно в вычислительных центрах. При этом в основу построения подобных АСУ положена гипотеза, согласно которой задачи анализа и принятия решений относились к классу формализуемых, поддающихся математическому моделированию. Предполагалось, что такие АСУ должны повысить качество, полноту, подлинность и своевременность информационного обеспечения лиц, принимающих решения, эффективность работы которых будет возрастать благодаря увеличению числа анализируемых задач.
Однако внедрение подобных систем дало весьма отрезвляющие результаты. Оказалось, что применяемые экономико-математические модели имеют ограниченные возможности практического использования: аналитическая работа и процесс принятия решений происходят в отрыве от реальной ситуации и не подкрепляются информационным процессом формирования. Для каждой новой задачи требуется новая модель , а поскольку модель создавалась специалистами по экономико-математическим методам, а не пользователем, то процесс принятия решений происходит как бы не в реальном времени и теряется творческий вклад самого пользователя, особенно при решении нетиповых управленческих задач. При этом вычислительный потенциал управления, сосредоточенный в вычислительных центрах, находится в отрыве от других средств и технологий обработки информации вследствие неэффективной работы нижних ступеней и необходимости непрерывных конверсий информации. Это так же понижает эффективность информационной технологии при решении задач на верхних ступенях управленческой лестницы. К тому же для сложившейся в АСУ организационной структуры технических средств характерны низкий коэффициент их использования, значительные сроки (не всегда выполняемые) проектирования автоматизированных систем и не высокая их рентабельность из-за слабого воздействия результатов автоматизации на эффективность управления.
VI. Август 1984г. – появился IBM PC .
С появлением персональных компьютеров на «гребне микропроцессорной революции» происходит принципиальная модернизация идеи АСУ: от вычислительных центров и централизации управления, к распределенному вычислительному потенциалу, повышению однородности технологии обработки информации и децентрализации управления. Такой подход нашел свое воплощение в системах поддержки принятия решений (СППР) и экспертных системах (ЭС) , которые характеризуют новый этап компьютеризации технологии организационного управления по существу - этап персонализации АСУ. Системность - основной признак СППР и признание того, что самая мощная ЭВМ не может заменить человека. В данном случае речь идет о структурной человеко-машинной единице управления, которая оптимизируется в процессах работы: возможности ЭВМ расширяются за счет структуризации пользователем решаемых задач и пополнения ее базы знаний, а возможности пользователя - за счет автоматизации тех задач, которые ранее было нецелесообразно переносить на ЭВМ по экономическим или техническим соображениям. Становится возможным анализировать последствия различных решений и получать ответы на вопросы типа: «что будет, если...?», не тратя времени на трудоемкий процесс программирования.
Важнейший аспект внедрения СППР и ЭС рационализация повседневной деятельности работников управления. В результате их внедрения на нижних ступенях управления существенно укрепляется весь фундамент управления, уменьшается нагрузка на централизованные вычислительные системы и верхние ступени управления, что позволяет сосредоточить в них вопросы решения крупных долгосрочных стратегических задач. Естественно, что компьютерная технология СППР должна использовать не только персональные компьютеры, но и другие современные средства обработки информации
Концепция СППР требует пересмотра существующих подходов к управлению трудовыми процессами в учреждении. По существу на базе СППР формируется новая человеко-машинная трудовая единица с квалификацией труда, его нормированием и оплатой. Она аккумулирует знания и умения конкретного человека (пользователя СППР) с интегрированными знаниями и умениями, заложенными в ПЭВМ.
1990г. – создается система баз данных Internet .
Существует несколько точек зрения на развитие информационных технологий с использованием компьютеров, которые определяются различными признаками деления.
Общим для всех изложенных ниже подходов является то, что с появлением персонального компьютера начался новый этап развития информационной технологии. Основной целью становится удовлетворение персональных информационных потребностей человека, как для профессиональной сферы, так и для бытовой.
Основные признаки деления информационных технологий представлены на рисунке (1).
Необходимо различать историю ВТ и ИТ
§3 Современные виды ин формационных технологий
Обратимся к общему определению технологии: совокупность методов, способов воздействия на сырье, материалы и т.д. соответствующими орудиями производства в процессе создания материальных и духовных ценностей. «Сырьем, материалом» в случае информационной технологии является, несомненно, информация. А методы и способы, с помощью которых мы обрабатываем, храним, передаем информацию, довольно разнообразны.
Существуют разные определения понятия "информационные технологии". Под новыми информационными технологиями (НИТ) понимают всю совокупность методов и средств автоматизации информационной деятельности в научной, социальной, производственной, учебной, бытовой сферах, в организационном управлении, ведении делопроизводства. По Дж.Веллингтону "Информационные технологии - это системы, созданные для производства, передачи, отбора, трансформации и использования информации в виде звука, текста, графического изображения и цифровой информации. В основе данных систем используются компьютерные и телекоммуникационные технологии (базирующиеся на микроэлектронике), которые, в свою очередь, могут использоваться совместно с другими видами технологий для усиления конечного эффекта".
Информационно культурный, грамотный человек должен уметь осознать, когда необходима информация, должен быть способен найти, оценить и эффективно использовать полученную информацию, уметь взаимодействовать с традиционными и автоматизированными средствами ее хранения.
Современное материальное производство и другие сферы деятельности все больше нуждаются в информационном обслуживании, переработке огромного количества информации. Универсальным техническим средством обработки любой информации является компьютер, который играет роль усилителя интеллектуальных возможностей человека и общества в целом, а коммуникационные средства, использующие компьютеры, служат для связи и передачи информации. Появление и развитие компьютеров - это необходимая составляющая процесса информатизации общества.
Информатизация общества является одной из закономерностей современного социального прогресса. Этот термин все настойчивее вытесняет широко используемый до недавнего времени термин «компьютеризация общества». При внешней похожести этих понятий они имеют существенное различие.
При компьютеризации общества основное внимание уделяется развитию и внедрению технической базы компьютеров, обеспечивающих оперативное получение результатов переработки информации и ее накопление.
Таким образом, «информатизация общества» является более широким понятием, чем «компьютеризация общества», и направлена на скорейшее овладение информацией для удовлетворения своих потребностей. В понятии «информатизация общества» акцент надо делать не столько на технических средствах, сколько на сущности и цели социально-технического прогресса. Компьютеры являются базовой технической составляющей процесса информатизации общества.
Информатизация на базе внедрения компьютерных и телекоммуникационных технологий является реакцией общества на потребность в существенном увеличении производительности труда в информационном секторе общественного производства, где сосредоточено более половины трудоспособного населения. Так, например, в информационной сфере США занято более 60% трудоспособного населения, в СНГ - около 40%.
Рассмотрим некоторые виды современных информационных технологий: телефон, телевидение, кино, персональный компьютер.
С современной точки зрения использование телефона в первые годы его существования выглядит довольно смешно. Руководитель диктовал сообщение своему секретарю, который затем отправлял его из телефонной комнаты. Телефонный звонок принимали в аналогичной комнате другой компании, текст фиксировали на бумаге и доставляли адресату (рисунок 2).
Рисунок 2 Телефонная связьПотребовалось много времени, прежде чем телефон стал таким распространенным и привычным способом сообщения, чтобы его стали использовать так, как мы это делаем сегодня: сами звоним в нужное место, а с появлением сотовых телефонов – и конкретному человеку.
В наши дни компьютеры, в основном, применяются как средства создания и анализа информации, которую затем переносят на привычные носители (например, бумагу). Появление Internet исключает эту необходимость (налоговые органы принимают отчетность в электронном виде). Но теперь, благодаря широкому распространению компьютеров и созданию Интернета, впервые можно при помощи своего компьютера общаться с другими людьми через их компьютеры. Необходимость использования распечатанных данных для передачи коллегам устраняется подобно тому, как бумага исчезла из телефонных переговоров. Сегодняшний день, благодаря использованию Web , можно сравнить с тем временем, когда люди перестали записывать текст телефонных сообщений: компьютеры (и их связь между собой посредством Интернета) уже настолько широко распространены и привычны, что мы начинаем использовать их принципиально новыми способами. WWW – это начало пути, на котором компьютеры по – настоящему станут средствами связи.
Интернет предоставляет беспрецедентный способ получения информации. Каждый, имеющий доступ к WWW , может получить всю имеющуюся на нем информацию, а также мощные средства ее поиска. Возможности для образования, бизнеса и роста взаимопонимания между людьми становятся просто ошеломляющими. Более того, технология Web позволяет распространять информацию повсюду. Простота этого способа не имеет аналогов в истории. Для того чтобы сделать свои взгляды, товары или услуги известными другим, больше нет необходимости покупать пространство в газете или журнале, платить за время на телевидении и радио. Web делает правила игры одинаковыми для правительства и отдельных лиц, для малых и больших фирм, для производителей и потребителей, для благотворительных и политических организаций. World Wide Web ( WWW ) на Интернете – это самый демократичный носитель информации: с его помощью любой может сказать и услышать сказанное без промежуточной интерпретации, искажения и цензуры, руководствуясь определенными рамками приличия. Интернет обеспечивает уникальную свободу самовыражения личности и информации.
Подобно использованию внутренних телефонов компаний для связи сотрудников между собой и внешним миром, Web применяется как для связи внутри организации, так и между организациями и их потребителями, клиентами и партнерами. Та же самая технология Web , которая дает возможность небольшим фирмам заявить о себе на Интернете, крупной компанией может использоваться для передачи данных о текущем состоянии проекта по внутренней интрасети, что позволит ее сотрудникам всегда быть более осведомленными и, значит, более оперативным по сравнению с небольшими, проворными конкурентами. Применение интрасети внутри организации для того, чтобы сделать информацию более доступной для своих членов, также является шагом вперед по сравнению с прошлым. Теперь, вмело того, чтобы хранить документы в запутанном компьютерном архиве, появилась возможность (под контролем средств защиты) легко производить поиск и описание документов, делать ссылки на них и составлять указатели. Благодаря технологии Web бизнес, равно как и управления, становится более эффективным.
Информационные технологии обработки данных
Информационная технология обработки данных предназначена для решения хорошо структурированных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известны алгоритмы и другие стандартные процедуры их обработки. Эта технология применяется на уровне операционной (исполнительской) деятельности персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных постоянно повторяющихся операций управленческою труда . Поэтому внедрение информационных технологий и систем на этом уровне существенно повысит производительность труда персонала, освободит его от рутинных операций, возможно, даже приведет к необходимости сокращения численности работников.
