close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2854.Курс лекций по информатике

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО СПОРТА, ТУРИЗМА И МОЛОДЕЖНОЙ
ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Российский государственный университет физической культуры,
спорта, молодежи и туризма»
(ГЦОЛИФК)
КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ИНФОРМАТИКЕ
Учебное пособие
МОСКВА – 2011
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Методические рекомендации
утверждены и рекомендованы
Экспертно-методическим
Советом РГУФКСМиТ
Протокол № 5 от « 9 » декабря 2010 г.
УДК 004(07)
К 93
Составители: Аронова Т.В. – кандидат педагогических наук, доцент
кафедры ЕНД РГУФКСМиТ;
Конюхова Г.П. – кандидат педагогических наук, доцент кафедры ЕНД
РГУФКСМиТ;
Яшкина Е.Н. – кандидат педагогических наук, доцент кафедры ЕНД
РГУФКСМиТ.
Рецензент: Попов Г.И. – д.п.н., профессор кафедры ЕНД РГУФКСМиТ.
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В
курсе
лекций
согласно
требованиям
«Государственного
образовательного стандарта» рассмотрены основные понятия информатики
как естественнонаучной дисциплины, дана общая характеристика процесса
сбора, обработки, хранения и передачи информации. Проанализировано
аппаратное и программное обеспечение ЭВМ. Приведено описание структуры
и функций персонального компьютера. Учебное пособие предназначено для
студентов дневной и заочной форм обучения для индивидуального изучения
теоретических основ информатики при подготовке к
занятиям и сдаче
экзамена.
По курсу «Информатика» для студентов, обучающихся по направлениям
032101.65 «ФКиС»; по направлению 032100.62 «ФК»; 032103.65 «Рекреация и
спортивно-оздоровительный
туризм»;
100201.65
«Туризм»;
100200.62
«Туризм»; 080507.65 «Менеджмент организации»; 040104.65 «Организация
работы с молодежью»; 030301.65 «Психология»; 080100.62 «Экономика»;
030602.65 «Связи с общественностью»; 032102.65 «Физическая культура для
лиц с отклонениями в состоянии здоровья (АФК)»; по курсу «Математика и
информатика» для студентов, обучающихся по направлению 050720.65
«Физическая культура».
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оглавление
Введение .............................................................................................................. 7
1 Раздел. Основы информатики и компьютерной техники ............................ 9
1.1 Лекция №1: Информация и информационные процессы .................................................. 9
1.1.1 Понятие информации. Виды информации ..............................................................................................................9
1.1.2 Свойства информации.................................................................................................................................................11
1.1.3 Измерение информации..............................................................................................................................................14
1.1.4 Информационные процессы......................................................................................................................................15
1.1.5 Предмет и структура информатики .........................................................................................................................17
1.1.6 Информационные техноло гии ..................................................................................................................................19
1.2 Лекция №2: История развития вычислительной техники ............................................. 22
1.2.1 Информационные революции - как предпосылки развития вычислительной техники ...........................22
1.2.2 Основные э тапы развития вычислительной техники .........................................................................................23
1.2.3 Классификация ЭВМ ..................................................................................................................................................33
1.2 Лекция №3: Аппаратная конфигурация компьютера ..................................................... 40
1.3.1 Принцип открытой ар хитектуры ............................................................................................................................40
1.3.2 Функциональная схема ПК........................................................................................................................................42
1.3.3 Процессор – устройство обработки информации ...............................................................................................44
1.3.4 Память – устройство хранения информации........................................................................................................46
1.3.5 Внешние устройства компьютера............................................................................................................................48
2 Раздел. Программные средства общего назначения............................... 52
2.1 Лекция №4: Представление данных в компьютере ......................................................... 52
2.1.1 Системы счисления ......................................................................................................................................................52
2.1.2 Кодирование данных ...................................................................................................................................................55
2.1.3. Представление числовых данных ...........................................................................................................................56
2.1.4. Представление символьных данных ......................................................................................................................59
2.1.5. Представление звуковых данных ...........................................................................................................................62
2.1.6. Представление графических данных .....................................................................................................................63
2.2 Лекция №5: Системные программные средства ............................................................ 68
2.2.1 Классификация программного обеспечения .......................................................................................................68
2.2.2 Системные программные средства .........................................................................................................................69
2.2.3 Инструментальные программные средства ..........................................................................................................70
2.2.4 Прикладные программные средства .......................................................................................................................72
2.2.5 Файловая структура данных......................................................................................................................................73
2.3 Лекция №6: ОС Windows .................................................................................................... 79
2.3.1 Операционная система Windows..............................................................................................................................79
2.3.2 Оконный интерфейс Windows ..................................................................................................................................81
2.3.3 Рабо та с файловой системой Windows ...................................................................................................................85
2.3.4 Стандартные приложения Windows ........................................................................................................................88
2.4 Лекция №7: Служебные программные средства ............................................................. 89
2.4.1 Структура жесткого диска ........................................................................................................................................89
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.4.2 Программы обслуживания магнитных дисков ....................................................................................................91
2.4.3 Ар хивация информации .............................................................................................................................................96
2.5 Лекция №8: Информационная безопасность................................................................. 101
2.5.1 Классификация у гроз информационной безопасности ...................................................................................101
2.5.2 Обеспечение работоспособности компьютерных систем ...............................................................................104
2.5.3 Предо твращение несанкционированного доступа ............................................................................................105
2.6 Лекция №9: Вредоносные программы и методы защиты .......................................... 114
2.6.1 Вредоносные программы .........................................................................................................................................114
2.6.2 Антивирусные программы.......................................................................................................................................124
3 Раздел. Информационные технологии в сфере ФК ............................... 130
3.1 Лекция №10: Алгоритмизация решения задач на компьютере ..................................... 130
3.1.1 Решение задач на компьютере ................................................................................................................................130
3.1.2 Понятие алгоритма и его свойства ........................................................................................................................132
3.1.3 Способы описания алгоритмов ..............................................................................................................................136
3.1.4 Основные алгоритмические конструкции ...........................................................................................................137
3.2 Лекция №11: Программирование ...................................................................................... 141
3.2.1 Создание программ....................................................................................................................................................141
3.2.2 Методы проектирования программ.......................................................................................................................142
3.2.3 Жизненный цикл программного обеспечения ...................................................................................................147
3.3 Лекция №12: Программные средства создания текстовой документации ............... 152
3.3.1 Оконный интерфейс Microsoft Word.....................................................................................................................152
3.3.2 Основные операции в программе Microsoft Word ............................................................................................155
3.4 Лекция №13: Программные средства обработки числовой информации ................... 161
3.4.1 Электронная таблица M icrosoft Excel...................................................................................................................161
3.4.2 Оконный интерфейс Microsoft Excel.....................................................................................................................163
3.4.3 Основные операции в программе Microsoft Excel ............................................................................................165
3.4.4 Внедрение и связывание объектов ........................................................................................................................173
3.5 Лекция №14: Программные средства создания презентаций ...................................... 174
3.5.1 Программа для создания презентаций Power Po int .........................................................................................174
3.5.2 Создание презентации ...............................................................................................................................................177
3.5.3 Оформление презентации ........................................................................................................................................178
3.5.4 Демонстрация презентации .....................................................................................................................................183
3.6 Лекция №15: Технология создания информационных систем....................................... 184
3.6.1 Понятие информационной системы......................................................................................................................184
3.6.2 Виды баз данных ........................................................................................................................................................186
3.6.3 Состав и функции систем управления базами данных ....................................................................................187
3.6.4 СУБД M icrosoft Access .............................................................................................................................................190
3.7 Лекция №16: Обзор MS Office 2007.................................................................................. 195
3.7.1 Обзор MS Office Word 2007 ....................................................................................................................................195
3.7.2 Обзор MS Office Excel 2007 ....................................................................................................................................202
3.7.3 Обзор MS Office PowerPoint 2007..........................................................................................................................206
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.7.4 Обзор MS Office Access 2007 ..................................................................................................................................209
3.7.5 Обзор MS Office Outlook 2007 ................................................................................................................................211
3.7.6 Обзор MS Office Groove 2007 .................................................................................................................................212
3.7.7 Обзор MS Office OneNote 2007 ..............................................................................................................................212
3.7.8 Обзор MS Office Publisher 2007..............................................................................................................................213
3.7.9 Обзор MS Office InfoPath 2007 ...............................................................................................................................214
3.8 Лекция №17: Программные средства создания графических изображений .............. 215
3.8.1 Типы компьютерных изображений .......................................................................................................................215
3.8.2 Оконный интерфейс Corel Draw ............................................................................................................................216
3.8.3 Типы объектов и инструменты програм мы Corel Draw ..................................................................................218
4 Раздел. Сетевые технологии .................................................................... 225
4.1 Лекция №18: Компьютерные коммуникации................................................................... 225
4.1.1 Классификация компьютерных сетей ...................................................................................................................225
4.1.2 Топология сети ............................................................................................................................................................229
4.1.3 Сетевые прото колы ....................................................................................................................................................231
4.1.4 Компоненты сети ........................................................................................................................................................233
4.2 Лекция №19: Глобальная компьютерная сеть Интернет ............................................ 237
4.2.1 История сети Интернет.............................................................................................................................................238
4.2.2 Адресация в Интернете .............................................................................................................................................240
4.2.3 Сервисы (службы) сети Интернет .........................................................................................................................241
4.2.4 Унифицированный указатель ресурса (URL) .....................................................................................................248
4.2.5 Поиск информации в WWW ...................................................................................................................................250
4.2.6 Защита информации в сети Интернет...................................................................................................................250
Список литературы........................................................................................ 253
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
Стремительное развитие информационных технологий (ИТ) и возрастание роли ИТ для прикладных областей знаний предъявляет повышенные
требования к уровню профессиональной подготовки выпускников высшей
школы в области ИТ. В настоящее время ИТ-образование является важным
компонентом подготовки специалистов различных направлений, в том числе и
в
области
физической
культуры
и
спорта.
Изучение
дисциплины
"Информатика" в высших учебных заведениях обусловлено необходимостью
качественной профессиональной подготовки специалистов в условиях
глобальной информатизации различных отраслей человеческой деятельности.
Коренное отличие информатики от других дисциплин, изучаемых в
высшей школе, состоит в том, что предмет изучения меняется ускоренными
темпами. Данный курс лекций охватывает все области современной
информатики, очерченные стандартом дисциплины.
Существенна теоретическая база, закладываемая в разделах курса. Без
понимания основных понятий об информации, информационном обществе,
информационных ресурсах (лекция 1), истории развития вычислительных
средств (лекция 2), классификации ЭВМ (лекция 2), аппаратной конфигурации
(лекция 3), классификации программных средств (лекции 4,5,6,7,8), основ
алгоритмизации (лекция 10) сложно освоить остальные разделы пособия.
1. Цель курса лекций
Цель настоящего курса лекций дать представление о современной
информатике как научной дисциплине, научить студентов методам создания,
обработки, передачи, сохранения, поиска и защиты информации с помощью
компьютерных технологий.
2. Задачи курса лекций
Основные задачи курса лекций:
• ознакомить студентов с информационными процессами, происходя7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
щими в современном мире, в частности, в области физической культуры и
спорта;
• ознакомить студентов с возможностями современных компьютерных
технологий и их использованием.
3. Место курса в профессиональной подготовке выпускника
Данный предмет входит в естественнонаучный блок дисциплин и
занимает особое место в структуре учебного плана. Специфика данной
дисциплины
обусловлена
обязательным
использованием современной
компьютерной техники на семинарских и практических занятиях.
4. Требования к уровню освоения содержания курса лекций
Студент,
успешно
прослушавший курс
лекций по
дисциплине
«Информатика», должен:
• иметь представления об информационных ресурсах общества, о
современных программных средствах (ПС) общего назначения, об основах
современных информационных технологий переработки информации и их
влиянии на успех в профессиональной деятельности;
• знать современное состояние уровня и направлений развития компьютерной техники, сетевых технологий, программного обеспечения, информационных
систем,
методов
защиты
информации
при
работе
с
компьютерными системами, включая приемы антивирусной защиты.
Данное пособие предназначено для студентов вузов физической
культуры дневных и заочных отделений. Содержание материала, вошедшего
в пособие, полностью соответствует требованиям (федеральный компонент) к
обязательному минимуму содержания и уровню подготовки по циклу ЕН
Государственного образовательного стандарта высшего профессионального
образования второго поколения и программе дисциплины «Информатика». В
состав данного пособия вошли лекции по всем разделам дисциплины. Курс
лекций может быть использован как для самостоятельного изучения
теоретических основ информатики, так и для самостоятельной подготовки к
лекционным и практическим занятиям и сдачи экзамена.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 Раздел. Основы информатики и компьютерной техники
1.1
Лекция №1: Информация и информационные процессы
План
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.1.5
1.1.6
Понятие информации. Виды информации
Свойства информации
Измерение информации
Информационные процессы
Предмет и структура информатики
Информационные технологии
1.1.1 Понятие информации. Виды информации
Термин информация происходит от латинского слова informatio, что
означает разъяснение, осведомление, изложение. Несмотря на широкое
применение этого термина, его классического общепринятого определения не
существует. С точки зрения рассматриваемой науки понятие информации
является первичным и, следовательно, неопределимым. Совершенно так же,
как понятия
«точка», «прямая», «множество» являются основными
неопределяемыми понятиями в математике. Опишем понятие «информации»
исходя из ее свойств.
Информация является отражением реального мира. Человек получает
сведения об окружающем его мире, воспринимая сигналы, возникающие в
результате взаимодействия физических объектов друг с другом. Сигналом
является физический процесс или явление, несущий сообщение о состоянии
объекта наблюдений или каком-либо событии. Как правило, с течением
времени сигналы изменяются. Каждый сигнал имеет параметры, которые
используются для его характеристики (описания). По форме сигналы
подразделяются на непрерывные (аналоговые) и дискретные.
Сигнал
называется
непрерывным,
если его
параметр
является
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
непрерывной во времени функцией. Если же параметр сигнала может
принимать только ряд значений, причем их конечное число, то сигнал
называется дискретным.
Подавляющее большинство явлений окружающего мира представляются
непрерывными процессами, характеризующимися плавным изменением их
характеристик. В то же время обрабатывать удобнее дискретные сигналы.
Преобразование
непрерывного
сигнала
в
дискретный
называется
квантованием, а дискретного в непрерывный – сглаживанием. Хорошо
известным примером таких преобразований является съемка какого-либо
процесса на кинокамеру и последующий просмотр.
Сигналы, зарегистрированные на материальном носителе, называются
данными. Данные могут храниться и транспортироваться на носителях
различных видов. Носитель - это среда для записи и хранения данных. От
свойств
носителя
зависят
полнота,
доступность
и достоверность
информации при последующем использовании.
В настоящее время известно большое число способов регистрации
сигналов - механические воздействия, изменения электрических, магнитных,
оптических
характеристик
носителя,
его
химического
состава,
кристаллической структуры и т.д. Самым распространенным носителем
информации
является
бумага,
регистрация
сигналов
на
которой
осуществляется с помощью изменения оптических свойств. В качестве
носителей используются различные материальные предметы (бумага, камень,
дерево, диски и т.д.). К машинным носителям информации относятся
магнитные диски, магнитные ленты, оптические диски, флэш-память и т.д.
Информация о явлениях и объектах окружающего мира содержится в
данных, однако эти понятия не следует отождествлять. Ведь один и тот же
набор данных может восприниматься разными людьми по-разному. Так для
музыканта партитура является образом музыкального произведения, а для
человека, не владеющего нотной грамотой, - набором витиеватых иероглифов.
Для получения информации по имеющимся данным необходимо
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
использование методов, преобразующих данные в понятия, воспринимаемые
человеческим сознанием. Методы, в зависимости от результата их
применения, разделяют на адекватные и неадекватные. Например, человек,
не знающий нотной грамоты, пытаясь разобрать партитуру, применяет
неадекватный метод. Исходя из сказанного, можно дать описательное
определение информации как результата применения к данным адекватных
методов. Информация является динамическим объектом, который появляется
и существует во время взаимодействия данных и соответствующих им
методов. При всем многообразии информацию можно классифицировать по
ряду признаков.
Принято различать следующие виды информации:
1. По способу восприятия человеком (с помощью органов чувств):