На уровне операционной деятельности решаются следующие задачи:
обработка данных об операциях, производимых фирмой;
создание периодических контрольных отчетов о состоянии дел в фирме;
получение ответов на всевозможные текущие запросы и оформление их в виде бумажных документов или отчетов.
Примером может послужить ежедневный отчет о поступлениях и выдачах наличных средств банком, формируемый в целях контроля баланса наличных средств, или же запрос к базе данных по кадрам, который позволит получить данные о требованиях, предъявляемых к кандидатам на занятие определенной должности.
Существует несколько особенностей, связанных с обработкой данных, отличающих данную технологию от всех прочих:
выполнение необходимых фирме задач по обработке данных. Каждой фирме предписано законом иметь и хранить данные о своей деятельности, которые можно использовать как средство обеспечения и поддержания контроля на фирме. Поэтому в любой фирме обязательно должна быть информационная система обработки данных и разработана соответствующая информационная технология;
решение только хорошо структурированных задач, для которых можно разработать алгоритм;
выполнение стандартных процедур обработки. Существующие стандарты определяют типовые процедуры обработки данных и предписывают их соблюдение организациями всех видов;
выполнение основного объема работ в автоматическом режиме с минимальным участием человека;
использование детализированных данных. Записи о деятельности фирмы имеют детальный (подробный) характер, допускающий проведение ревизий. В процессе ревизии деятельность фирмы проверяется хронологически от начала периода к его концу и от конца к началу;
акцент на хронологию событий;
требование минимальной помощи в решении проблем со стороны специалистов других уровней.
Хранение данных: многие данные на уровне операционной деятельности необходимо сохранять для последующего использования либо здесь же, либо на другом уровне. Для их хранения создаются базы данных.
Создание отчетов (документов): в информационной технологии обработки данных необходимо создавать документы для руководства и работников фирмы, а также для внешних партнеров. При этом документы могут создаваться как по запросу или в связи с проведенной фирмой операцией, так и периодически в конце каждого месяца, квартала или года.
Информационная технология управления
Целью информационной технологии управления является удовлетворение информационных потребностей всех без исключения сотрудников фирмы, имеющих дело с принятием решений. Она может быть полезна на любом уровне управления.
Эта технология ориентирована на работу в среде информационной системы управления и используется при худшей структурированности решаемых задач , если их сравнивать с задачами, решаемыми с помощью информационной технологии обработки данных.
Информационная технология управления идеально подходят для удовлетворения сходных информационных потребностей работников и различных функциональных подсистем (подразделений) или уровней управления фирмой. Поставляемая ими информация содержит сведения о прошлом, настоящем и вероятном будущем фирмы. Эта информация имеет вид регулярных или специальных управленческих отчетов.
Для принятия решений на уровне управленческого контроля информация должна быть представлена в агрегированном виде, так, чтобы просматривались тенденции изменения данных, причины возникших отклонений и возможные решения. На этом этапе решаются следующие задачи обработки данных:
оценка планируемого состояния объекта управления;
оценка отклонений от планируемого состояния;
выявление причин отклонений;
анализ возможных решений и действий.
Информационная технология управления направлена на создание различных видов отчетов. Регулярные отчеты создаются в соответствии с установленным графиком, определяющим время их создания, например месячный анализ продаж компании.
Специальные отчеты создаются по запросам управленцев или когда в компании произошло что-то незапланированное. И те, и другие виды отчетов могут иметь форму суммирующих, сравнительных и чрезвычайных отчетов.
В суммирующих отчетах данные объединены в отдельные группы, отсортированы и представлены в виде промежуточных и окончательных итогов по отдельным полям.
Сравнительные отчеты содержат данные, полученные из различных источников или классифицированные по различным признакам и используемые для целей сравнения.
Чрезвычайные отчеты содержат данные исключительного (чрезвычайного) характера.
Использование отчетов для поддержки управления оказывается особенно эффективным при реализации так называемого управления по отклонениям. Управление по отклонениям предполагает, что главным содержанием получаемых менеджером данных должны являться отклонения состояния хозяйственной деятельности фирмы от некоторых установленных стандартов (например, от ее запланированного состояния). При использовании на фирме принципов управления по отклонениям к создаваемым отчетам предъявляются следующие требования:
отчет должен создаваться только тогда, когда отклонение произошло;
сведения в отчете должны быть отсортированы по значению критического для данного отклонения показателя;
все отклонения желательно показать вместе, чтобы менеджер мог уловить существующую между ними связь;
в отчете необходимо показать, количественное отклонение от нормы.
Основные компоненты: входная информация поступает из систем операционного уровня. Выходная информация формируется в виде управленческих отчетов в удобном для принятия решения виде. Содержимое базы данных при помощи соответствующего программного обеспечения преобразуется в периодические и специальные отчеты, поступающие к специалистам, участвующим в принятии решений в организации. База данных, используемая для получения указанной информации, должна состоять из двух элементов:
1) данных, накапливаемых на основе оценки операций, проводимых фирмой;
2) планов, стандартов, бюджетов и других нормативных документов, определяющих планируемое состояние объекта управления (подразделения фирмы).
Информационная технология поддержки принятия решений
Эффективность и гибкость информационной технологии во многом зависят от характеристик интерфейса, системы поддержки принятия решений. Интерфейс определяет: язык пользователя; язык сообщений компьютера, организующий диалог на экране дисплея; знания пользователя.
Язык пользователя - это те действия, которые пользователь производит в отношении системы путем использования возможностей клавиатуры, электронных карандашей, пишущих на экране, джойстика, «мыши», команд, подаваемых голосом и т.п. Наиболее простой формой языка пользователя является создание форм входных и выходных документов. Получив входную форму (документ), пользователь заполняет его необходимыми данными и вводит в компьютер. Система поддержки принятия решений производит необходимый анализ и выдает результаты в виде выходного документа установленной формы.
Язык сообщений - это то, что пользователь видит на экране дисплея (символы, графика, цвет), данные, полученные на принтере, звуковые выходные сигналы и т.п. Важным измерителем эффективности используемого интерфейса является выбранная форма диалога между пользователем и системой. В настоящее время наиболее распространены следующие формы диалога: запросно-ответный режим, командный режим, режим меню, режим заполнения пропусков в выражениях, предлагаемых компьютером. Каждая форма в зависимости от типа задачи, особенностей пользователя и принимаемого решения может иметь свои достоинства и недостатки. Долгое время единственной реализацией языка сообщений был отпечатанный или выведенный на экран дисплея отчет или сообщение. Теперь появилась новая возможность представления выходных данных - машинная графика. Она дает возможность создавать на экране и бумаге цветные графические изображения в трехмерном виде. Использование машинной графики, значительно повышающее наглядность и интерпретируемость выходных данных, становится все более популярным в информационной технологии поддержки принятия решений.
Знания пользователя - это то, что пользователь должен знать, работая с системой. К ним относятся не только план действий, находящийся в голове у пользователя, но и учебники, инструкции, справочные данные, выдаваемые компьютером.
Совершенствование интерфейса, системы поддержки принятия решений, определяется успехами в развитии каждого из трех указанных компонентов. Интерфейс должен обладать следующими возможностями:
манипулировать различными формами диалога, изменяя их в процессе принятия решения по выбору пользователя;
передавать данные системе различными способами;
получать данные от различных устройств системы в различном формате;
гибко поддерживать (оказывать помощь по запросу, подсказывать) знания пользователя .
Информационная технология экспертных систем
Наибольший прогресс среди компьютерных информационных систем отмечен в области разработки экспертных систем . Экспертные системы дают возможность менеджеру или специалисту получать консультации экспертов по любым проблемам, о которых этими системами накоплены знания.
Решение специальных задач требует специальных знаний . Однако не каждая компания может себе позволить держать в своем штате экспертов по всем связанным с ее работой проблемам или даже приглашать их каждый раз, когда проблема возникла. Главная идея использования технологии экспертных систем заключается в том, чтобы получить от эксперта его знания и, загрузив их в память компьютера, использовать всякий раз, когда в этом возникнет необходимость. Все это делает возможным использовать технологию экспертных систем в качестве советующих систем.
Сходство информационных технологий, используемых в экспертных системах и системах поддержки принятия решений, состоит в том, что обе они обеспечивают высокий уровень поддержки принятия решений. Однако имеются три существенных различия.
Первое связано с тем, что решение проблемы в рамках систем поддержки принятия решений отражает уровень её понимания пользователем и его возможности получить и осмыслить решение. Технология экспертных систем, наоборот, предлагает пользователю принять решение, превосходящее его возможности.
Второе отличие указанных технологий выражается в способности экспертных систем пояснять свои рассуждения в процессе получения решения. Очень часто эти пояснения оказываются более важными для пользователя, чем само решение .
Третье отличие связано с использованием нового компонента информационной технологии - знаний.
Основными компонентами информационной технологии, используемой в экспертной системе, являются: интерфейс пользователя, база знаний, интерпретатор, модуль создания системы.
Менеджер (специалист) использует интерфейс для ввода информации и команд в экспертную систему и получения выходной информации из нее. Команды включают в себя параметры, направляющие процесс обработки знаний. Информация обычно выдается в форме значений, присваиваемых определенным переменным.
Технология экспертных систем предусматривает возможность получать в качестве выходной информации не только решение, но и необходимые объяснения.
Различают два вида объяснений:
объяснения, выдаваемые по запросам. Пользователь в любой момент может потребовать от экспертной системы объяснения своих действий;
объяснения полученного решения проблемы. После получения решения пользователь может потребовать объяснений того, как оно было получено. Система должна пояснить каждый шаг своих рассуждений, ведущих к решению задачи. Хотя технология работы с экспертной системой не является простой, пользовательский интерфейс этих систем является дружественным и обычно не вызывает трудностей при ведении диалога.
База знаний содержит факты, описывающие проблемную область, а также логическую взаимосвязь этих фактов. Центральное место в базе знаний принадлежит правилам. Правило определяет, что следует делать в данной конкретной ситуации, и состоит из двух частей: условия, которое может выполняться или нет, и действия, которое следует произвести, если условие выполняется.
Все используемые в экспертной системе правила образуют систему правил, которая даже для сравнительно простой системы может содержать несколько тысяч правил.
Интерпретатор - часть экспертной системы, производящая в определенном порядке обработку знаний (мышление), находящихся в базе знаний. Технология работы интерпретатора сводится к последовательному рассмотрению совокупности правил (правило за правилом). Если условие, содержащееся в правиле, соблюдается, выполняется определенное действие, и пользователю предоставляется вариант решения его проблемы.
Кроме того, во многих экспертных системах вводятся дополнительные блоки: база данных, блок расчета, блок ввода и корректировки данных. Блок расчета необходим в ситуациях, связанных с принятием управленческих решений. При этом важную роль играет база данных, где содержатся плановые, физические, расчетные, отчетные и другие постоянные или оперативные показатели. Блок ввода и корректировки данных используется для оперативного и своевременного отражения текущих изменений в базе данных.
Модуль создания системы - служит для создания набора (иерархии) правил. Существуют два подхода, которые могут быть положены в основу модуля создания системы: использование алгоритмических языков программирования и использование оболочек экспертных систем.
Оболочка экспертных систем представляет собой готовую программную среду, которая может быть приспособлена к решению определенной проблемы путем создания соответствующей базы знаний. В большинстве случаев использование оболочек позволяет создавать экспертные системы быстрее и легче в сравнении с программированием.
Наиболее раннее упоминание об использовании вычислительных устройств приходится на период 2700--2300 до н. э. Тогда в древнем Шумере был распространён абак. Он состоял из доски с начерченными линиями, которые разграничивали последовательность порядков системы счисления. Изначальный способ использования шумерского абака заключался в начертании линий на песке и гальке. Модифицированные абаки использовались также, как современные калькуляторы.
Также интерес представляет Антикитерский механизм, который считается самым ранним из известных механических аналогов компьютера. Он был предназначен для расчета астрономических позиций. Такой механизм был обнаружен в 1901 году на развалинах греческого острова Андикитира между Китирой и Критом и был датирован 100 г. до н. э. Технологические артефакты подобной сложности больше не появлялись до 14-го века, когда в Европе были изобретены механические астрономические часы.
Принято считать, что создание «счетных машин» началось в 17 веке, но «Антикитерский механизм» был создан примерно в 80-м году до н.э. Это устройство ещё называют «древнегреческим компьютером». А как ещё можно назвать машину, которая вычисляет положение Солнца, Луны и планет солнечной системы на основе ввода даты (с помощью рычага).
В упрощенном виде компьютер можно представить как устройство ввода данных, устройство (процессор) их обрабатывающий и устройство вывода данных. Именно такие действия и выполняет «Антикитерский механизм».
Устройство использует дифференциальную передачу (которая была вновь изобретена лишь в 16 веке) и бесподобен с точки зрения минитюаризации и сложности его частей. Механизм состоит из более 30 дифференциальных передач, с зубьями, образующими равносторонние треугольники. Использование дифференциальных передач позволяло механизму добавлять или вычитать угловые скорости, рассчитывать синодический лунный цикл, вычитая эффекты смещения, вызванного гравитацией Солнца.
Возможно, Антикитерский механизм не был уникален. Цицерон, живший в 1-м столетии до н.э., упоминает инструмент, который "недавно сконструировал наш друг Посидоний, который в точности воспроизводит движения Солнца, Луны и пяти планет." Подобные устройства упоминаются и в других древних источниках.
В начале 9 века, Китаб ал-Хиял ("Книга изобретённых устройств"), по поручению Халифа Багдада, описал сотни механических устройств, созданных по греческим текстам, которые были сохранены в монастырях. Позже эти знания были объединены со знаниями европейских часовых мастеров.
Механические аналоговые вычислительные устройства появились сотни лет спустя в средневековом исламском мире. Примерами устройств этого периода являются экваториум изобретателя Аз-Заркали, механический мотор астролябии Абу Райхан аль-Бируни и торкветум Джабир ибн Афлаха. Мусульманские инженеры построили ряд автоматов, в том числе музыкальных, которые могут быть «запрограммированы», чтобы играть различные музыкальные композиции. Эти устройства были разработаны братьями Бану Муса и Аль-Джазари. Мусульманскими математиками также сделаны важные достижения в области криптографии и криптоанализа, а также частотного анализа Аль-Кинди.
Новые поколения принесли немало изменений в совершенствование информационных технологий. После того, как в начале 17 века Джон Непер открыл логарифмы для вычислительных целей, последовал период значительного прогресса среди изобретателей и учёных в создании инструментов расчёта. В 1623 году Вильгельм Шиккард разработал вычислительную машину, но отказался от проекта, когда прототип, который он начал строить, был уничтожен пожаром в 1624 году. Около 1640 года Блез Паскаль, ведущий французский математик, построил первое механическое устройство сложения. Структура описания этого устройства основана на идеях греческого математика Герона.
Особое место в истории информационных технологий имеет имя Годфрида Лейбниц. Годфрид Вильгельм фон Лейбниц (1646 - 1716) - немецкий математик, физик, изобретатель. Он описал двоичную систему счисления с цифрами 0 и 1, создал комбинаторику как науку, заложил основы математической логики, создал дифференциальное и интегральное исчисления.
Лейбниц изобрел собственную конструкцию арифмометра, гораздо лучше паскалевской, -- он умел выполнять умножение, деление, извлечение квадратных и кубических корней, а также возведение в степень.
Лейбниц продемонстрировал свой арифмометр в 1673 году в Лондоне на заседании Королевского общества. Предложенные Готфридом ступенчатый валик и подвижная каретка легли в основу всех последующих арифмометров вплоть до XX столетия. «Посредством машины Лейбница любой мальчик может производить труднейшие вычисления», -- сказал об этом изобретении один из французских учёных.
Позже Лейбниц в своем труде изложил проект другой вычислительной машины, работающей в двоичной системе, в которой использовался прообраз перфокарты. Единицы и нули в воображаемой машине были представлены соответственно открытыми или закрытыми отверстиями в перемещающейся банке, через которую предполагалось пропускать шарики, падающие в желоба под ней.
После арифмометра Лейбница до создания малой разностной машины Чарльза Бэббиджа в 1822 году в сфере вычислительной техники не было создано ничего принципиально нового. Новые модели «счетных машин» создавали десятки, если не сотни, механики в разных странах, но эти арифмометры годятся на роль «предков» только современных калькуляторов. Заслуга этих изобретателей в "популяризации" механических вычислителей и создании конкуренции, которая служила стимулом для совершенствования конструкций.
История возникновения и развития информационных технологий.
История возникновения информационных технологий уходит своими корнями в глубокую древность. Первым простейшим цифровым устройством считаются счеты. Все, что поддавалось поштучному исчислению, вычислялось с помощью таких цифровых устройств.
В 1949 году был построен первый ламповый компьютер - универсальная вычислительная машина нового поколения. В управленческой деятельности компьютеры первого поколения использовались для решения отдельных, наиболее трудоемких задач, например по начислению заработной платы и материальному учету, а также для решения отдельных оптимизац. задач.
С 1955 года компьютеры стали выпускаться на транзисторах, их габариты стали меньше, понизилось энергопотребление, повысилось. С 1960 года был налажен выпуск компьютеров на интегральных микросхемах (Chip). Компьютерные технологии, основанные на транзисторах и микросхемах, означали создание компьютеров второго поколения
В 1964 года с применением электронных схем малой и средней степени интеграции были созданы компьютеры третьего поколения. В конце 60-х годов появились первые мини-компьютеры, а в 1971 году - первый микропроцессор. С этого времени разрабатываются и проектируются не отдельные компьютеры, а многие составляющие компьютерных технологий на базе применения программного обеспечения. Программное обеспечение рассматривается как самостоятельная и в то же время неотъемлемая составляющая компьютерных технологий.
В середине 70-х годов были разработаны компьютеры четвертого поколения, использующие большие и сверхбольшие интегральные схемы емкостью несколько мегабайт. При выключении таких компьютеров данные оперативной памяти переносятся на диск, при включении происходит самозагрузка.
С 1982 года ведутся разработки компьютеров пятого поколения, ориентированные на обработку знаний. До этого считалось, что обработка знаний свойственна только человеку. В управленческой деятельности с помощью ЭВМ пятого поколения решаются комплексные экономические задачи, обеспечивается объектно-ориентированный подход к решению отдельных проблем. Для вычислительной техники этого поколения характерен широкий спектр приложений, интеллектуальный интерфейс, наличие информационно - советующих систем и систем поддержки принятия решений, интерактивный режим работы пользователя, а также сетевая организация информационных структур. С созданием компьютеров пятого поколения появился термин НИТ (новая информационная технология), означающий соединение средств вычислительной техники, средств связи и оргтехники.
Понятие информации. Основные свойства информации.
Понятие информации является одним из основных в современной науке. Значение информации в жизни общества стремительно растет, меняются методы работы с информацией, расширяются сферы применения новых информационных технологий.
Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределённости, неполноты знаний.
Под информацией необходимо понимать не сами предметы и процессы, а их отражение или отображение в виде чисел, формул, описаний, чертежей, символов, образцов.
Основные свойства информации : достоверность и полнота; ценность и актуальность; ясность и понятность.
Информация достоверна, если она не искажает истинное положение дел. Информация полна, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Ценность информации зависит от того, какие задачи решаются с ее помощью. Актуальную информацию надо иметь при работе в постоянно меняющихся условиях. Информация становится ясной и полезной, если она выражена языком, на котором говорят те, для кого она предназначена.
Характеристики современных компьютерных средств.
Характеристики микропроцессора. Существуют различные модели микропроцессоров, выпускаемые разными фирмами. Основными характеристиками МП являются тактовая частота и разрядность процессора. Режим работы микропроцессора задается микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты. Это своеобразный метроном внутри компьютера, на выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Тактовая частота измер. в мегагерцах.
Следующая характеристика - разрядность процессора. Разрядностью называют максимальную длину двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться процессором целиком. На современных ПК чаще всего используются 32-разрядные процессоры. Наиболее высокопроизводительные машины имеют процессоры с разрядностью 64 бита.
Объем внутренней (оперативной) памяти. Память компьютера делится на оперативную (внутреннюю) память и долговременную (внешнюю) память. Производительность машины очень сильно зависит от объема внутренней памяти. Если для работы каких-то программ не хватает внутренней памяти, то компьютер начинает переносить часть данных во внешнюю память, что резко снижает его производительность. Современные программы требуют оперативной памяти объемом в десятки и сотни мегабайтов. Для хорошей работы современных программ требуется оперативная память в сотни мегабайтов.