визуальная (зрение): текстовая, числовая, графическая;

аудиальная (слух): звуковая информация - речь, музыка, шум;

обонятельная (обоняние): запахи окружающего мира;

вкусовая (вкус): горький, кислый, сладкий, соленый;

тактильная (осязание): температура предмета - горячий, холодный;
качество поверхности - гладкий, скользкий, шершавый.
2. По форме представления: текстовая, числовая, графическая,
звуковая (музыкальная), мультимедийная (комбинированная, многосредовая).
3. По общественному значению:

личная (знание, опыт, интуиция, умения, чувства, эмоции);

массовая (обыденная, общественная, эстетическая);

специальная
(научная,
производственная,
техническая,
управленческая).
1.1.2 Свойства информации
Как всякий объект информация обладает большим количеством
разнообразных свойств. Наиболее важными, с точки зрения рассматриваемой
дисциплины, являются такие ее свойства, как
полнота, объективность,
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
достоверность, дуализм, актуальность, доступность и полезность.
Полнота. Информация должна содержать необходимый объем данных,
позволяющих принять правильное решение. В случае использования
неполного набора данных существует некоторая доля неопределенности возможны различные варианты выбора. В связи с этим необходимо
использовать дополнительные средства и методы такие, как, например,
экспертные системы и т.п. При избыточности набора данных возникает так
называемый информационный шум, который затрудняет получение нужных
данных и приводит к необходимости использования дополнительных методов
(фильтрации, сортировки). Использование как неполного, так и избыточного
набора данных затрудняет получение информации и принятие правильного
решения.

Объективность. Информация должна объективно отражать
реальные состояния объектов и явлений. К снижению объективности
информации приводят
недоступность адекватных методов и неполнота
набора данных. Поскольку получение полного набора данных зачастую
оказывается невозможным и приходится использовать данные, допускающие
неопределенности, то полная объективность достигается редко.

Достоверность.
Информация
должна
отражать
реально
существующие объекты и явления с необходимой точностью, которая и
определяет достоверность информации. Если набор имеющихся данных
является не полным, то для характеристики достоверности информации может
использоваться вероятность. Так, например, при бросании игральной кости
вероятность выпадения трех очков равна 1/6.

Дуализм.
Это
свойство
отражает
двойственный
характер
информации, она одновременно является и объективной, и субъективной.
Объективность
информации
обусловлена
объективностью
данных,
являющихся отражением реального мира, а субъективность информации
связана с субъективностью используемых методов. Применение тех или иных
методов привносит ту или иную долю субъективизма и, следовательно,
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
оказывает влияние на информацию в целом. Например, два студента,
прослушавших одну и ту же лекцию,
различную
информацию.
Для
зачастую приобретают весьма
получения
объективной
информации
необходимо использовать методы с наименьшей долей субъективизма.

Актуальность (своевременность) – это степень соответствия
информации текущему моменту времени. Устаревшая информация становится
ненужной и может привести к неправильным решениям. Например, прогноз
погоды на прошедший день становится неактуальным для большей части
населения.

Доступность.
Информация
должна
быть
представлена
пользователю в максимально понятной для него форме. Доступность
информации обеспечивается двумя факторами: доступностью данных и
доступностью соответствующих методов. Отсутствие любого из них не
позволяет получить достоверную информацию.

Полезность. Бесполезная информация является ненужной и лишь
затрудняет принятие правильного решения.
Человек воспринимает первичные данные различными органами чувств
и на их основе сознанием могут быть построены вторичные абстрактные
(смысловые, семантические) данные.
Таким образом, первичная информация может существовать в виде
рисунков, фотографий, звуковых, вкусовых ощущений, запахов, а вторичная
— в виде чисел, символов, текстов, чертежей, радиоволн, магнитных записей
и т.п.
С появлением
ЭВМ появилась возможность унификации форм
представления информации. После преобразования в двоичные коды любая
информация (текстовая, графическая, аудио, видео) может фиксироваться,
передаваться, обрабатываться и храниться на одних и тех же машинных
носителях.
Процесс преобразования информации из одной формы представления в
другую называется кодированием. Для ЭВМ используют двоичное ко13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дирование, основанное на двоичной системе счисления.
1.1.3 Измерение информации
Рассмотренное ранее свойство полноты информации подразумевает, что
информацию можно измерять количественно. Для того чтобы понять, как
определить количество информации в данном конкретном сообщении,
рассмотрим связь понятий информация, неопределенность и возможность
выбора.
Решение разнообразных задач, выбор и принятие решений происходит в
процессе постепенного устранения неопределенностей, содержащихся в
исходных условиях, на основе получения и использования информации об
окружающем мире.
Получение
человеком
информации
приводит
к
уменьшению
неопределенности, снижая тем самым число возможных вариантов выбора, а
наличие полной информации позволяет однозначно решить поставленную
задачу, не оставляя вариантов выбора. Однако одно и то же сообщение несет
для разных людей разное количество информации, поскольку уровень
новизны и ценности полученной информации оказывается для них различным.
Например, если передаваемые сведения не относятся к рассматриваемому
вопросу, или же были уже известны человеку, то после их получения
неопределенность остается прежней, и, следовательно, информация не была
получена – ее количество равно нулю. Если же после получения сообщения
неопределенность снята и достигнута полная ясность в рассматриваемом
вопросе, то полученная информация является исчерпывающей и ее количество
равно исходной неопределенности.
Исходя из сказанного, можно определить количество информации как
числовую
характеристику
информации,
отражающую
ту
степень
неопределенности, которая пропадает в результате получения сообщения.
Базовая единица измерения информации получила название бит (bit) –
аббревиатура английских слов binary digit, переводящихся как двоичная
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
цифра. За один бит, принято количество информации, содержащееся в
сообщении о событии, имеющем два равновозможных исхода. Иными
словами, бит, равен количеству информации в ответе на вопрос, допускающий
лишь односложный ответ - «да» или «нет». При получении количества
информации в один бит число вариантов выбора или, иными словами,
неопределенность, уменьшается в два раза.
При практическом применении оказывается, что бит, является слишком
маленькой единицей измерения
количества информации. Поэтому в
информатике часто используется единица измерения, получившая название
байт (byte), которая равна 8 битам. Использование одного бита позволяет
выбрать один вариант из двух возможных, а байт - 1 из 256 (28). Помимо этого,
для измерения количества информации используются более крупные
единицы:
1 Кбайт (один килобайт) = 2 10 байт = 1024 байта;
1 Мбайт (один мегабайт) = 2 10 Кбайт = 1024 Кбайта;
1 Гбайт (один гигабайт) = 2 10 Мбайт = 1024 Мбайта.
Использование битовой (двоичной) единицы информации, а не какойлибо другой связано с аппаратным устройством компьютеров. Основные
элементы его памяти базируются на двоичном принципе: оперативная память
– есть заряд на обкладках конденсатора или нет, дисковая – намагничена
данная область или нет.
1.1.4 Информационные процессы
Получение информации тесно связано с информационными процессами.
Под информационным понимается процесс, связанный с различными
операциями над информацией, в ходе которого может измениться содержание
информации или форма ее представления.
Информационные процессы, связанные с получением информации,
могут быть разделены на несколько отдельных видов: поиск, сбор, хранение,
передача, обработка, использование и защита данных.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
 Поиск - это извлечение хранимой информации. Методы поиска:
наблюдение,
общение,
чтение,
просмотр,
прослушивание; ручной и
автоматизированный.
 Сбор данных - это деятельность по накоплению достаточно полного
объема данных. Для принятия того или иного решения необходима
информация, которая может быть получена путем синтеза данных и
адекватных методов. Например, интересуясь ценой компьютера, его
производительностью
и
другими
характеристиками,
мы
собираем
информацию для того, чтобы решить, купить его или не покупать.
 Хранение данных - это поддержание данных в форме, готовой к
выдаче их по запросу.
Для многократного обращения к данным
разрабатываются методы доступа к ним и способы хранения на материальных
носителях.
 Передача данных - это процесс обмена данными между источником и
приемником информации по каналу связи. Между приемным и передающим
устройством и каналом связи установлены соглашения о правилах обмена
данными, которые именуются протоколами обмена.
 Обработка данных — это процесс преобразования первичной
информации, в соответствии с поставленной задачей, для достижения
намеченного результата. Поиск, сбор, хранение, передача информации
являются вспомогательными средствами, позволяющими из исходных данных
путем их преобразования по строго определенным формальным правилам
получить выходные данные, содержащие необходимую информацию.
Наиболее общая схема обработки информации: входная информация –
преобразователь информации – выходная информация. Процесс изменения
содержания информации может включать в себя, например, такие действия:
численные
расчеты,
редактирование,
упорядочивание,
обобщение,
систематизация, перевод с одного языка на другой, двоичное кодирование
изображения и др.
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
 Использование
-
принятие
решений
на
основе
имеющейся
информации.
 Защита
-
это
предотвращение
несанкционированного
или
нелегального доступа к информации.
1.1.5 Предмет и структура информатики
Слово информатика состоит из корня inform - «информация» и суффикса
matics — «наука о...», поэтому при дословном переводе информатика — это
наука об информации.
Информатика является наукой молодой и динамично развивающейся и
единого ее определения не сформулировано. К тому же, разные авторы
подходят к нему с различных позиций.
С современной точки зрения информатику можно рассматривать и как
науку, как прикладную дисциплину, и как отрасль народного хозяйства.
Информатика как наука
Информатика как фундаментальная научная дисциплина включает в
себя:
 Методологию средств создания и преобразования информации;
 Теорию (состав, структура, принципы функционирования) средств
вычислительной техники.
Информатика как прикладная дисциплина
Информатика возникла и развивалась как естественная дисциплина, в
задачу которой входит:
 изучение закономерностей информационных процессов;
 разработка информационных систем и технологий;
 методов взаимодействия человека с этими системами и технологиями.
Информатика как отрасль производства
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассматривая информатику как отрасль производства, можно выделить в
ней три составные части:
 производство и реализацию технических и программных средств;
 разработка технологий преобразования и обработки информации.
Исходя из прикладной направленности рассматриваемого курса, дадим
ей следующее определение. Информатика – это наука, изучающая свойства,
структуру и функции информационных систем, основы их проектирования,
создания, использования и оценки, а также информационные процессы, в них
происходящие.
В структуре информатики выделяют три раздела:
•
методы организации информационных процессов с помощью
компьютерных систем;
•
аппаратное обеспечение компьютерных систем;
•
программное обеспечение компьютерных систем.
В части методов организации информационных процессов информатика
рассматривает вопросы:
•
представления различных типов данных
в виде, удобном для
компьютерной обработки;
•
сжатия и восстановления данных;
•
разработки
и
реализации
методов
хранения
данных,
обеспечивающих удобство доступа к ним.
В этой части информатика опирается на достижения таких наук, как
теория информации, математическая логика, статистика, теория кодирования
и др.
Раздел аппаратного обеспечения посвящен изучению состава, структуры
и принципов функционирования вычислительных систем. Он базируется на
основах таких наук, как кибернетика, автоматика и электроника. В этой части
информатики рассматриваются:
•
принципы построения элементов цифровых устройств;
•
принципы действия цифровых вычислительных устройств;
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•
принципы работы систем, предназначенных для автоматической
обработки данных;
•
аппаратная
конфигурация
отдельных
компьютеров
и
компьютерных сетей.
В разделе программного обеспечения рассматриваются методы
управления компьютерной техникой. Всей работой компьютера управляют
программы, указывающие последовательность действий, которые компьютер
должен выполнить при обработке данных. Этот раздел информатики
опирается на научные положения теории алгоритмов, логики, теории графов,
теории игр и т.д. и посвящен изучению:
•
взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;
•
интерфейса,
обеспечивающего
взаимосвязь
пользователя
с
аппаратным и программным обеспечением;
•
программного обеспечения компьютеров.
По своей сути информатика является практической наукой, предметом
которой является не только описательное изучение названных вопросов, но и
разработка методов их решения. Для достижения этой цели используются
научные достижения многих смежных наук.
1.1.6 Информационные технологии
Информационные технологии появились вместе с человеческим
обществом, но до последнего времени не были предметом специального
изучения. Однако с появлением ЭВМ и развитием компьютерных технологий
для сбора, обработки и хранения данных, скорость накопления информации
стала многократно превышать динамику развития знания. Появился все
возрастающий
разрыв
между
объемом информации в
обществе и
возможностями отдельного человека в ее освоении.
Деятельность
человека,
связанную
с
процессами получения,
преобразования, накопления, передачи и использования информации,
называют информационной деятельностью.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Функции хранения, обработки и передачи информации в процессе
человеческой деятельности реализуются в виде информационных технологий.
Понятие
«технология»
организовать
означает
эффективное
совокупность
взаимодействие
знаний,
факторов
позволяющих
(материальных,
трудовых, энергетических и т.д.), необходимых для получения продукта или
услуги заданного качества. Исходя из сказанного, под информационной
технологией (ИТ) понимают систему процедур преобразования информации с
целью
формирования,
организации,
обработки,
распространения
и
использования информации.
Основу ИТ составляют:
-
компьютерная обработка информации по заданным алгоритмам;
-
хранение больших объемов информации на машинных носителях;
-
передача информации на любое расстояние в ограниченное время.
Основным средством
реализации ИТ являются информационные
системы, с помощью которых осуществляется эти процедуры. То есть,
информационная система (ИС) – это совокупность средств и методов
реализации информационных технологий.
Выделяют несколько основных тенденций в развитии информационных
технологий:
Усложнение информационных продуктов (услуг). Информационный
продукт в виде программных средств, баз данных и служб экспертного
обеспечения приобретает стратегическое значение.
Способность к взаимодействию. С возрастанием в обществе роли
информационного
продукта
возникают
проблемы
совместимости
и
быстродействия в его обработке и передаче, а также совместимости различных
технических и программных средств.
Ликвидация промежуточных звеньев. Совершенствование способности
к взаимодействию совершенствует и
процесс обмена информационным
продуктом, что ведет к ликвидации промежуточных звеньев. С появлением
возможности
решать
текущие задачи с
помощью информационных
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
технологий необходимость в посреднике отпадает.
Глобализация. Организации с помощью информационных технологий
могут вести деятельность на более широких географических регионах.
Например, транснациональные корпорации. Или университеты, предлагающие