Характеристики устройств внешней памяти. Устройства внешней памяти - это накопители на магнитных и оптических дисках. Встроенные в системном блоке магнитные диски называются жесткими дисками, или винчестерами. Чтение /запись на жесткий диск производится быстрее, чем на все другие виды внешних носителей, но все-таки медленнее, чем в оперативную память. Чем больше объем жесткого диска, тем лучше. На современных ПК устанавливают жесткие диски, объем которых измеряется в гигабайтах: десятки и сотни гигабайтов. Покупая компьютер, вы приобретаете и необходимый набор программ на жестком диске. Обычно покупатель сам заказывает состав программного обеспечения компьютера.
Все остальные носители внешней памяти - сменные, т. е. их можно вставлять в дисковод и доставать из дисковода. К ним относятся гибкие магнитные диски - CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM.
В последнее время па смену гибким дискам как основному средству пепеноса информации с одного компьютера на другой приходит Флэш-память. Флэш-память - это электронное устройство внешней памяти, используемое для чтения и записи информации в файловом формате.Флэш-память, как и диски - энергонезависимое устройство. Однако, по сравнению с дисками, флэш-память обладает гораздо большим информационным объемом (сотни и тысячи мегабайтов). А скорость чтения и записи данных на флэш-носителе приближается к скорости работы оперативной памяти,
Все остальные типы устройств относятся к числу устройств ввода/вывода. Обязательными из них являются клавиатура, монитор и манипулятор (обычно - мышь). Дополнительные устройства: принтер, модем, сканер, звуковая система и некоторые другие, Выбор этих устройств зависит от потребностей и финансовых возможностей покупателя.
Возникновение ОС
В середине 40-х были созданы первые ламповые вычислительные устройства. Программирование осуществлялось исключительно на машинном языке. Не было никакого системного программного обеспечения, кроме библиотек математических и служебных под программ. Операционные системы все еще не появились, все задачи организации вычислительного процесса решались вручную каждым программистом с пульта управления.
С середины 50-х годов начался новый период в развитии вычислительной техники, связанный с появлением новой технической базы - полупроводниковых элементов. Выросло быстродействие процессоров, увелич. объемы оперативной и внешней памяти.
Для организации эффективного совместного использования трансляторов, библиотечных программ и загрузчиков в штат многих вычислительных центров были введены должности операторов. Но большую часть времени процессор простаивал в ожидании, пока оператор запустит очередную задачу. Для решения этой проблемы были разработаны первые системы пакетной обработки, которые автоматизировали всю последовательность действий оператора по организации вычислительного процесса. Ранние системы пакетной обработки явились прообразом современных операционных систем, они стали первыми системными программами, предназначенными не для обработки данных, а для управления вычислительным процессом.
В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какие действия и в какой последовательности он хочет выполнить на вычислительной машине. Типовой набор директив обычно включал признак начала отдельной работы, вызов транслятора, вызов загрузчика, признаки начала и конца исходных данных.
Оператор составлял пакет заданий, которые в дальнейшем без его участия последовательно запускались на выполнение управляющей программой - монитором. Кроме того, монитор был способен самостоятельно обрабатывать наиболее часто встречающиеся при работе пользовательских программ аварийные ситуации, такие как отсутствие исходных данных, переполнение регистров, деление на ноль, обращение к несуществующей области памяти и т. д. Пакет обычно представлял собой набор перфокарт, но для ускорения работы он мог переноситься на более удобный и емкий носитель, например на магнитную ленту или магнитный диск. Сама программа-монитор в первых реализациях также хранилась на перфокартах или перфоленте, а в более поздних - на магнитной ленте и магнитных дисках.
Ранние системы пакетной обработки значительно сократили затраты времени на вспомогательные действия по организации вычислительного процесса, а значит, был сделан еще один шаг по повышению эффективности использования компьютеров. Однако при этом программисты-пользователи лишились непосредственного доступа к компьютеру, что снижало эффективность их работы - внесение любого исправления требовало значительно больше времени, чем при интерактивной работе за пультом машины.
8. Интегрированные пакеты прикладных программ. Преимущества их использования при реализации в информационныхтехнологиях.
Интегрированные пакеты – набор нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друг друга, поддерживающих единые информационные технологии, реализованные на общей вычислительной и операционной платформе.
Наиболее распространены интегрированные пакеты, компонентами которых являются:
Текстовый редактор;
Табличный процессор;
Органайзер;
Средства поддержки электронной почты;
Программы создания презентаций;
Графический редактор.
Компоненты интегрированных пакетов могут работать изолированно друг от друга, но основные достоинства интегрированных пакетов проявляются при их разумном сочетании друг с другом. Пользователи интегрированных пакетов имеют унифицированный для различных компонентов интерфейс, тем самым обеспеч. относительная легкость процесса их освоения.
Отличительными особенностями данного класса программных средств являются:
Полнота информационных технологий для конечных пользователей;
Однотипный интерфейс конечного пользователя для всех программ, входящих в состав интегрированного пакета – общие команды в меню, стандартные пиктограммы одних и тех же функций, стандартное построение и работа с диалог. окнами и др.;
Общий сервис для программ интегрированного пакета (например, словарь и средства орфографии для проверки правописания, построитель диаграмм, конвертер данных и др.);
Легкость обмена и ссылок на объекты, созданные программами интегрированного пакета (применяется два метода: DDE – динамический обмен данными и OLE – динамическая компоновка объектами), единообразный перенос объектов;
Наличие единой языковой платформы для разбора макрокоманд, пользовательских программ;
Возможность создания документов, интегрирующих в себе возможности различных программ, входящих в состав интегрированного пакета.
Интегрированные пакеты эффективны и при групповой работе в сети многих пользователей. Так, из прикладной программы, в которой работает пользователь, можно отправить документы и файлы данных другому пользователю, при этом поддерживаются стандарты передачи данных в виде объектов по сети или через электронную почту.
Понятие стиля.
Стиль – это своего рода команда, позволяющая одновременно применить все заданные для данного стиля особенности форматирования к указанной части текста: - шрифты; - сдвиги от левого и правого краев; - межстрочное расстояние; - выравнивание краев; - отступы; - разрешение или запрещение переносов.
Элементы оглавления можно ввести вручную и использовать табуляцию для создания пунктирных линий или отступов в виде точек между записями и их номерами страниц. Более быстрый способ создания оглавления является «автоматически». Для того чтобы разместить оглавление по центру в группе Выравнивание выбрать вариант По центру, чтобы указать начало абзаца необходимо нажать кнопку ТАВ.
Редактирование таблицы.
В редакторе Word предусмотрены два альтернативных способа редактирования таблиц: с помощью мыши и с помощью команд меню.
Каждая таблица состоит из определенного числа ячеек. Если включено изображение разделительных линий таблицы с помощью команды Таблица / Отображать сетку, то хорошо видно все ячейки таблицы. Для перемещения текстового курсора по ячейкам таблицы используется клавиша Tab.
Выделить текст в таблице можно с помощью мыши или с помощью клавиш. Для того, чтобы выделить отдельные символы в таблице, можно использовать комбинации клавиш Shift в сочетании с клавишами управления курсором. Для выделения отдельной ячейки таблицы с помощью мыши можно три раза щелкнуть мышью в этой ячейке или использовать полосу выделения, которая есть у каждой ячейки таблицы между линией сетки и текстом ячейки.
Для того, чтобы выделить отдельную колонку таблицы с помощью мыши, необходимо переместить указатель мыши наверх таблицы, где он примет форму черной стрелки, направленной вниз, а затем щелкнуть мышью. Выделение строки таблицы происходит аналогично выделению строки текста: с помощью полосы выделения слева от границы документа.
Также для выделения отдельных строк и колонок таблицы можно воспользоваться командами меню Таблица / Выделить строку и Таблица / Выделить столбец.
Для вставки столбцов или строк достаточно выделить столбец или строку и щелкнуть кнопку Таблица/Вставить/и нажать соответствующую кнопку.
Для удаления строк, столбцов или ячеек необходимо выделить строку, столбец или ячейку, которую нужно удалить, выбрать команду Таблица / Удалить ячейки, Удалить строки или Удалить столбцы.
Редактирование таблицы так же включает в себя изменение размеров строк, столбцов и ячеек.
Для разбиения одной ячейки на несколько достаточно щелкнуть по ней правой кнопкой мыши и выбрать команду Разбить ячейки или команду меню Таблица / Разбить ячейки. Далее указать, на сколько строк и столбцов нужно разбить выделенную ячейку, и щелкнуть ОК.
Для объединения двух или нескольких ячеек в одну необходимо выделить эти ячейки, затем выполнить команду Таблица/Объединить ячейки или воспользоваться аналогичной командой из контекстное меню.
Для регулировки ширины столбцов нужно выделить столбцы, ширину которых нужно изменить, затем выбрать меню Таблица / Высота и ширина ячеек, щелкнуть вкладку Столбец, затем ввести нужное значение ширины в поле Ширина столбца, щелкнуть ОК.
Для регулировки высоты строк необходимо выделить строки, высоту которых нужно изменить; выбрать в меню Таблица / Высота и ширина ячеек, щелкнуть вкладку Строка из списка Высота строк для указания точного значения.
Если таблица занимает несколько страниц документа, можно установить автоматическое повторение первой строки таблицы, для этого необходимо выбрать команду меню Таблица / Заголовки.
25. Назначение и общая характеристика табличного редактора Microsoft Excel.
Microsoft Excel – мощный редактор таблиц, предназначенный для выполнения всех процессов обработки таблиц: от создания табличных документов, до расчета математических функций и построения к ним графиков, а также вывода их на печать.
Он работает со многими шрифтами, как с русским, так и с любым из двадцати одного языка мира. В одно из многих полезных свойств Excel входит автоматическая коррекция текста по ячейкам, автоматический перенос слов и правка правописания слов, сохранение текста в определенный устанавливаемый промежуток времени, наличие мастеров стандартных таблиц, заготовок и шаблонов, позволяющих в считанные минуты создать авансовый отчет, балансовый отчет, карточку табельного учета, счет фактуру, финансовые шаблоны и многое другое. Excel обеспечивает поиск заданного слова или фрагмента текста, замену его на указанный фрагмент, удаление, копирование во внутренний буфер или замену по шрифту, гарнитуре или размеру шрифта, а так же по надстрочным или по подстрочным символам.