студентам дистанционный способ обучения.
Конвергенция. Конвергенция информационных технологий - это процесс
сближения разнородных электронных технологий в результате их быстрого
развития и взаимодействия. Исчезают различия среди различных режимов
работы, таких как передача звуковых, цифровых и видеосигналов.
Применительно к образованию эти тенденции способствуют:
1)
Совершенствованию процесса подготовки будущих специалистов,
повышению познавательной активности студентов.
2)
Развитию информационной среды высших учебных заведений.
3)
Разработке и внедрению информационных технологий учебного
назначения; создания программного, информационного и методического
обеспечения по различным дисциплинам.
4)
Возникновению ситуации, когда в местах
возникновения
информации достаточно ресурсов для ее обработки.
5)
Созданию развитых систем коммуникаций, когда рабочие места
соединены для обмена информацией, а организация включается в мировой
информационный поток.
Особую
значимость
ИТ
имеют
в
подготовке
специалистов
физкультурного профиля. Это связано с бурным развитием современного
общества, когда выпускнику вуза предстоит:
 выполнять прикладные задачи (обработка данных спортивных
измерений и результатов, выявление зависимостей и прогнозирование в
спорте и т.д.)
с использованием новейших технических средств и
программного обеспечения;
 работать в локальных и глобальных компьютерных сетях для
повышения квалификации и обмена опытом.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.2 Лекция №2: История развития вычислительной техники
План
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
Информационные революции - как предпосылки
развития вычислительной техники
Основные этапы развития вычислительной техники
Классификация ЭВМ
В настоящее время вопросы развития ВТ (вычислительной техники)
стали предметом пристального внимания ученых, на что указывает новая
активно развивающаяся область знаний, получившая название «Теория
эволюции компьютеров» (Computer evolution theory).
1.2.1 Информационные революции - как предпосылки развития
вычислительной техники
При
описании
эволюции ВТ
существует несколько
подходов:
хронологический и технологический. Первый – это описание хронологии
событий, повлиявших на развитие. Второй – развитие ВТ рассматривается в
терминах технологий, а в качестве моментов, определяющих появление
нового этапа, выбираются изобретения, кардинально меняющие развитие
средств автоматизации вычислений. Попробуем совместить эти подходы,
рассмотрев историю развития вычислительных устройств под призмой
понятия «информационная революция».
В
истории
информационных
развития
революций.
человечества
Первую
произошло
связывают
с
несколько
изобретением
письменности, что привело к качественному и количественному скачку роста
информации. Появилась возможность передачи знаний от поколения к
поколению.
Сущность второй информационной революции состоит в изобретении
книгопечатания,
сделавшей
информацию,
особенно
научные знания,
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
продукцией массового потребления.
Третья обусловлена изобретением электричества и основанных на
электричестве аппаратов и приборов (телеграф, радио, телефон), позволяющих
оперативно и массово передавать и накапливать информацию в любом объеме.
Четвертая
информационная
компьютерных технологий.
революция
связана
с
появлением
В этот период совершается окончательный
переход на электронные средства преобразования и хранения информации,
создаются программно - управляемые автоматические устройства; происходит
их миниатюризация, возникают локальные и глобальные компьютерные сети.
1.2.2 Основные этапы развития вычислительной техники
В соответствии с приведенной выше классификацией можно выделить
следующие этапы развития вычислительной техники:
1)
Домеханический (ручной) – до 17 в. н.э.
2)
Механический – с середины 17 века.
3)
Электромеханический – с 90-х годов 19 века.
4)
Электронный – с 40-х годов 20 века.
Проанализируем каждый этап подробнее.
1 этап -
домеханический (ручной).
Кроме счета на пальцах,
распространения получает приспособление для счета: доска, разделенная на
полосы, по которым перемещались камешки. Такая дощечка называлась абак.
Абак (abaculi или calculi) изготавливался из бронзы, камня, слоновой кости и
цветного стекла. Слово calculus означает «галька», «камень». От этого слова
произошло латинское слово calculatore - вычислять. Изобретен абак был в 3000
году до н.э. в Вавилоне, но был известен и в Древнем Риме, и в Китае. В
России абак также
получил широкое распространение под
названием
«Счеты». Они активно использовались для вычислений вплоть до конца
прошлого столетия.
Также был распространен счет с помощью деревянных палочек с
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
зарубками (бирок). В средние века бирками пользовались для учета налогов.
Бирка разрезалась на две части, одна оставалась у крестьянина, другая - у
сборщика налогов. Счет уплаты налога проверяли по зарубкам на обеих частях
бирки. В Англии этот способ просуществовал до конца 18 столетия.
Первые
попытки
создания
механического
устройства
для
арифметических вычислений можно отнести к эпохе Возрождения. 1492 год.
В одном из своих дневников Леонардо да Винчи создал эскиз 13-разрядного
суммирующего
устройства
с
десятью
зубчатыми
кольцами.
Его
суммирующую машину можно считать первой вехой в истории механической
вычислительной техники.
В начале 17 века шотландский математик Джон Непер ввел таблицы
логарифмов, совершив революцию в области механизации умножения и
деления. При помощи логарифмических таблиц было легко выполнять
умножение и деление больших чисел. Непером также были разработаны
палочки для деления и извлечения квадратного корня. Используя принцип
вычислений, основанный на логарифмах,
Вильям Оугтред разработал
логарифмическую линейку, которая прослужила до 80-х годов 20 века, став
основным инструментом инженеров.
2 этап – «механический» начинается в 17 веке, когда бурное развитие
механики, несомненно, способствовало появлению устройств, использующих
механический принцип вычислений. Основным элементом механических
устройств было зубчатое колесо.
Первая
действующая
механическая
машина,
выполняющая
арифметические операции, была построена немецким математиком и астрономом Вильгельмом Шиккардом. профессором университета Тюбингена.
Это устройство на основе зубчатых колес («считающие часы») было
предназначено для сложения и вычитания шестиразрядных десятичных чисел.
Блез Паскаль (математик, физик, философ и писатель) в 1642 г. для
облегчения труда своего отца (сборщика налогов), изобрел механическую
счетную машину, выполнявшую сложение и названную «Паскалиной».
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Паскаль изготовил более десяти таких вычислителей, последние модели уже
могли оперировать числами длиной в восемь цифр.
В 1674 г. Готфрид Лейбниц на основе «Паскалины» создает
«пошаговый вычислитель» — десятичное устройство для выполнения четырех
арифметических операций над 12-разрядными десятичными числами.
Результат умножения представлялся 16 цифрами. Помимо зубчатых колес в
устройстве использовался и новый элемент — ступенчатый валик.
1786 год. Немецкий военный инженер Иоганн Мюллер выдвигает идею
«разностной машины» - устройства для табулирования логарифмов,
вычисляемых
разностным
методом.
Калькулятор,
построенный
на
ступенчатых валиках Лейбница, получился небольшим (13 см в высоту и 30
см в диаметре) и выполнял четыре арифметических действия над 14разрядными числами.
1801 год. Джозеф Мария Жаккард (1752–1834) строит ткацкий станок с
программным управлением, программа работы которого задается с помощью
комплекта перфокарт.
1832 год. Английский математик Чарльз Бэббидж (создает сегмент
разностной машины, оперирующий шестиразрядными числами и разностями
второго порядка.
В 1834 г. Чарльз Бэббидж разработал проект автоматической
вычислительной машины. Бэббидж выделил в своей машине следующие
составные части:
• «склад» для хранения чисел (в современной терминологии «память»);
• «мельницу»
для
производства арифметических действий
(арифметическое устройство, процессор);
• устройство, управляющее последовательностью выполнения
операций (устройство управления);
• устройства ввода и вывода данных.
Бэббидж
предложил
управление
вычислениями
с
помощью
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
перфорированных карт, так как использовались перфокарты в ткацких станках
Жаккарда. В качестве источника энергии для своей машины Ч. Бэббидж
предполагал использовать паровой двигатель.
В своих работах Ч. Бэббидж подробно рассмотрел вопросы, связанные, с
программированием. Им была высказана идея «условной передачи управления». К сожалению, ему не удалось построить машину из-за невозможности
технически воплотить ее сложные механические детали.
Первую программу для аналитической машины Бэббиджа создала Ада
Лавлейс - дочь известного поэта Джорджа Байрона. Однако основная заслуга А.
Лавлейс состоит не только в создании первой программы, но в доступном
описании и анализе возможностей машины для решения различных
вычислительных задач. Предложенные
Адой Лавлейс термины «цикл»,
«рабочие ячейки» используются и в настоящее время. В 1975 году в честь Ады
Лавлейс назвали один из языков программирования, высоко оценив ее заслуги
перед программированием.
Теоретические основы современных вычислительных машин заложил
английский математик Джордж Буль. Он разработал алгебру логики, ввел в
обиход логические операторы И, ИЛИ и НЕ. Кстати, его дочь, Этель Войнич,
автор известного литературного произведения «Овод».
3 этап – это электромеханический этап развития ВТ. По времени он
оказался самым непродолжительным и охватывает около 60 лет. Начало
положило изобретение одного из сотрудников национального бюро переписи
населения США Германа Холлерита.
В США в 19 веке перепись населения проводилась каждые 10 лет. С
ростом населения
процедура обработки результатов превратилась в
чрезвычайно трудоемкий процесс. Так 500 сотрудникам на это требовалось
около 7 лет. Поэтому, когда в 1888 году Холлерит сконструировал свою
электромеханическую вычислительную машину, ее основным назначением
являлась автоматизация обработки результатов переписи. Грандиозный труд
сотен человек Холлерит с 43 помощниками осуществил за 4 недели. Весьма
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
успешный результат для первого испытания табулятора, как назвал Холлерит
свое детище.
Табулятор
Холлерита
получил
международное
признание
и
использовался для переписи населения в России (1897 г.), США и АвстроВенгрии (1890), и Канаде (1891 г.).
1885 год. Дорр Фельт из Чикаго строит свой «комптометр» — первый
калькулятор, где числа вводятся нажатием клавиш.
1892
год.
Вильям Барроуз
предлагает устройство,
схожее с
калькулятором Фельта, но более надежное. От этого события берет начало
производство офисных калькуляторов.
1896 год
Герман Холлерит основал фирму Computing Tabulation
Company, из которой выросла известная фирма International Business Machine
Corporation (IBM).
Заключительный период электромеханического этапа развития ВТ
характеризуется созданием сложных релейных и релейно-механических
систем с программным управлением. Наиболее крупные проекты данного
периода были выполнены в США и Германии.
1937 год. Алан Тьюринг из Кембриджского университета публикует
статью,
в
которой
излагает
концепцию
теоретической упрощенной
вычислительной машины, в дальнейшем получившей название машины
Тьюринга.
1941 год. Немецкий инженер Конрад Цузе создает электромеханическую
машину Z3 с программным управлением. Программа хранилась на
перфоленте. Операция умножения занимала от 3 до 5 с.
1943 год. Группа ученых Гарвардского университета во главе с
Говардом Айкеном разрабатывает машину Mark I. Длина устройства
составила 18 м, а вес 5 тонн. Данные считывались с перфокарт. Машина
обрабатывала 23-разрядные числа, при этом сложение занимало 0,3 с,
умножение — 4 с, а деление — 10 с.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1945 год. Цузе завершил Z4 — улучшенную версию Z3: память и
процессор представлены отдельными устройствами, программа хранится на
перфоленте и считывается последовательно.
4 этап – электронный.
Говоря об электронном этапе, удобнее
проследить появление и развитие электронных вычислительных машин, на
примере их классификации по
«поколениям». Под поколением ЭВМ
понимают все типы вычислительных машин, разработанные разными
конструкторскими коллективами, но построенные на одних и тех же
принципах.
При
отнесении
ЭВМ
определяющими признаками служат -
к
тому
или
иному
поколению
элементная база (т.е. из каких
основных элементов они построены) и такие важнейшие характеристики, как
быстродействие, объем оперативной памяти, программное обеспечение,
устройства ввода-вывода.
Первое поколение ЭВМ, (1946–1953): ЭВМ на электронных вакуумных
лампах
Характерные черты первого поколения