В этом Excel во многом схож с текстовым редактором Microsoft Word, но у него есть и свои особенности: для каждой ячейки можно задать числовые форматы, выравнивание, объединение ячеек, направление текста под любым градусом и др. При помощи макрокоманд Excel позволяет включать в таблицы объекты графики, картинки, музыкальные модули в формате *. wav.
Для ограничения доступа к документу можно установить пароль на таблицы, который Excel будет спрашивать при загрузке таблиц для выполнения с ними каких-либо действий. Excel позволяет открывать много окон для одновременной работы с несколькими таблицами.
Векторная графика.
Векторная графика - это изображения, созданные (а точнее будет сказать - описанные), при помощи математических формул. В отличии от растровой графики, которая является ни чем иным, как массивом цветных пикселов и хранит информацию для каждого из них, векторная графика - это набор графических примитивов, описанных математическими формулами. Например, для того, чтобы построить прямую на экране нужно всего лишь знать координаты точек начала и конца прямой и цвет, которым ее нужно нарисовать, а для построения многоугольн. - координаты вершин, цвет заливки и, если необх., цвет обводки.
Недостатки векторной графики:
Растровая графика.
Растровая графика - это изображения, составленные из пикселов - маленьких цветных квадратиков, размещенных в прямоугольной сетке. Пиксел - это самая маленькая единица цифрового изображения. Качество растрового изображения напрямую зависит от количества пикселов, из которых оно состоит - чем больше пикселов тем больше деталей можно отобразить. Увеличить растровое изображение путем тупого увеличения масштаба не получится - число пикселов увеличить невозможно, в этом, я думаю, многие убеждались, когда старались разглядеть мелкие детали на маленькой цифровой фотографии, приближая ее на экране; в результате этого действия разглядеть что‑то кроме увеличивающихся квадратиков (это как раз они - пикселы) не удавалось. Такой фокус удается только агентам ЦРУ в голливудских фильмах, когда они с помощью увеличения картинки с камеры внешнего наблюдения распознают номера машины. Если вы не являетесь сотрудником этой структуры и не владеете такой волшебной аппаратурой - ничего у вас не выйдет.
У растрового изображения есть несколько характеристик. Для фотостокера самыми важными являются: разрешение, размер и цветовая модель.
Разрешение - это количество пикселей на дюйм (ppi - pixel per inch) для описания отображения на экране или количество точек на дюйм (dpi - dot per inch) для печати изображений.
Размер - общее количество пикселов в изображении, обычно измеряется в Мп (мегапикселах), это всего лишь результат умножения количества пикселов по высоте на количество пикселов по ширине изображения.
Цветовая модель - характеристика изображения, описывающая его представление на основе цветовых каналов.
Недостатки растровой графики:
Растровый формат
Растровые изображения формируются в процессе сканирования многоцветных иллюстраций и фотографий, а также при использовании цифровых фото- и видео камер. Можно создать растровое изображение непосредственно на компьютере с помощью растрового графического редактора.
Растровое изображение создается с использованием точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Каждый пиксель может принимать любой цвет из палитры, содержащей десятки тысяч или даже десятки миллионов цветов, поэтому растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи цветов и полутонов. Качество растрового изображения возрастает с увеличением пространственного разрешения (количества пикселей в изображении по горизонтали и вертикали) и количества цветов в палитре.
Достоинства растровой графики:
Возможность воспроизведения изображений любого уровня сложности. Количество деталей, воспроизводимых на изображении во многом зависит от количества пикселов.
Точная передача цветовых переходов.
Наличие множества программ для отображения и редактирования растровой графики. Абсолютное большинство программ поддерживают одинаковые форматы файлов растровой графики. Растровое представление, пожалуй, самый «старый» способ хранения цифровых изображений.
Недостатки растровой графики:
Большой размер файла. Фактически для каждого пиксела приходится хранить информацию о его координатах и цвете.
Невозможность масштабирования (в часности, увеличения) изображения без потери качества.
Векторная графика - это изображения, созданные (а точнее будет сказать - описанные), при помощи математических формул. В отличии от растровой графики, которая является ни чем иным, как массивом цветных пикселов и хранит информацию для каждого из них, векторная графика - это набор графических примитивов, описанных математическими формулами.
Благодаря такому способу представления графической информации, векторное изображение можно не только масштабировать как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, но так же можно перегруппировывать примитивы и менять их форму для создания совершенно других изображений из тех же объектов.
Достоинства векторной графики:
Небольшой размер файла при относительно несложной детализации изображения.
Возможность неограниченного масштабирования без потери качества.
Возможность перемещения, вращения, растягивания, группировки и т.д.так же без потери качества.
Возможность позиционирования объектов по оси, перпендикулярной плоскости экрана (по оси z - «выше», «ниже», «выше всех», «ниже всех»).
Возможность выполнения булевых преобразований над объектами - сложение, вычитание, пересечение, дополнение.
Управление толщиной линий при любом масштабе изображения.
Недостатки векторной графики:
Большой размер файла при сложной детализации изображения. (Бывают случаи, что из‑за множства мелких сложных деталей размер векторного изображения гораздо превышает размер его растровой копии)
Трудность передачи фотореалистичного изображения (следует из 1‑го недостатка)
Проблемы совместимости программ, работающих с векторной графикой, при этом не все программы открывают (или корректно отображают) даже «общепринятые» форматы (такие как eps), созданные в других редакторах.
Понятие цвета в графике.
Цвет - чрезвычайно сложная проблема как для физики, так и для физиологии, т. к. он имеет как психофизиологическую, так и физическую природу. Восприятие цвета зависит от физических свойств света, т. е. электромагнитной энергии, от его взаимодействия с физическими веществами, а также от их интерпретации зрительной системой человека. Другими словами, цвет предмета зависит не только от самого предмета, но также и от источника света, освещающего предмет, и от системы человеческого видения. Более того, одни предметы отражают свет (доска, бумага), а другие его пропускают (стекло, вода). Если поверхность, которая отражает только синий свет, освещается красным светом, она будет казаться черной. Аналогично, если источник зеленого света рассматривать через стекло, пропускающее только красный свет, он тоже покажется черным.
В компьютерной графике применяются две системы смешивания основных цветов: аддитивная - красный, зеленый, синий (RGB) и субтрактивная - голубой, пурпурный, желтый (CMY). Цвета одной системы являются дополнительными к цветам другой: голубой - к красному, пурпурный - к зеленому, а желтый - к синему. Дополнительный цвет - это разность белого и данного цветов.
Субтрактивная
система цветов CMY применяется для отражающих поверхностей, например, типографских красок, пленок и несветящихся экранов.
Аддитивная
цветовая система RGB удобна для светящихся поверхностей, например, экранов ЭЛТ или цветовых ламп.
Аддитивный цвет получается при соединении света разных цветов. В этой схеме отсутствие всех цветов представляет собой чёрный цвет, а присутствие всех цветов - белый. Схема аддитивных цветов работает с излучаемым светом, например, монитор компьютера. В схеме субтрактивных цветов происходит обратный процесс. Здесь получается какой-либо цвет при вычитании других цветов из общего луча света. В этой схеме белый цвет появляется в результате отсутствия всех цветов, тогда как их присутствие даёт чёрный цвет. Схема субтрактивных цветов работает с отражённым светом.
Система цветов RGB
Монитор компьютера создает цвет непосредственно излучением света и, использует схему цветов RGB. Если с близкого расстояния посмотреть на экран монитора, то можно заметить, что он состоит из мельчайших точек красного, зелёного и синего цветов. Компьютер может управлять количеством света, излучаемого через любую окрашенную точку и, комбинируя различные сочетания любых цветов, может создать любой цвет. Будучи определена природой компьютерных мониторов, схема RGB является самой популярной и распространённой, но у неё есть недостаток: компьютерные рисунки не всегда должны присутствовать только на мониторе, иногда их приходится распечатывать, тогда необходимо использовать другую систему цветов - CMYK.
Система цветов CMYK
Данная система была широко известна задолго до того, как компьютеры стали использоваться для создания графических изображений. Для разделения цветов изображения на цвета CMYK применяют компьютеры, а для полиграфии разработаны их специальные модели. Преобразование цветов из системы RGB в систему CMYK сталкивается с рядом проблем. Основная сложность заключается в том, что в разных системах цвета могут меняться. У этих систем различна сама природа получения цветов и то, что мы видим на экране мониторов никогда нельзя точно повторить при печати. В настоящее время существуют программы, которые позволяет работать непосредственно в цветах CMYK. Программы векторной графики уже надёжно обладают этой способностью, а программы растровой графики лишь в последнее время стали предоставлять пользователям средства работы с цветами CMYK и точного управления тем, как рисунок будет выглядеть при печати.
PowerPoint презентации.
Самый простой и распространенный формат электронной презентации является презентация в формате РowerРoint. С помощью этой программы можно использовать в презентации аудио и видео файлы и создавать простейшую анимацию. Главное достоинство данного формата презентации - возможность без особых знаний и умений вносить изменения в презентацию, адаптируя ее под разные аудитории и цели.
PDF презентации
Еще один вид довольно простой компьютерной презентации - это презентация в формате pdf. Это вариант электронного каталога, удобного для рассылки по электронной почте, размещению на сайте и печати на принтере. Главным достоинством презентации в формате pdf являет небольшой ее вес, что позволяет легко и просто осуществлять рассылку файла по электронной почте. Презентация в формате pdf статична и подходит для любого принтера и операционной системы, но это является также и недостатком.
Видео презентации
В данном виде презентации компьютерная графика и другие анимационные спецэффекты уступают место живой картинке - видео изображению. Подобный вид презентаций уходит в прошлое и связано это с ограниченными возможностями видео, так
как обычные презентации, занимающие более 5-7 минут, не воспринимаются аудиторией, а за такой промежуток времени показать всю необходимую информацию с помощью видео не удается. Кроме того видео ассоциируется со скучными корпоративными фильмами и другими нудными форматами - это еще один недостаток данной формы презентации. Главное достоинство - живая, вызывающая чувство доверия, картинка.
Мультимедиа презентация
Мультимедиа презентации - наиболее обширный по своим возможностям вид презентаций. Этот формат презентаций позволяет интегрировать в презентацию звук, видео файлы, анимацию, трехмерные объекты и любые другие элементы без ущерба к качеству. Главное и неоспоримоепреимущество мультимедийных презентаций - возможность внедрения в них фактически любых форматов - power point презентаций, презентаций pdf и видео презентаций.