Элементная база – электронно-вакуумные лампы.

Быстродействие – 10-20 тыс. операций в секунду.

Оперативная память – до 2 Кбайт.

Программирование – машинные коды.
Устройств ввода не было, и данные заносились в память при
помощи соединения штеккера с нужным гнездом.
И, хотя это был шаг вперед по сравнению с электромеханическими
машинами, тем не менее, использование в качестве основного элемента
электронной лампы, создавало много проблем. Высота стеклянной лампы
была около 7см, в компьютере их насчитывалось от 15 до 20 тысяч, что делало
машины
грандиозными по своим размерам. Кроме того, лампы часто
перегорали, и для поиска и замены требовалось много времени.
Примерами машин I-го поколения могут служить
ENIAC, EDSAC
UNIVAC. UNIVAC стал первым серийным компьютером и
первым, где
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вместо перфокарт использовалась магнитная лента.
Интересна история разработки ENIAC. К проекту в качестве научного
консультанта был подключен Джон фон Нейман, известный физик и
математик. Интерес фон Неймана к компьютерам объяснялся его участием в
создании атомной, а затем и водородной бомбы, требующем сложных
математических расчетов.
В 1945 году фон Нейман опубликовал «Предварительный доклад о
машине ENIAC», в котором обрисовал ее инженерную и логическую
конструкцию, получившую название «архитектуры фон Неймана» и
положенную в основу последующих моделей компьютеров. В докладе
детально описано базовое устройство универсального компьютера, которое
сводится к четырем принципам:

двоичного кодирования;

программного управления;

однородности памяти;

адресности.
Кстати, с первой задачей в рамках проекта водородной бомбы ENIAC
справился за 20 секунд, а при использовании механических калькуляторов
понадобилось бы 40 часов.
Второе поколение ЭВМ (1960-1970): ЭВМ на полупроводниках
Характерные черты второго поколения

Элементная
база
–
полупроводниковые
элементы
(транзисторы, диоды).

Быстродействие – 100 – 500 тыс. операций в секунду.

Оперативная память – 2 – 32 Кбайт.

Программирование – алгоритмические языки, появление
первых операционных систем. Офицер ВМФ США и руководитель группы
программистов, (единственная женщина в ВМФ - адмирал) Грейс Хоппер
разработала первую транслирующую программу, которую она назвала
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
компилятором. Эта программа производила трансляцию на машинный язык
программы, записанной в удобной для обработки алгебраической форме.
Применение транзисторов в качестве основного элемента привело к
многократному уменьшению размеров компьютеров, повышению надежности
их работы и снижению цены. Одновременно совершенствовались и методы
хранения информации. Стали применяться внешние накопители на жестких
магнитных дисках. 1963 год – сотрудник Стэндфордского исследовательского
центра Дуглас Энгельбарт показал первую компьютерную мышь. В 1964 появился первый монитор для компьютеров - IBM 2250.
Примерами ЭВМ второго поколения могут служить "Стретч" (Англия),
"Атлас" (США). В СССР к этому поколению ЭВМ можно отнести: МЭСМ,
“Стрела”, “Минск-1”, “Урал-3”, M-20, "Сетунь", БЭСМ-2. А первой ЭВМ,
выполненной на транзисторах, стала TRADIC, построенная по заказу военновоздушных сил США, как прототип бортовой ЭВМ. Ко второму поколению
относятся и две первые суперЭВМ, разработанные для ускорения вычислений
в научных приложениях - LARC и IBM 7030.
Третье поколение ЭВМ (1970-1980): ЭВМ на интегральных схемах
Характерные черты третьего поколения

Элементная база – интегральные схемы.