Flash презентации
Практически все лучшие мультимедийные презентации сделаны на основе Flash (флеш) презентации. Flash презентация - это презентация, созданная единим файлом, без папок и подкачки документов, с возможностью автозапуска презентации при загрузке диска с использованием наиболее яркой насыщенной анимации. Еще одно достоинство презентации на основе flash - это относительно небольшой ее вес, позволяющий размещать подобные презентации в Интернете или дарить на мини дисках.
Грамотное структурирование презентации облегчает восприятие информации слушателям. Во время выступления целесообразно придерживаться известного правила трех частей: введение – основная часть – заключение. После выступления следует вопросно-ответная часть. Таким образом, в структуре презентации выделяется четыре функциональные части, у каждой из которых свои задачи и средства: Обратим ваше внимание на «ударные» части презентации – заключение и вступление. Да, именно в такой последовательности: при подготовке сначала пишется заключительная и только затем – вступительная часть. Почему? Потому что завершение – важнейшая часть презентации, которая больше всего должна запомниться слушателям. Содержание всей презентации должно быть нацелено именно на удачное завершение. Почти всегда люди принимают окончательное решение в момент завершения презентации. Поэтому в заключительной части еще раз напомните основную мысль, заострите внимание на ключевых деталях, подчеркните плюсы вашего предложения. Вступление и заключение – самые яркие моменты презентации, в них должно быть продумано и взвешено каждое слово.
Окно PowerPoint
После запуска PowerPoint создается пустой титульный слайд, который отображается в окне программы.
Как и в других приложениях Microsoft Office вдоль верхней границы окна PowerPoint расположена строка заголовка, ниже - главное меню и панели инструментов.
Главное меню содержит пункт Показ слайдов(Slide Show), которого нет в окнах других приложений. Он позволяет просмотреть, как будет проходить показ слайдов. Внизу окна находится строка состояния. В ней отображаются пояснительные надписи: номер текущего слайда, количество слайдов, вид презентации.
Настройки параметров отображения программы PowerPoint после запуска определяется установками, сделанными на вкладке Вид(View) диалогового окна команды Параметры(Options) в меню Сервис(Tools). На этой вкладке можно установить флажок Область задач при запуске(Startup Task Раgе), что обеспечит показ в правой части окна области задачПриступая к работе(Getting Started).
Слайды могут иметь альбомную или портретную ориентацию. Для перехода между слайдами можно использовать полосу прокрутки или расположенные на ней кнопки: Следующий слайд(Next Slide) иПредыдущий слайд(Previous Slide). Для этих же целей служат клавиши PageUp и PageDown. В нижней левой части окна презентации расположены кнопки, позволяющие изменять режим просмотра вашей презентации.
В PowerPoint существуют пять режимов, которые предоставляют широкие возможности для создания, построения и демонстрации презентаций. В режиме слайдов можно работать с отдельными слайдами. Режим сортировщика слайдов позволяет изменять порядок следования и статус слайдов в презентации. Режим страниц заметок предназначен для ввода тезисов или краткого конспекта доклада. В режиме показа можно осуществить демонстрацию презентации на компьютере. При этом слайды занимают весь экран. Переключение режимов осуществляется при помощи кнопок в нижней части окна презентации.
К режимам можно прейти также при помощи команд меню.
В режимах структуры и слайдов можно произвести доработку презентаций. В режиме структуры все слайды доступны для просмотра и внесения изменений одновременно, а в режиме слайдов можно корректировать только текущий слайд.
Режим сортировщика слайдов предлагает еще один способ работы со слайдами, когда вся презентация представлена как набор слайдов, разложенных в определенном порядке на светлой поверхности. Данный режим так же, как и режим структуры, позволяет менять порядок следования слайдов в презентации.
Через 63 года после смерти Ч.Беббиджа нашелся "некто" взявший на себя задачу создать машину, подобную - по принципу действия, той, которой отдал жизнь Ч. Беббидж. Им оказался немецкий студент Конрад Цузе (1910 - 1985). Работу по созданию машины он начал в 1934 г., за год до получения инженерного диплома. Конрад не знал ни о машине Беббиджа, ни о работах Лейбница, ни об алгебре Буля, которая подходит для того, чтобы проектировать схемы с использованием элементов, имеющих лишь два устойчивых состояния.
Тем не менее, он оказался достойным наследником В. Лейбница и Дж. Буля поскольку вернул к жизни уже забытую двоичную систему исчисления, а при расчете схем использовал нечто подобное булевой алгебре. В 1937г. машина Z1 (что означало Цузе 1) была готова и заработала.
Она была подобно машине Беббиджа чисто механической. Использование двоичной системы сотворило чудо - машина занимала всего два квадратных метра на столе в квартире изобретателя. Длина слов составляла 22 двоичных разряда. Выполнение операций производилось с использованием плавающей запятой. Для мантиссы и ее знака отводилось 15 разрядов, для порядка - 7. Память (тоже на механических элементах) содержала 64 слова (против 1000 у Беббиджа, что тоже уменьшило размеры машины). Числа и программа вводилась вручную. Через год в машине появилось устройство ввода данных и программы, использовавшее киноленту, на которую перфорировалась информация, а механическое арифметическое устройство заменило АУ последовательного действия на телефонных реле. В этом К. Цузе помог австрийский инженер Гельмут Шрайер, специалист в области электроники. Усовершенствованная машина получила название Z2. В 1941 г. Цузе с участием Г. Шрайера создает релейную вычислительную машину с программным управлением (Z3), содержащую 2000 реле и повторяющую основные характеристики Z1 и Z2. Она стала первой в мире полностью релейной цифровой вычислительной машиной с программным управлением и успешно эксплуатировалась. Ее размеры лишь немного превышали размеры Z1 и Z2.
Еще в 1938 г. Г. Шрайер, предложил использовать для построения Z2 электронные лампы вместо телефонных реле. К. Цузе не одобрил его предложение. Но в годы Второй мировой войны он сам пришел к выводу о возможности лампового варианта машины. Они выступили с этим сообщением в кругу ученых мужей и подверглись насмешкам и осуждению. Названная ими цифра - 2000 электронных ламп, необходимых для построения машины, могла остудить самые горячие головы. Лишь один из слушателей поддержал их замысел. Они не остановились на этом и представили свои соображения в военное ведомство, указав, что новая машина могла бы использоваться для расшифровки радиограмм союзников.
Но шанс создать в Германии не только первую релейную, но и первую в мире электронную вычислительную машину был упущен.
К этому времени К. Цузе организовал небольшую фирму, и ее усилиями были созданы две специализированные релейные машины S1 и S2. Первая - для расчета крыльев "летающих торпед" - самолетов-снарядов, которыми обстреливался Лондон, вторая - для управления ими. Она оказалась первой в мире управляющей вычислительной машиной.
К концу войны К. Цузе создает еще одну релейную вычислительную машину - Z4. Она окажется единственной сохранившейся из всех машин, разработанных им. Остальные будут уничтожены при бомбежке Берлина и заводов, где они выпускались.
И так, К. Цузе установил несколько вех в истории развития компьютеров: первым в мире использовал при построении вычислительной машины двоичную систему исчисления (1937 г.), создал первую в мире релейную вычислительную машину с программным управлением (1941 г.) и цифровую специализированную управляющую вычислительную машину (1943 г.).
Эти воистину блестящие достижения, однако, существенного влияния на развитие вычислительной техники в мире не оказали.
Дело в том, что публикаций о них и какой-либо рекламы из-за секретности работ не было, и поэтому о них стало известно лишь спустя несколько лет после завершения Второй мировой войны.
По другому развивались события в США. В 1944 г. ученый Гарвардского университета Говард Айкен (1900-1973) создает первую в США (тогда считалось первую в мире.) релейно-механическую цифровую вычислительную машину МАРК-1. По своим характеристикам (производительность, объем памяти) она была близка к Z3, но существенно отличалась размерами (длина 17 м, высота 2,5 м, вес 5 тонн, 500 тысяч механических деталей).
В машине использовалась десятичная система счисления. Как и в машине Беббиджа в счетчиках и регистрах памяти использовались зубчатые колеса. Управление и связь между ними осуществлялась с помощью реле, число которых превышало 3000. Г. Айкен не скрывал, что многое в конструкции машины он заимствовал у Ч. Беббиджа. "Если бы был жив Беббидж, мне нечего было бы делать", - говорил он. Замечательным качеством машины была ее надежность. Установленная в Гарвардском университете она проработала там 16 лет.
Вслед за МАРК-1 ученый создает еще три машины (МАРК-2, МАРК-3 и МАРК-4) и тоже с использованием реле, а не электронных ламп, объясняя это ненадежностью последних.
В отличие от работ Цузе, которые велись с соблюдением секретности, разработка МАРК1 проводилась открыто и о создании необычной по тем временам машины быстро узнали во многих странах. Дочь К. Цузе, работавшая в военной разведке и находившаяся в то время в Норвергии, прислала отцу вырезку из газеты, сообщающую о грандиозном достижении американского ученого.
К. Цузе мог торжествовать. Он во многом опередил появившегося соперника. Позднее он направит ему письмо и скажет об этом. А правительство Германии в 1980 г. выделит ему 800 тыс. марок для воссоздания Z1, что он и осуществил вместе с помогавшими ему студентами. Своего воскресшего первенца К. Цузе передал на вечное хранение в музей вычислительной техники в Падеборне.
Продолжить рассказ о Г. Айкене хочется любопытным эпизодом. Дело в том, что работы по созданию МАРК1 выполнялись на производственных помещениях фирмы IBM. Ее руководитель в то время Том Уотсон, любивший порядок во всем, настоял, чтобы огромная машина была "одета" в стекло и сталь, что делало ее очень респектабельной. Когда машину перевезли в университет и представили публике, то имя Т. Уотсона в числе создателей машины не было упомянуто, что страшно разозлило руководителя IBM, вложившего в создание машины полмиллиона долларов. Он решил "утереть нос" Г. Айкену. В результате появился релейно-электронный монстр, в огромных шкафах которого размещались 23 тыс. реле и 13 тыс. электронных ламп. Машина оказалась не работоспособной. В конце-концов она была выставлена в Нью-Йорке для показа неискушенной публике. На этом гиганте завершился период электромеханических цифровых вычислительных машин.
Что касается Г. Айкена, то, вернувшись в университет, он первым в мире, начал чтение лекций по новому тогда предмету, получившему сейчас название Computer Science - наука о компьютерах, он же, один из первых предложил использовать машины в деловых расчетах и бизнесе. Побудительным мотивом для создания МАРК-1 было стремление Г. Айкена помочь себе в многочисленных расчетах, которые ему приходилось делать при подготовке диссертационной работы (посвященной, кстати, изучению свойств электронных ламп).
Однако, уже надвигалось время, когда объем расчетных работ в развитых странах стал нарастать как снежный ком, в первую очередь в области военной техники, чему способствовала Вторая мировая война.
В 1941 г. сотрудники лаборатории баллистических исследований Абердинского артиллерийского полигона в США обратились в расположенную неподалеку техническую школу при Пенсильванском университете за помощью в составлении таблиц стрельбы для артиллерийских орудий, уповая на имевшийся в школе дифференциальный анализатор Буша - громоздкое механическое аналоговое вычислительное устройство. Однако, сотрудник школы физик Джон Мочли (1907-1986), увлекавшийся метереологией и смастеривший для решения задач в этой области несколько простейших цифровых устройств на электронных лампах, предложил нечто иное. Им было составлено (в августе 1942 г.) и отправлено в военное ведомство США предложение о создании мощного компьютера (по тем временам) на электронных лампах. Эти, воистину исторические пять страничек были положены военными чиновниками под сукно, и предложение Мочли, вероятно, осталось бы без последствий, если бы им не заинтересовались сотрудники полигона. Они добились финансирования проекта, и в апреле 1943 г. был заключен контракт между полигоном и Пенсильванским университетом на создание вычислительной машины, названной электронным цифровым интегратором и компьютером (ЭНИАК). На это отпускалось 400 тыс. долларов. К работе было привлечено около 200 человек, в том числе несколько десятков математиков и инженеров.
Руководителями работы стали Дж. Мочли и талантливый инженер-электронщик Преспер Эккерт (1919 - 1995). Именно он предложил использовать для машины забракованные военными представителями электронные лампы (их можно было получить бесплатно). Учитывая, что требуемое количество ламп приближалось к 20тысячам, а средства, выделенные на создание машины, весьма ограничены, - это было мудрым решением. Он же предложил снизить напряжение накала ламп, что существенно увеличило надежность их работы. Напряженная работа завершилась в конце 1945 года. ЭНИАК был предъявлен на испытания и успешно их выдержал. В начале 1946 г. машина начала считать реальные задачи. По размерам она была более впечатляющей, чем МАРК-1: 26 м в длину, 6м в высоту, вес 35 тонн. Но поражали не размеры, а производительность - она в 1000 раз превышала производительность МАРК-1. Таков был результат использования электронных ламп!
В остальном ЭНИАК мало чем отличался от МАРК-1. В нем использовалась десятичная система исчисления. Разрядность слов - 10 десятичных разрядов. Емкость электронной памяти - 20 слов. Ввод программ - с коммутационного поля, что вызывало массу неудобств: смена программы занимала многие часы и даже дни.
В 1945 г., когда завершались работы по созданию ЭНИАК, и его создатели уже разрабатывали новый электронный цифровой компьютер ЭДВАК в котором намеривались размещать программы в оперативной памяти, чтобы устранить основной недостаток ЭНИАКа - сложность ввода программ вычислений, к ним в качестве консультанта был направлен выдающийся математик, участник Матхеттенского проекта по созданию атомной бомбы Джон фон Нейман (1903-1957). Следует сказать, что разработчики машины, судя по всему, не просили этой помощи. Дж. Нейман, вероятно, сам проявил инициативу, услышав от своего приятеля Г. Голдстайна, математика, работавшего в военном ведомстве, об ЭНИАКе. Он сразу оценил перспективы развития новой техники и принял самое активное участие в завершении работ по созданию ЭДВАКа. Написанная им часть отчета по машине, содержала общее описание ЭДВАКа и основные принципы построения машины (1945 г.).
Она была размножена Г. Голдстайном (без согласования с Дж. Мочли и П. Эккертом) и разослана в ряд организаций. В 1946г. Нейманом, Голдстайном и Берксом (все трое работали в Принстонском институте перспективных исследований) был составлен еще один отчет ("Предварительное обсуждение логического конструирования устройства", июнь 1946 г.), который содержал развернутое и детальное описание принципов построения цифровых электронных вычислительных машин. В том же году отчет был распространен на летней сессии Пенсильванского университета.
Изложенные в отчете принципы сводились к следующему.
- 1. Машины на электронных элементах должны работать не в десятичной, а двоичной системе исчисления.
- 2. Программа должна размещаться в одном из блоков машины - в запоминающем устройстве, обладающем достаточной емкостью и соответствующими скоростями выборки и записи команд программы.
- 3. Программа, так же как и числа, с которыми оперирует машина, записывается в двоичном коде. Таким образом, по форме представления команды и числа однотипны. Это обстоятельство приводит к следующим важным последствиям:
- - промежуточные результаты вычислений, константы и другие числа могут размещаться в том же запоминающем устройстве, что и программа;
- - числовая форма записи программы позволяет машине производить операции над величинами, которыми закодированы команды программы.
- 4. Трудности физической реализации запоминающего устройства, быстродействие которого соответствует скорости работы логических схем, требует иерархической организации памяти.
- 5. Арифметическое устройство машины конструируется на основе схем, выполняющих операцию сложения, создание специальных устройств для выполнения других операций нецелесообразно.
- 6. В машине используется параллельный принцип организации вычислительного процесса (операции над словами производятся одновременно по всем разрядам).
Нельзя сказать, что перечисленные принципы построения ЭВМ были впервые высказаны Дж. Нейманом и остальными авторами. Их заслуга в том, что они, обобщив накопленный опыт построения цифровых вычислительных машин, сумели перейти от схемных (технических) описаний машин к их обобщенной логически ясной структуре, сделали важный шаг от теоретически важных основ (машина Тьюринга) к практике построения реальных ЭВМ. Имя Дж. Неймана привлекло внимание к отчетам, а высказанные в них принципы и структура ЭВМ получили название неймановских.
Под руководством Дж. Неймана в Принстонском институте перспективных исследований в 1952 г. была создана еще одна машина на электронных лампах МАНИАК (для расчетов по созданию водородной бомбы), а в 1954 г. еще одна, уже без участия Дж. Неймана. Последняя была названа в честь ученого "Джониак". К сожалению, всего три года спустя Дж. Нейман тяжело заболел и умер.
Дж. Мочли и П. Эккерт, обиженные тем, что в отчёте Принстонского университета они не фигурировали и выстраданное ими решение располагать программы в оперативной памяти стали приписывать Дж. Нейману, а, с другой стороны, увидев, что многие, возникшие как грибы после дождя, фирмы стремятся захватить рынок ЭВМ, решили взять патенты на ЭНИАК.
Однако в этом им было отказано. Дотошные соперники разыскали информацию о том, что еще в 1938 - 1941 годах работавший в сельскохозяйственном училище штата Айова профессор математики Джон Атанасов (1903 - 1996), болгарин по происхождению, вместе со своим помощником Клиффордом Бери разработал макет специализированной цифровой вычислительной машины (с использованием двоичной системы счисления) для решения систем алгебраических уравнений. Макет содержал 300 электронных ламп, имел память на конденсаторах. Таким образом, пионером ламповой техники в области компьютеров оказался Атанасов.
К тому же Дж. Мочли, как выяснил суд, разбиравший дело по выдаче патента, оказывается, был знаком с работами Атанасова не по наслышке, а провел пять дней в его лаборатории, в дни создания макета.
Что касается хранения программ в оперативной памяти и теоретического обоснования основных свойств современных компьютеров, то и здесь Дж. Мочли и П. Эккерт не были первыми. Еще в 1936 г. об этом сказал Алан Тьюринг (1912 - 1953) - гениальный, математик, опубликовавший тогда свою замечательную работу "О вычислимых числах".
Полагая, что наиболее важная черта алгоритма (задания на обработку информации) - это возможность механического характера его выполнения, А. Тьюринг предложил для исследования алгоритмов абстрактную машину, получившую название "машина Тьюринга". В ней он предвосхитил основные свойства современного компьютера. Данные должны были вводиться в машину с бумажной ленты, поделенной на клетки-ячейки. Каждая из них содержала символ или была пустой. Машина не только могла обрабатывать записанные на ленте символы, но и изменять их, стирая старые и записывая новые в соответствии с инструкциями, хранимыми в ее внутренней памяти. Для этого она дополнялась логическим блоком, содержащим функциональную таблицу, определяющую последовательность действий машины. Иначе говоря, А. Тьюринг предусмотрел наличие некоторого запоминающего устройства для хранения программы действий машины. Но не только этим определяются его выдающиеся заслуги.
В 1942 - 1943 годах, в разгар Второй мировой войны, в Англии, в обстановке строжайшей секретности с его участием в Блечли-парке под Лондоном была построена и успешно эксплуатировалась первая в мире специализированная цифровая вычислительная машина "Колоссус" на электронных лампах для расшифровки секретных радиограмм немецких радиостанций. Она успешно справилась с поставленной задачей. Один из участников создания машины так оценил заслуги А. Тьюринга: "Я не хочу сказать, что мы выиграли войну благодаря Тьюрингу, но беру на себя смелость сказать, что без него мы могли ее и проиграть". После войны ученый принял участие в создании универсальной ламповой ЭВМ. Внезапная смерть на 41-м году жизни помешала реализовать в полной мере его выдающийся творческий потенциал. В память об А. Тьюринге в установлена премия его имени за выдающиеся работы в области математики и информатики. ЭВМ "Колоссус" восстановлена и хранится в музее местечка Блечли парк, где она была создана.
Однако, в практическом плане Дж. Мочли и П. Эккерт действительно оказались первыми, кто, поняв целесообразность хранения программы в оперативной памяти машины (независимо от А. Тьюринга), заложили это в реальную машину - свою вторую машину ЭДВАК. К сожалению ее разработка задержалась, и она была введена в эксплуатацию только в 1951г. В это время в Англии уже два года работала ЭВМ с хранимой в оперативной памяти программой! Дело в том, что в 1946 г. в разгар работ по ЭДВАК Дж. Мочли прочитал курс лекций по принципам построения ЭВМ в Пенсильванском университете. Среди слушателей оказался молодой ученый Морис Уилкс (родился в 1913 г.) из Кембриджского университета, того самого, где сто лет назад Ч. Беббидж предложил проект цифровой машины с программным управлением. Вернувшись в Англию, талантливый молодой ученый сумел за очень короткий срок создать ЭВМ ЭДСАК (электронный компьютер на линиях задержки) последовательного действия с памятью на ртутных трубках с использованием двоичной системы исчисления и хранимой в оперативной памяти программой. В 1949 г. машина заработала. Так М. Уилкс оказался первым в мире, кто сумел создать ЭВМ с хранимой в оперативной памяти программой. В 1951 г. он же предложил микропрограммное управление операциями. ЭДСАК стал прототипом первой в мире серийной коммерческой ЭВМ ЛЕО (1953г.). Сегодня М. Уилкс - единственный из оставшихся в живых компьютерных пионеров мира старшего поколения, тех, кто создавал первые ЭВМ. Дж. Мочли и П. Эккерт пытались организовать собственную компанию, но ее пришлось продать из-за возникших финансовых затруднений. Их новая разработка - машина УНИВАК, предназначенная для коммерческих расчетов, перешла в собственность фирмы Ремингтон Рэнд и во многом способствовала ее успешной деятельности.
Хотя Дж. Мочли и П. Эккерт не получили патента на ЭНИАК, его создание стало, безусловно золотой вехой в развитии цифровой вычислительной техники, отмечающей переход от механических и электромеханических к электронным цифровым вычислительным машинам.
В 1996 г. по инициативе Пенсильванского университета многие страны мира отметили 50-летие информатики, связав это событие с 50-летием создания ЭНИАК. Для этого имелись многие основания - до ЭНИАКа и после ни одна ЭВМ не вызвала такого резонанса в мире и не имела такого влияния на развитие цифровой вычислительной техники как замечательное детище Дж. Мочли и П. Эккерта.
Во второй половине нашего века развитие технических средств пошло значительно быстрее. Еще стремительней развивалась сфера программного обеспечения, новых методов численных вычислений, теория искусственного интеллекта.
В 1995 г. американский профессор информатики Университета штата Вирджиния Джон Ли опубликовал книгу "Компьютерные пионеры". В число пионеров он включил тех, кто внес существенный вклад в развитие технических средств, программного обеспечения, методов вычислений, теорию искусственного интеллекта и др., за время от появления первых примитивных средств обработки информации до наших дней.
Термин «информационные технологии » появился в конце 1970-х гг. и стал означать технологию обработки информации. Компьютеры изменили процессы работы с информацией, повысили оперативность и эффективность управления, но в то же время компьютерная революция породила серьезные социальные проблемы уязвимости информации. В бизнесе использование компьютера состоит в идентификации задачных ситуаций, их классификации и применении для их решения технических и программных средств, которые называются технологиями – правилами действия с использованием каких-либо общих средств для целой совокупности задач или задачных ситуаций.
Использование компьютерных технологий позволяет компании добиться конкурентных преимуществ на рынке путем использования основных компьютерных концепций:
· увеличивать эффективность и оперативность работы посредством использования технологических, электронных, инструментальных и коммуникационных средств;
· максимизировать индивидуальную эффективность путем накопления информации и использования средств доступа к базам данных;
· увеличивать надежность и скорость обработки информации посредством информационных технологий;
· иметь технологический базис для специализированной коллективной работы.
Информационная эра началась в 1950-х гг., когда на рынке появился первый универсальный компьютер для коммерческого использования UNIVAC , который проводил вычисления за миллисекунды. Поиск механизма для вычислений начался много веков назад. Счеты – одно из первых механических счетных устройств пяти тысячелетней давности были изобретены независимо и практически одновременно в Древней Греции, Древнем Риме, Китае, Японии и на Руси. Счеты – родоначальники цифровых устройств.
Исторически сложилось развитие двух направлений развития вычислений и вычислительной техники: аналоговое и цифровое . Аналоговое направление основано на исчислении неизвестного физического объекта (процесса) по аналогии с моделью известного объекта (процесса). Основоположником аналогового направления является шотландский барон Джон Непер, который теоретически обосновал функции и разработал практическую таблицу алгоритмов, что упростило выполнение операций умножения и деления. Чуть позже англичанин Генри Бриггс составил таблицу десятичных логарифмов.
В 1623 г. Уильям Отред изобрел прямоугольную логарифмическую линейку, а в 1630 г. Ричард Деламейн – круговую логарифмическую линейку, в 1775 г. Джон Робертсон добавил к линейке бегунок, 1851–1854 гг. француз Амедей Манхейм изменил конструкцию линейки на почти современный вид. В середине IX в. были созданы устройства: планиметр (для вычисления площади плоских фигур), курвиметр (определение длины кривых), дифференциатор, интегратор, интеграф (для получения графических результатов интегрирования) и другие устройства.
Цифровое направление развития техники вычислений оказалось более перспективным. В начале XVI в. Леонардо да Винчи создал эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с десятизубными кольцами (макет работающего устройства был построен только в XX в.). В 1623 г. профессор Вильгельм Шиккард описал устройство счетной машины. В 1642 г. французский математик и философ Блез Паскаль (1623–1662) разработал и построил счетное устройство «Pascaline », чтобы помочь своему отцу – сборщику налогов. Эта конструкция счетного колеса использовалась во всех механических калькуляторах до 1960 г., когда с появлением электронных калькуляторов они вышли из употребления.
В 1673 г. немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейбниц изобрел механический калькулятор, способный выполнять основные арифметические действия в двоичной системе счисления. В 1727 г. на основе двоичной системы Лейбница Джакоб Леопольд создал счетную машину. В 1723 г. немецкий математик и астроном создал арифметическую машину, которая определяла частное и число последовательных операций сложения при умножении чисел и производила контроль за правильностью ввода данных.
В 1896 г. Холлерит основал компанию по производству табулирующих счетных машин Tabulating Machine Company , которая в 1911 г. объединилась с несколькими другими компаниями, а в 1924 г. генеральный управляющий Томас Ватсон изменил ее название на International Business Machine Corporation (IBM ). Начало современной истории компьютера отмечено изобретением в 1941 г. компьютера Z3 (электрических реле, управляемых программой) немецким инженером Конрадом Цузе и изобретением простейшего компьютера Джоном В. Атанасоффом, профессором университета штата Айова. Обе системы использовали принципы современных компьютеров и были основаны на двоичной системе счисления.
Основными компонентами ЭВМ I поколения были электронно-вакуумные лампы, системы памяти строились на ртутных линиях задержки, магнитных барабанах, электронно-лучевых трубках Вильямса. Данные вводились с помощью перфолент, перфокарт и магнитных лент с хранимыми программами. Использовались печатающие устройства. Быстродействие компьютеров первого поколения не превышало 20 тысяч операций в секунду. Ламповые машины в промышленном масштабе выпускались до середины 50-х годов.
В 1948 г. в США Уолтер Браттейн и Джон Бардин изобрели транзистор, в 1954 г. Гордон Тил применил для изготовления транзистора кремний. С 1955 г. компьютеры стали выпускаться на транзисторах. В 1958 г. Джеком Килби была изобретена интегральная микросхема и Робертом Нойсом промышленная интегральная микросхема (Chip ). В 1968 г. Роберт Нойс основал фирму Intel (Integrated Electronics ). Компьютеры на интегральных схемах стали выпускаться с 1960 г. ЭВМ II поколения стали компактными, надежными, быстрыми (до 500 тысяч операций в секунду), усовершенствовались функциональные устройства работы с магнитными лентами и памяти на магнитных дисках.
В 1964 г. были разработаны ЭВМ III поколения с применением электронных схем малой и средней степени интеграции (да 1000 компонентов на кристалл). Пример: IBM 360 (США, фирма IBM ), ЕС 1030, ЕС 1060 (СССР). В конце 60-х гг. ХХ в. появились миникомпьютеры, в 1971 г. – микропроцессор. В 1974 г. компания Intel выпустила первый широко известный микропроцессор Intel 8008 , в 1974 г. – микропроцессор II поколения Intel 8080 .
С середины 1970-х гг. ХХ в. были разработаны ЭВМ IV поколения. Они были основаны на больших и сверхбольших интегральных схемах (до миллиона компонентов на кристалл) и быстродействующих системах памяти емкостью несколько мегабайт. При включении происходила самозагрузка, при отключении данные оперативной памяти переносились на диск. Производительность компьютеров стала сотни миллионов операций в секунду. Первые компьютеры были выпущены фирмой Amdahl Corporation .
В середине 70-х гг. ХХ в. появились первые промышленные персональные компьютеры. В 1975 г. был создан первый промышленный персональный компьютер Альтаир на основе микропроцессора Intel 8080 . В августе 1981 г. компания IBM выпустила компьютер IBM PC на основе микропроцессора Intel 8088 , который быстро завоевал популярность.
С 1982 г. ведутся разработки ЭВМ V поколения, ориентированные на обработку знаний. В 1984 г. фирма Microsoft представила первые образцы операционной системы Windows , в марте 1989 г. Тимом Бернерс-Ли, сотрудником международного европейского центра, было предложена идея создания распределенной информационной системы Word Wide Web , проект был принят в 1990 г.
Аналогично развитию аппаратных средств разработка программного обеспечения также разделяется на поколения. Программное обеспечение I поколения представляло собой базовые языки программирования, которыми владели только компьютерные специалисты. Программное обеспечение II поколения характеризуется развитием проблемно-ориентированных языков, таких как Fortran, Cobol, Algol-60 .
Использование операционных систем с диалоговым режимом, систем управления базами данных и языков структурного программирования, таких как Pascal , относится к программному обеспечению III поколения. Программное обеспечение IV поколения включает в себя распределенные системы: локальные и глобальные сети компьютерных систем, усовершенствованные графические и пользовательские интерфейсы и интегрированную среду программирования. Программное обеспечение V поколения характеризуется обработкой знаний и шагами в области параллельного программирования.
Использование компьютеров и информационных систем, индустрия которых началась с 1950-х гг., является основным средством повышения конкурентоспособности посредством следующих основных преимуществ:
·улучшения и расширения обслуживания клиентов;
·повышения уровня эффективности благодаря экономии времени;
·увеличения нагрузки и пропускной способности;
·повышения точности информации и сокращения убытков, обусловленных ошибками;
·поднятия престижа организации;
·увеличения прибыли бизнеса;
·обеспечения возможности получения надежной информации в реальном времени при использовании итеративного режима и организации запросов;
·использования руководителем достоверной информации для планирования, управления и принятия решений.