Быстродействие – от 1 до 10 млн. операций в
секунду.


Оперативная память – 64 Кбайт.
Программирование - алгоритмические языки, операционные
системы.
Интегральная
схема
представляет
собой
электронную
схему,
вытравленную на поверхности кремниевого кристалла, размером около 10 мм 2
(поэтому ИС еще называют «кристаллом»). Т.к. одна ИС способна заменить
тысячи транзисторов, быстродействие ЭВМ возросло, а габариты значительно
уменьшились. Для примера, по своим вычислительным возможностям ИС
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
равна 30-титонному ENIAK.
Кроме того, производство ЭВМ третьего поколения стало дешевле,
многие организации могли приобрести машины для решения
своих
разнообразных задач. Тогда как большинство ЭВМ второго поколения
являлись специализированными машинами, на которых решались задачи
только одного типа.
Фирма IBM (США)
начала продавать программное обеспечение
(software) отдельно от аппаратных средств (hardware), положив начало
индустрии программного обеспечения.
Первыми ЭВМ этого поколения стали модели IBM 360 и PDP. В СССР
начат выпуск БЭСМ - 6 (1 млн. операций в 1 с) и “Эльбрус” (10 млн. операций
в 1 с).
Четвертое поколение ЭВМ (1980-1990): ЭВМ на больших интегральных
схемах
Характерные черты четвертого поколения

Элементная база – большие интегральные схемы (БИС).

Соединение элементов – печатные платы.

Габариты – компактные ЭВМ, ноутбуки.

Быстродействие – 10 -100 млн. операций в секунду.

Эксплуатация – многопроцессорные и многомашинные комплексы,
любые пользователи ЭВМ.

Программирование – базы и банки данных.

Оперативная память – 2 -5 Мбайт.

Телекоммуникационная
обработка
данных,
объединение
в
компьютерные сети.
И немного истории. 1975 г. – IBM
начинает промышленное
производство лазерных, а через год и струйных принтеров.
1976 г. – молодые американцы Стив Джобс и Стив Возняк
организовали предприятие по изготовлению персональных компьютеров
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
"Apple"
("Яблоко"),
предназначенных
для
непрофессиональных
пользователей.
1976 г. - появилась первая дискета диаметром 5,25 дюйма. Ее размеры
соответствуют размеру салфеток для коктейля, которыми пользовались
разработчики, обсуждавшие детали нового проекта в одном из бостонских
баров.
1982 г. - фирма IBM приступила к выпуску компьютеров IBM РС с
процессором Intel 8088, в котором были заложены принципы открытой
архитектуры, благодаря которому каждый компьютер может собираться с
учетом имеющихся средств и возможностью добавления новых блоков.
1993 г. - выпуск компьютеров IBM РС с процессором Pentium.
Пятое поколение ЭВМ (1990+): ЭВМ со многими сотнями параллельно
работающих микропроцессоров
Вычислительные
системы
пятого
поколения
обеспечивают
распределение задач на множество процессоров, при котором каждый из
процессоров может выполнять задачу отдельного пользователя. Это позволяет
для решения небольших задач задействовать индивидуальную машину, а при
необходимости в большой вычислительной мощности обратиться к ресурсам
подсоединенных к сети мощных файл-серверов или суперЭВМ.
Завершая обсуждение эволюции ВТ, отметим, что на ранних этапах
развития вычислительных средств смена поколений имела четко выраженные
отличительные признаки и вполне определенные хронологические рамки.
Последующее деление на поколения не так очевидно и верхняя граница для
пятого поколения ЭВМ не определена.
Поводом для начала отсчета нового поколения могут стать успехи в
области
вычислений,
связанные
с
широким
распространением
вычислительных систем с массовым параллелизмом или взрывной рост
глобальных сетей или новые технические изобретения.
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.2.3 Классификация ЭВМ
Выше мы рассмотрели этапы развития вычислительных устройств на
примере классификации по «поколениям». Но существуют классификации
ЭВМ и по другим признакам (например, по назначению, принципам действия,
по размерам и функциональным возможностям).
Классификация ЭВМ по назначению
По назначению ЭВМ можно разделить на три группы (рис.1):
универсальные, проблемно-ориентированные и специализированные.
Рис 1. Классификация ЭВМ по назначению
Универсальные ЭВМ предназначены для решения
экономических,
математических, информационных и других задач, отличающихся большим
объемом
обрабатываемых
данных.
Они
широко
используются
в
вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных
вычислительных комплексах.
Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого
круга задач, связанных с управлением технологическими объектами;
регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов
данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они
обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными
и программными ресурсами.
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга
задач
или
реализации
строго
определенной
группы
функций.
К
специализированным ЭВМ можно отнести адаптеры и контроллеры,
выполняющие логические функции управления отдельными несложными
техническими
устройствами,
агрегатами
и
процессами;
устройства
согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.
Классификация ЭВМ по принципу действия
Электронная вычислительная машина - комплекс технических
средств, предназначенных для автоматической обработки информации в
процессе решения вычислительных и информационных задач.
По принципу действия вычислительные машины делятся на три
больших класса (рис.2): аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные
(ГВМ).
Рис 2. Классификация ЭВМ по принципу действия
Критерием
деления
вычислительных
машин
является
форма
представления информации, с которой они работают.
Аналоговые вычислительные машины (АВМ) - вычислительные
машины непрерывного действия. Работают с информацией, представленной в
виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины.
Применяются
в
исследованиях в
области кибернетики, в системах
автоматического регулирования.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Гибридные вычислительные машины (ГВМ) - вычислительные
машины
комбинированного
действия,
работают
с
информацией,
представленной и в цифровой, и в аналоговой форме. Используются для
решения задач управления сложными быстродействующими техническими
комплексами.
Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) - вычислительные
машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в
цифровой форме, как правило, называемые электронными вычислительными
машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере.
Классификация ЭВМ по производительности
По размерам ЭВМ можно разделить (рис.3) на сверхбольшие
(суперЭВМ), большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ):
Рис 3. Классификация ЭВМ по производительности
Исторически
первыми
появились
большие
ЭВМ,
однако
производительности больших ЭВМ оказалась недостаточно для таких задач,
как прогнозирования погоды, управления оборонными комплексами,
моделирования экологических систем и др.
Это явилось предпосылкой для разработки и создания суперЭВМ, самых
мощных вычислительных систем, интенсивно развивающихся и в настоящее
время.
Появление малых ЭВМ обусловлено избыточностью ресурсов больших
ЭВМ для ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
управления
технологическими процессами.
Они более компактны и
значительно дешевле больших ЭВМ.
Изобретение
микропроцессора
привело к появлению
микроЭВМ.
Изначально, именно наличие микропроцессора служило определяющим
признаком МикроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех
классах ЭВМ.
Классификация ЭВМ по функциональным возможностям
В свою очередь, Микро ЭВМ можно классифицировать на (рис.4):
Рис 4. Классификация Микро ЭВМ

Многопользовательские Микро ЭВМ - это мощные Микро ЭВМ,
оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в
режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу
нескольким пользователям.

Персональные
микроЭВМ,
компьютеры
удовлетворяющие
(ПК)
требованиям
-
однопользовательские
общедоступности
и
универсальности применения.

Серверы – это многопользовательские мощные микроЭВМ в
вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций
сети.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Рабочая станция представляет собой мощный компьютер,
основанный
обычно
на
двухпроцессорной
платформе,
оснащенный
максимальным объемом быстрой оперативной памяти, массивом жестких
дисков и часто включенный в локальную сеть предприятия. В зависимости от
решаемых задач рабочие станции бывают графическими, для научных
расчетов или иного назначения.
Графическую
рабочую
станцию
комплектуют
ЗD-видеокартой
профессионального класса, устройствами оцифровки и захвата сигналов
телевизионного формата, высокоточными сканерами и другим необходимым
оборудованием.
Классификация ЭВМ по размерам:
 настольные (desktop);
 портативные (notebook);
 карманные (palmtop).
Наиболее распространенными являются настольные ПК, которые
позволяют легко изменять конфигурацию. Портативные удобны для
пользования, имеют средства компьютерной связи. Карманные модели можно
назвать "интеллектуальными" записными книжками, разрешают хранить
оперативные данные и получать к ним быстрый доступ.
Настольный компьютер (Desktop) предусматривает самый обширный
спектр возможных конфигураций, как платформы, так и дополнительных
устройств.
Принято классифицировать настольные компьютеры по предназначению
или по производительности.
По назначению компьютеры подразделяют на офисные, домашние,
игровые, дизайнерские. По производительности различают компьютеры
начального уровня (Easy PC), среднего уровня (Mainstream), высшего класса
(High End).
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Офисный компьютер ориентирован на работу с программами офисного
класса, может подключаться к локальной сети, и не отличается высокой
производительностью. Главное требование к нему – надежность.
Домашний компьютер используют для выполнения не
учебных
сложных
заданий и развлечений. Как правило, компьютеры этого класса
оснащаются среднего класса процессором и видеокартой, приводом DVD,
качественным монитором и комплектом хорошей акустики. Наличие порта
для подключения к Интернету является обязательным. Дополнительным
оборудованием для домашнего компьютера являются ТВ-тюнер, сканер,
струйный принтер, WEB-камера.
Игровой компьютер требует наличия самой мощной графической
подсистемы. Поэтому главным его элементом является графическая карта и
адекватный потребностям процессор при достаточном объеме оперативной
памяти. Игровой компьютер дополнительно комплектуют джойстиком, рулем
(штурвалом), педалями, устройствами виртуальной реальности (шлемы, очки,
перчатки).
Дизайнерский компьютер предназначен для выполнения сложных
графических работ и обработки видео в режиме реального времени.
Конкретная конфигурация дизайнерского ПК зависит от специфики решаемых
задач. Для работы с ЗD-графикой требуется мощная видеокарта, для работы с
видео – самый производительный процессор и так далее.
Ноутбук (Notebook) является переносным персональным компьютером.
Кроме небольших размеров, ноутбук отличается от настольного ПК
возможностью работы от аккумуляторов, что обуславливает высокие
требования к режиму энергопотребления. Поэтому в ноутбуках используют
специальные модификации процессоров, графических чипсетов, жестких
дисков с низким энергопотреблением и автоматическим регулированием
производительности в зависимости от решаемой задачи.
Ноутбуки классифицируют по размеру, диагонали дисплея и числу
“шпинделей” (отдельных приводов: жесткий диск, дисковод DVD-ROM и др.).
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Планшетный ПК (Tablet PC) характеризуется наличием отдельного
сенсорного дисплея с возможностью рукописного ввода и специального
электронного
пера.
Некоторые
модели
комплектуются
клавиатурой,
трекболом, приводом CD-ROM, жестким диском.
Карманный
ПК
(Personal
Digital
Assistant,
PDA).
Невысокая
производительность и ограниченный набор программ сужают сферу
применения КПК. Однако многие КПК позволяют подключаться к
настольному компьютеру для переноса данных: телефонного справочника,
записной книжки и прочих, позволяют читать литературные произведения в
электронном виде, просматривать видео и т.д.
Персональные компьютеры являются наиболее широко используемыми,
их мощность постоянно увеличивается, область применения расширяется.
Однако, так как их возможности ограничены для решения специфичных задач,
требующих объемных вычислений и быстродействия, применяют супер-ЭВМ,
большие ЭВМ (мэйнфреймы) и мини-ЭВМ.
Классификация ЭВМ по совместимости
Существует множество типов компьютеров, которые собираются из
деталей, изготовленных разными производителями. Важным является
совместимость обеспечения компьютера:

аппаратная совместимость (платформа IBM PC и Apple)

совместимость на уровне операционной системы;

программная совместимость;

совместимость на уровне данных.
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.2
Лекция №3: Аппаратная конфигурация компьютера
План
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
Принцип открытой архитектуры
Функциональная схема ПК
Процессор – устройство обработки информации
Память – устройство хранения информации
Внешние устройства компьютера
1.3.1 Принцип открытой архитектуры
Под архитектурой компьютера принято понимать его логическую
структуру и ресурсы, доступные пользователю. В настоящее время
большинство компьютеров в нашей стране являются IBM-совместимыми.
Согласно
идеологии фирмы
IBM,
компьютер
не является
единым
неразъемным устройством, а собирается из независимо изготовленных
комплектующих. IBM - совместимые компьютеры построены на принципе
открытой архитектуры, позволяющей легко подключать любые периферийные
устройства.
В соответствии с принципом открытой архитектуры все устройства
компьютера, независимо от своего предназначения, подключаются к общей
шине передачи информации. Для подключения разнообразных устройств
используется единый стандарт шины, описание которого является доступным
и свободно распространяемым документом. Руководствуясь им, любые фирмы
могут заниматься разработкой и производством периферийного оборудования
и устройств для их подключения к шинам.
Схема компьютера открытой архитектуры с одной общей системной
шиной приведена на рис.5.
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис 5. Архитектура компьютера с одной общей шиной
Центральный процессор осуществляет управление компьютером. Он
управляет и системной шиной, предоставляя всем другим устройствам время
для обмена данными. Запоминающее устройство, предназначенное для
хранения выполняемых команд и обрабатываемых данных, по уровню своих
сигналов согласовано с уровнем сигналов системной шины.
Все периферийные устройства (дисководы, клавиатуры, манипуляторы
типа мыши, принтеры и т.д.) подключаются к шине не непосредственно, а
через специальные устройства – контроллеры, поскольку уровни их сигналов
отличаются от уровней сигналов шины.
Функции
контроллера
заключаются
в
согласовании
сигналов
периферийного устройства с сигналами шины и управлении устройством по
командам,
поступающим
от центрального
процессора.
Подключение
контроллеров к шине осуществляется с помощью специальных устройств,
называемых
портами
ввода-вывода,
каждому из
которых присвоен
уникальный номер.
Обращение центрального процессора к порту производится по номеру
порта, аналогично обращению к ячейке памяти. Определение, к какому
объекту обращается процессор - к порту ввода-вывода контроллера внешнего
устройства или же к ячейке памяти, осуществляется с помощью передачи
сигналов по специальным линиям управления.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Существенный недостаток архитектуры с одной общей шиной связан с
разной скоростью и объемами обмена данных у различных устройств. Все они
подключены к общей шине, поэтому устройства с малой скоростью обмена
задерживают работу быстродействующих. Этот недостаток проявился при
повышении производительности внешних устройств и возрастании потоков
обмена данными между ними. В целях увеличения производительности
компьютера для подключения быстродействующих устройств была введена
дополнительная локальная шина.
Контроллеры стандартных устройств конструктивно находятся на одной
плате с центральным процессором и запоминающим устройством, называемой
системной, или материнской. В случае, если устройство не является
стандартным, его контроллер располагается на отдельной плате, вставляемой
в специальные разъемы на материнской плате, называемые слотами
расширения.
1.3.2 Функциональная схема ПК
Основные
устройства,
необходимые
для
работы
компьютера,
определяются теми операциями, выполнение которых эти устройства должны
обеспечивать.
Устройства компьютера и соответствующие им выполняемые операции
с информацией представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Функциональный состав персонального компьютера
Операции с информацией
Устройства ПК
ввод информации
клавиатура, мышь, сканер
хранение
оперативная, постоянная и дисковая память
обработка
процессор
вывод
дисплей, принтер
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В минимальный состав аппаратуры, необходимый для работы
персонального компьютера, входит: системный блок, монитор и клавиатура.
Системный блок содержит следующие устройства:

блок питания;

системную (материнскую плату);

дисковод гибких магнитных дисков НГМД;

дисковод жестких магнитных дисков НЖМД;

CD-дисковод для компакт-дисков;
 адаптеры (контроллеры, платы, карты) для подключения различных
устройств компьютера;
 устройство охлаждения;
 соединительные шлейфы.
На системной плате размещаются:
 микропроцессор;
 чипсет – набор микросхем, обеспечивающий взаимодействие
компонент компьютера;
 оперативная (ОЗУ, RAM) память;
 постоянная (ПЗУ, ROM) память;
 разъемы для подключения контроллеров устройств компьютера.
К системной плате подключаются:

видеокарта
(графический
ускоритель,
графический
адаптер)
предназначена для отображения информации на экране монитора;

звуковая карта (аудиокарта) позволяет прослушивать и записывать
различные звуки. Для прослушивания надо подключить к аудиокарте
акустические системы или наушники. Для записи звука в память ПК можно
подключить к звуковой плате микрофон;
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

сетевая карта (сетевой адаптер) предназначена для связи двух и
более компьютеров. Следует отметить, что видеокарта, аудиокарта и сетевая
карта могут быть выполнены в виде самостоятельных плат или же быть
встроенными в материнскую плату;

TV/FM – тюнер позволяет использовать монитор компьютера в
качестве телевизора и просматривать на нем телевизионные передачи либо
видеоматериалы, воспроизводимые с помощью видеомагнитофона или
видеокамеры. Некоторые из этих устройств могут принимать передачи в FM –
диапазоне. TV/FM – тюнер может быть как внутренним, так и внешним.
1.3.3 Процессор – устройство обработки информации
Микропроцессор - это центральный блок компьютера, осуществляющий
управление работой всех блоков машины и выполнение программ.
Назначение процессора: выполняет математические и логические
операции над информацией и команды управления устройствами компьютера.
Основные характеристики процессора:
 тип (модель);
 тактовая
частота –
это количество операций, выполняемых
процессором за одну секунду. Тактовая частота влияет на скорость
вычислений, измеряется в МГц;
 разрядность
–
это
количество
бит
(двоичных
разрядов),
обрабатываемых процессором за один такт;
 размер КЭШа.
КЭШ (cache) – быстрая сверхоперативная память процессора, в которой
хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти.
Процессоры выпускают фирмы Intel и AMD.
Типы
процессоров
и
соответствующие
им
тактовые
частоты
представлены в таблице 2.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2.
Основные типы процессоров и их характеристики
Тип процессора
80386
80486
Pentium
Pentium MMX
Pentium PRO
Celeron
Pentium II
Pentium III
Pentium IV
Тактовая частота, МГц
16,20,25,33
25,33,50
60,66,90,100,120,133,166
60,66,…,133,166,200,233
166,200
333,366,400,500…1000
233,266,300,400
450,500,550,600
более 2000
В состав микропроцессора входят:
 устройство управления формирует и подает во все блоки ПК сигналы
управления;
 арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения
арифметических и логических операций над числовой и символьной
информацией;
 микропроцессорная память предназначена для кратковременного
хранения записи и выдачи информации непосредственно в ближайшие такты
работы машины, используемой в вычислениях. Используется для обеспечения
высокого быстродействия машины, т.к. ОП не всегда обеспечивает скорость
записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной
работы быстродействующего микропроцессора;
 интерфейсная
система
микропроцессора
предназначена
для
сопряжения с другими устройствами ПК. Интерфейс – это совокупность
средств сопряжения и связи устройств ПК, обеспечивающая эффективное
взаимодействие;
 генератор тактовых импульсов генерирует последовательность
электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет
тактовую частоту компьютера. Промежуток времени между соседними
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
импульсами определяет время одного такта работы машины или просто такт
работы машины.
1.3.4 Память – устройство хранения информации
Согласно фундаментальному принципу фон Неймана для хранения
данных и программ их обработки используется единое устройство - Память.
Начиная с
первых ЭВМ, память стали делить на внутреннюю и
внешнюю. Исторически это связано с размещением памяти внутри или вне
процессорного
шкафа.
Однако
с
уменьшением
размеров
внутрь
процессорного корпуса помещается все больше устройств, и первоначальный
смысл такого деления утратился, но терминология сохранилась. Под
внутренней
памятью
современного
компьютера
принято
понимать
быстродействующую электронную память, расположенную на его системной
плате.
Наиболее существенная
часть
внутренней памяти называется
оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Его назначение состоит в
том, чтобы хранить данные и программы для решаемых в текущий момент
задач и при выключении питания полностью теряется.
В состав внутренней памяти современного компьютера, помимо ОЗУ,
также входят и другие разновидности памяти. Например, постоянное
запоминающее устройство (ПЗУ), в котором хранится информация,
необходимая для первоначальной загрузки компьютера в момент включения
питания.
Внешняя память реализуется в виде разнообразных устройств
хранения информации, таких как, накопители на гибких и жестких магнитных
дисках, оптические дисководы (устройства для работы CD-ROM, DVD-ROM
и т.п.). В конструкции устройств внешней памяти имеются механически
движущиеся части, поэтому скорость их работы существенно ниже, чем у
полностью электронной внутренней памяти. Однако внешняя память
позволяет сохранить большие объемы информации с целью последующего
использования. С появлением все новых видов памяти появилась, и
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
необходимость их классифицировать.
Классификация современных устройств хранения информации:
1) по
способу
хранения
информации
–
магнитоэлектрические,
оптические, магнитооптические и др.;
2) по виду носителя информации – накопители на гибких и жестких
магнитных дисках, оптических и магнитооптических дисках, магнитной ленте,
твердотельные элементы памяти;
3) по способу организации доступа к информации – накопители
прямого, последовательного и блочного доступа;
4) по размеру используемого носителя информации;
5) по типу устройства хранения информации бывают встраиваемые
(внутренние), внешние, автономные, мобильные (носимые) и др.
Накопитель
информации
–
устройство
записи,
хранения
и
воспроизведения информации; носитель информации – устройство, на которое
производится запись информации (диск, лента, твердотельный носитель).
Память подразделяется на оперативную, постоянную и дисковую.
Оперативная (ОП, ОЗУ, RAM) память предназначена для оперативной
записи, кратковременного хранения и считывания информации во время
работы компьютера. В оперативной памяти находятся обрабатываемые
данные и программы, выполняемые в данный момент.
Основные характеристики ОП: высокое быстродействие и небольшая
емкость. Чем больше объем оперативной памяти, тем выше скорость
обработки информации, т.к. меньше обращений к дисковой памяти.
Постоянная
(ПЗУ,
ROM) память
предназначена для
хранения
неизменяемой программной и справочной информации и позволяет ее только
считывать.
К дисковой памяти относятся гибкие магнитные диски, жесткий
магнитный диск и компакт-диски. Запись информации на диски и чтение с них
обеспечивают соответствующие дисководы.
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Дисковод гибких магнитных дисков НГМД предназначен для записи и
чтения данных на гибкие магнитные диски. Дисковод представляет собой
карман для дискет, двигатель для вращения дискет и головки записи-чтения
информации. Гибкие магнитные диски (дискеты) предназначены для записи,
чтения,
долговременного
хранения
информации
вне
компьютера,
перемещения информации между компьютерами. На такие магнитные диски
магнитный слой наносится на гибкую основу. Дискеты имеют формат (размер)
3,5 дюйма и емкость 1,44 Мбайта.
Дисковод жестких магнитных дисков НЖМД предназначен для записи
и чтения данных на жесткий магнитный диск. Жесткий магнитный диск
(винчестер, hard disk) находится в системном блоке и предназначен для
долговременного хранения информации. Винчестер представляет собой
дисковод с пакетом дисков, покрытых слоем магнитного материала, и блок
считывающих головок. Винчестер обладает значительно большей емкостью и
высокой скоростью записи-чтения информации.
CD-дисковод для компакт-дисков предназначен для записи и чтения
данных на компакт-дисках. Компакт-диски бывают: CD-R - компакт-диск с
возможностью однократной записи; CD-RW - компакт-диск с возможностью
многократной записи.
Компакт-диски обладают достаточно большой
скоростью работы, высокой емкостью (650, 700 Мбайт) и надежностью
хранения данных.
1.3.5 Внешние устройства компьютера
К внешним устройствам ввода-вывода данных относятся монитор,
клавиатура, мышь, принтер, сканер, стример, графопостроитель и др.
Монитор предназначен для вывода информации на экран. Изображение
состоит из точек (пикселей).
Основные характеристики монитора:
 размер диагонали монитора; чем больше, тем лучше. Стандартные
размеры - 14, 15, 17, 19, 21 дюйм;
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
 разрешающая способность - количество пикселей по горизонтали и
вертикали на экране (чем больше, тем лучше);
 величина зерна - размер точки на экране; чем меньше, тем
качественнее изображение;
 частота обновления кадров - влияет на утомляемость человека.
Типы мониторов:
1. Мониторы на базе электронно-лучевой трубки. Принцип действия
мало отличается от принципа действия обычного телевизора и заключается в
том, что испускаемый катодом (электронной пушкой) пучок электронов,
попадая на экран, покрытый люминофором, вызывает его свечение. Любое
изображение на экране монитора ПК состоит из множества дискретных точек
люминофора, представляющих собой минимальный элемент изображения
(растра) и называемых «пикселями». Такие мониторы называют растровыми.
2. ЖК-дисплеи. Экран состоит из двух стеклянных пластин, между
которыми находится масса, содержащая жидкие кристаллы, которые могут
изменять свою оптическую структуру и свойства в зависимости от
приложенного к ним электрического разряда. Это означает, что кристалл под
действием электронного поля изменяет свою ориентацию, тем самым
кристаллы по-разному отражают свет и делают возможным отображение
информации. Недостатки: быстрые изменения картинок почти невозможны
(плохо для игр), изображение и резкость очень сильно зависят от угла
наблюдения экрана пользователем, оптимальное качество достигается только
при фронтальном размещении такого дисплея.
3. Газоплазменные дисплеи. Они имеют стеклянные пластины, между
которыми находятся не кристаллы, а газовая смесь, которая высвечивается в
соответствующих
местах
под
действием
электрических
импульсов.
Недостатком таких мониторов является невозможность их использования в
переносных компьютерах с аккумуляторным и батарейным питанием из-за
большого потребления тока.
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Управляют работой монитора, и выводит информацию на экран
видеокарты (видеоадаптеры). Они располагаются внутри системного блока в
специальном разъеме и обеспечивают связь компьютера и монитора.
Клавиатура предназначена для ввода данных и команд в компьютер.
Выделяют три зоны клавиш на клавиатуре:
 буквенно-цифровые клавиши, функциональные клавиши (F1-F12),
управляющие клавиши (Enter, Esc, Alt, Shift, Ctrl, Tab, CapsLock, BackSpace и
др.);
 клавиши управления курсором, Insert, Delete, Pause и др.;
 цифровая клавиатура (справа).
Манипулятор мышь – устройство ввода команд и создания графических
изображений. Бывает: с шариком, беспроводная (сигналы передаются с
помощью миниатюрного радиопередатчика), оптическая использует луч света
вместо шарика.
Принтеры используются для вывода информации на бумагу.
Принтеры подразделяют на:

матричные – изображение формируется механическим способом при
помощи печатающей головки с иголочками, которые ударяют через красящую
ленту. Качество и скорость печати низкие, шумные, простота обслуживания,
нетребовательны к качеству бумаги;

струйные – изображение формируется при помощи чернил,
выдуваемых через сопла печатающей головки. Бывают цветные и чернобелые. Высокое качество печати, скорость печати средняя, приспособлены для
многоцветной печати, низкая стоимость, требуют бумагу и чернила высокого
качества;

лазерные – изображение формируется при помощи лазерного луча,
красящего порошка и светочувствительного барабана. Бывают цветные и
черно-белые. Высокое качество, скорость печати и стоимость.
Сканеры используют для считывания графической и текстовой
информации в память компьютера.
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сканеры подразделяются на:

планшетные (напоминают настольные ксероксы, только ксерокс
выдает копию на бумагу, а сканер записывает ее в память ПК);

ручные (по внешнему виду напоминают гигантскую мышь, для
сканирования надо перемещать устройство по поверхности бумаги);

роликовые (протаскивают бумагу с информацией через систему
валиков);

слайд-сканеры
–
специализированные устройства для ввода
изображений с фотопленки;

портативные. Информация вводится построчно.
Сканер вводит изображение в ПК как множество точек, указав для
каждой координаты и номер цвета. По этим данным выводится на монитор
изображение. Если же с помощью сканера считывать и вводить текст, то
потребуются специальные программы, которые преобразуют множество точек
изображения, представляющего текст, в последовательность символов.
Наиболее популярная программа по переводу сканированных изображений в
текст – FineReader. Она выдает символьное представление текста, позволяет
исправить ошибки ввода, а затем включает текст в редактор Word.
Графопостроитель (плоттер) предназначен для вывода чертежей на
бумагу.
Модем используется для сопряжения ПК с телефонной линией, он
воспринимает сигналы от ПК и преобразует их в пригодную для телефонной
сети
форму
и
наоборот.
Бывают внешние (отдельные устройства,
подключаемые к системному блоку) и внутренние (специальная плата в
системном блоке). Основная характеристика модема – скорость передачи,
которая выражается количеством бит информации, передаваемых им за 1 с
(бит/с).
Трекбол – разновидность мыши, перемещение указателя осуществляется
вращением специального шарика.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2 Раздел. Программные средства общего назначения
2.1
Лекция №4: Представление данных в компьютере
План
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.1.6
Системы счисления
Кодирование данных
Представление числовых данных
Представление символьных данных
Представление звуковых данных
Представление графических данных
2.1.1 Системы счисления
Система счисления – способ наименования и изображения чисел с
помощью символов, имеющих определенные количественные значения. В
зависимости от способа изображения чисел системы делятся на позиционные
и непозиционные.
В непозиционной системе счисления для записи числа используется
бесконечное
множество
символов,
и
символы
не
меняют
своего
количественного значения при изменении их расположения в числе. В
качестве примера непозиционной системы счисления можно привести
римскую систему счисления. В этой системе для отображения числа один
используется символ I, для чисел два и три - последовательности символов II,
III. Число пять отображается символом V, а числа четыре и шесть —
комбинациями символов IV и VI соответственно. Для числа десять вводится
новый символ X, числа сто — С т.д. Существенными недостатками
непозиционных систем счисления является бесконечное число символов для
записи чисел при их реализации и сложность правил арифметических
действий.
В позиционной системе счисления для записи чисел используются
ограниченный набор символов, называемых цифрами, и количественное
значение каждой цифры зависит от местоположения (позиции) в записи числа.
Например, числа 256 и 625 не равны между собой, хотя и составлены из
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
одинаковых цифр. В числе 256 имеется две сотни, пять десятков и шесть
единиц: 256=2*100+5*10+6.
Позиционная система счисления определяется ее основанием, т.е.
количеством цифр, используемых для изображения числа. В десятичной
позиционной системе счисления для записи любого числа используется десять
цифр (основание системы 10).
В позиционной системе счисления каждое число может быть
представлено в виде полинома по степеням основания: 256=2*102+5*101+
6*100.
Двоичная система счисления также является позиционной с основанием
2. Таким образом, любое число в двоичной системе счисления, согласно
правилу, можно представить в следующем виде: 1102=1*22+1*21+0*20.
Для перевода десятичного числа в двоичную (или другую) систему
счисления можно применить способ деления на основании той системы
счисления, в которую переводится число. В качестве примера переведем число
6 в двоичную систему: 6:2=3, остаток 0, поэтому можно записать 6=3∙21+0∙20.
Делим полученное частное (3) на основание: 3:2=1, остаток 1, 3=1∙21+1∙20.
Тогда 6(10)=(1∙21+1∙20)∙21+0∙20=1∙22+1∙21+0∙20=110(2).
Согласно рассмотренному правилу, число в двоичной системе счисления
может быть получено в результате записи частного и остатков от
последовательного деления в порядке, обратном получению.
На основании вышесказанного можно записать несложную таблицу
перевода (табл. 3).
Таким образом, любое число можно представить в двоичном виде, т.е. с
помощью двух цифр 0 и 1.
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 3.
Перевод десятичных чисел в двоичные
Десятичные
0*20 = 0
1*20 = 1
1*21 +0*20 = 2
1*21 +1*20 = 3
1*22 +0*21 +0*20 = 4
1*22 +0*21 +1*20 = 5
1*22 +1*21 +0*20 = 6
1*22 +1*21 +1*20 = 7
1*23 +0*22 +0*21 +0*20 = 8
1*23 +0*22 +0*21 +1*20 = 9
1*23 +0*22 +1*21 +0*20 = 10
……………………………….
255
Двоичные
0
1
10
11
100
101
110
111
1000
1001
1010
……..
11111111
При переводе двоичного числа в десятичное суммируются веса тех
разрядов числа, где присутствует 1: 11102 = 23 +22 +21 = 1410.
Помимо двоичной системой счисления, в информатике нашли широкое
применение
восьмеричная
и шестнадцатеричная
системы
счисления.
Актуальность их использования связана с тем, что запись числа в двоичной
системе счисления примерно в 3,3 раза длиннее записи этого же числа в
десятичной системе счисления, что весьма неудобно для использования
человеком.
Длина записи чисел в восьмеричной системе короче в три раза, а в
шестнадцатеричной - в четыре раза по сравнению с двоичной, а длины чисел
в восьмеричной, десятичной и шестнадцатеричной системах счисления
отличаются не сильно. Перевод чисел из двоичной системы счисления в
восьмеричную и шестнадцатеричную и обратно существенно проще, нежели
чем перевод из двоичной в десятичную и обратно.
В восьмеричной системе счисления используются первые восемь цифр
десятичной
(01234567).
В
шестнадцатеричной
системе используются
шестнадцать цифр, из них первые 10 совпадают с цифрами десятичной
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
системы счисления, а шесть оставшихся отображаются с помощью больших
латинских букв (0123456789АВСDЕF).
2.1.2 Кодирование данных
Приведение данных к форме, в которой они могут быть обработаны с
помощью вычислительных систем, имеет свои особенности, связанные с
устройством и функционированием электронных схем. В
электронике
достаточно просто реализуются схемы с двумя устойчивыми состояниями, для
идентификации которых можно использовать два символа – 0 и 1. Например,
есть заряд на обкладках конденсатора или нет, намагничен участок
поверхности или нет, есть ток или нет. На таких принципах строится,
например, оперативная и дисковая память компьютера.
Исходя из этого, в качестве универсальной формы представления
данных
для
компьютерной
обработки
может
быть
использовано
представление данных в двоичном виде. Оно предполагает, что для хранения
данных используется упорядоченная совокупность ячеек, каждая из которых
может находиться в одном из двух состояний, отображаемых с помощью
символов 0 и 1. Тогда с помощью двух двоичных ячеек (двух бит) можно
закодировать 22 = 4 различные комбинации кодов – 00, 01, 10, 11, с помощью
трех бит - 23 = 8 комбинаций, а восьми бит или 1 байта - 28 = 256.
Для компьютерной обработки данных разнообразных видов необходимо
определить универсальную систему кодирования.
Напомним, что кодированием называется отображение состояния одной
физической системы с помощью состояния другой. В более узком смысле,
характерном для информатики, под термином «кодирование» необходимо
понимать переход от одной формы представления данных к другой, более
удобной для хранения, передачи или обработки.
Поскольку внутреннее представление данных в компьютере должно
осуществляться с помощью всего лишь двух символов (0 и 1), то возникает
задача представления всех данных: числовых, символьных, звуковых,
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
графических, видео и др. с помощью этих двух символов, т.е. с помощью
двоичной системы счисления.
Особенность представления данных в вычислительных системах связана
с тем, что в памяти компьютера они должны размещаться в байтах,
являющихся минимальными по размеру адресуемыми ячейками памяти. Под
адресуемостью понимается возможность обращения к данному участку
памяти.
Если
для
представления
набора
данных
необходим
объем,
превосходящий один байт, то для хранения этих данных будет отведена
последовательная группа байт. Адресом данных будет являться адрес первого
байта, а в каждом байте будет записываться соответствующий код из вос ьми
двоичных разрядов. Задача кодирования данных заключается в том, чтобы
определить правила их записи в одном байте или последовательности байт.
Для представления основных видов данных используются абстракции
специального вида, называемые типами данных. Каждому типу данных
соответствуют строго определенная структура представления данных и
методы их обработки.
Необходимо отметить, что при проведении компьютерной обработки
постоянно решается и обратная задача, заключающаяся в воспроизведении
исходных данных по записанным кодам.
2.1.3. Представление числовых данных
Используемые в человеческой практике числа имеют чрезвычайно
различные
характеристики
-
разные
типы
(натуральный,
целый,
рациональный, комплексный) и точности, что требует различного количества
байтов для их отображения в памяти компьютера. Поэтому единой
оптимальной для всех чисел формы представления не существует. Исходя из
этого, все множество чисел разделяется на типы, каждый из которых имеет
свою собственную форму представления. Например, целые числа в
определенном диапазоне, действительные с плавающей точкой с заданным
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
количеством значащих цифр, и т.д.
Целые положительные числа в диапазоне от 0 до 255 могут быть
представлены в двоичном коде с помощью перевода в двоичную систему
счисления. В памяти компьютера для такого представления потребуется один
байт.
При представлении целых положительных и отрицательных чисел для
кодирования знака используется отдельный, обычно старший, бит. С
помощью нуля отображается знак плюс, а единицы - минус. Оставшиеся семь
бит используются для представления цифр, что позволяет закодировать с
помощью одного байта целые числа в интервале от -127 до +127. Описанный
способ представления получил название прямого кода. Его недостатком
является
неоднозначность
представления
числа
ноль
(числу
ноль
соответствуют два кода 0000 0000 и 1000 0000), приводящая к усложнению
арифметики и требующая соответствующего решения на аппаратном уровне.
Указанный недостаток можно устранить с помощью использования так
называемого дополнительного кода. В соответствии с ним положительные
числа отображаются так же, как и в прямом коде, а отрицательные – с
помощью числа, получающегося в результате вычитания из 1 0000 0000 их
модуля. Например, числу - 3 соответствует код 1111 1101= 1 0000 0000 - 0000
0011. Достоинством дополнительного кода является простота реализации
арифметических действий, поскольку каждый последующий код получается
из предыдущего прибавлением единицы.
В целях оптимизации использования ресурсов компьютера во всех
системах программирования используется несколько типов данных для
работы с целыми числами. Например, в системе программирования Delphi5,
основанной на языке Паскаль, их девять. Рассмотренные выше представления
называются Byte и ShotInt. Совершенно аналогично целые числа от 0 до 65535
(Word) и целые числа от - 32768 до 32767 (SmallInt) представляются с
помощью двух байт в двоичной системе счисления.
Действительные числа,
с
точки зрения
математики, являются
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
конечными или бесконечными дробями, длина и соответственно точность,
которых не ограничена. Поскольку для представления чисел в компьютерах
используются один байт или же последовательность байт, имеющих
ограниченные количества разрядов, то и бесконечные, и просто «длинные»
числа ограничиваются до некоторой длины и в компьютерном представлении
являются приближенными.
Существуют две формы записи действительных чисел:
 естественная форма или форма с фиксированной запятой (точкой), в
которой целая часть числа отделяется от дробной запятой и положение
запятой фиксировано;
 нормальная форма, или форма с плавающей запятой (точкой), в
которой число изображается в виде мантиссы и порядка, являющегося целым
числом: X=±MP±r, где М – мантисса числа, r – порядок числа, Р – основание
системы счисления. В случае, когда мантисса 1/P ≤ M < P (0,1 ≤ M < 1 для
десятичной системы счисления), такая форма представления называется
нормализованной.
Для представления действительных чисел в компьютерах разработано
несколько стандартных форматов, имеющих одинаковую структуру и
различающихся по точности. В каждом из них в первом разряде
представления
записывается
знак мантиссы.
Расположенная
за ним
последовательность разрядов фиксированной длины предназначена для
хранения порядка числа. Оставшаяся группа разрядов, тоже фиксированной
длины, содержит абсолютную величину мантиссы. Диапазон представляемых
с помощью такого формата чисел определяется числом разрядов, отведенных
для хранения порядка, а точность представления чисел - количеством
разрядов, предназначенных для записи мантиссы.
Для отображения порядка числа используется представление с
избытком, при котором вместо истинного значения порядка хранится число,
называемое характеристикой и получаемое путем прибавления к порядку
необходимого смещения. Так, например, если для отображения порядка
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
используется восемь бит и, следовательно, его значения лежат в диапазоне 128 до + 127, то смещение равно 128. Отображение порядка в этом случае
осуществляется с помощью неотрицательных чисел, лежащих в диапазоне от
0 до 255. Причинами использования смещенной формы представления
порядка является упрощение выполнения операций, как над порядками, так и
над самими числами, поскольку в этом случае возможно выполнение действия
с порядками, как с положительными числами.
2.1.4. Представление символьных данных
Все множество символьных данных можно разделить на символы,
символьные строки и текстовые документы.
Двоичное кодирование
символьных данных осуществляется с помощью кодовых таблиц, ставящих в
соответствие каждому символу одно- или двухбайтовый код. Задача интерпретации кодов затруднена тем, что для каждого языка, как правило, существуют несколько кодовых таблиц. Обусловлено это тем, что кодировки
разрабатывались в разные времена в разных странах. Рассмотрим наиболее
распространенные кодовые таблицы.
Кодовая таблица АSСП (American Standart Code for Information
Interchange) разработана институтом стандартизации США в 1981 г. Для
хранения каждого символа в ASCII используется восемь бит или один байт,
что позволяет закодировать 28 = 256 различных символов. Первоначально
таблица
состояла
из
128
элементов,
отображающих
специальные
управляющие знаки, такие как перевод строки, пробел, табуляция и т. д.,
спецсимволы, знаки арифметических действий, знаки препинания, цифры и
буквы латинского алфавита. Эта часть таблицы (с 0 по 127 элемент) получила
название основной, или базовой. Старший разряд каждой восьмибитовой
последовательности не использовался и был равен нулю. Использование
старшего бита позволило кодировать при помощи АSСП символы
национальных языков и среди них — кириллицы. Эта часть таблицы (с 128 по
255 элемент) называется расширенной, или дополнительной. АSСП является
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
родоначальником класса так называемых «однобайтовых» кодировок - первые
128 элементов всех современных однобайтовых кодировок полностью совпадают с последовательностью элементов АSСП.
Кодировка КОI8 (код обмена информации восьмибитовый) была
разработана в середине семидесятых годов специалистами одного из
советских НИИ. Кодировка КОI8 была принята Госстандартом СССР в
качестве базовой спецификации для обмена электронными документами на
русском языке и ей было присвоено соответствие стандарту ГОСТ 19768-74.
На сегодняшний день КОI является одной из основных кодировок для
серверов, работающих на базе платформы UNIX (например, для http-сервера
Арасhе), и широко используется в качестве принятого в российском Интернете
формата для сообщений электронной почты. После развала Советского Союза
КОI8 преобразовалась в две отдельные кодовые таблицы КОI8-R и КОI8-U,
использующиеся для представления символов русского и
украинского
языков.
Кодировка Windows-1251 была разработана компанией Microsoft. Она
получила широкое распространение благодаря популярности операционной
системы Microsoft Windows и http-сервера IIS(Internet Information Server).
Кодовые таблицы серии ISO-8859 были разработаны Международной
организацией по стандартизации (International Standards Organization) с целью
унификации представления символов национальных языков в электронной
форме. ISO была создана система кодировок серии 8859, каждая из которых
предназначена для отображения символов того или иного национального
алфавита: для русского ISO-8859-5, для латинского алфавита ISO-8859-1, для
арабского ISO-8859-6 и т.д.
Кодировка Macintosh CP (MAC) создавалась в расчете на персональные
компьютеры Арр1е Macintosh, работающие под управлением операционной
системой МасОS.
Кодировка Unicode и ее разновидность UTF-8 были разработаны с целью
объединения всех существующих национальных кодировок в одну. В этих
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
кодовых таблицах для отображения каждого символа используется два байта,
что позволяет описать 65 536 символов, а не 256, как ранее. В их число входят
цифры, буквы латинского и многих национальных алфавитов, спецсимволы,
знаки арифметических операций и т.д. Кодировка Unicode используется в
качестве основной кодировки в операционной системе Microsoft Windows ХР.
Все документы в кодировке Unicode вдвое длиннее, что сначала затрудняло ее
внедрение.
Символьные строки, по-другому называемые текстовыми, представляют
собой последовательность символов. По характеру своего содержания они
могут быть как произвольными наборами символов, используемыми,
например, в качестве паролей или названий переменных в программировании,
так и осмысленными словами и даже целыми текстами. Символьная строка
характеризуется длиной - количеством содержащихся в ней символов.
Представление символьной строки для компьютерной обработки может быть
реализовано в виде набора данных, в начале которого записана длина строки, а
затем – само содержание строки.
Текстовые документы являются одним из главных источников
информации. Простейшим способом представления текстового документа
является символьная строка. Однако не структурированный на логические
фрагменты документ, представленный в виде сплошного текста, труден для
восприятия. Для облегчения восприятия документа при его отображении
используются шрифты различных типов и цветов, текст документа
разбивается на абзацы, параграфы, главы.
Структурирование текста -
взаимное расположение его частей при
отображении на экране монитора или печати в специальном виде, удобном для
пользователя,
называется
форматированием.
Форматирование
текста
осуществляется с помощью управляющих символов - тегов, по-другому
называемых маркерами, которые хранятся в наборе данных вместе с основным
текстом. Обрабатывающие текстовые документы программы форматируют
тексты, считывая и обрабатывая, теги разметки.
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.1.5. Представление звуковых данных
Напомним, что звук представляет собой упругую продольную волну,
распространяющуюся в воздушной среде. Преобразование данных звукового
сигнала к виду, пригодному для компьютерной обработки, производится в два
этапа. На первом этапе звуковой сигнал с помощью микрофона преобразуется
в электрический аналог звука. Он имеет непрерывную форму и потому не
может обрабатываться компьютером непосредственно.
На втором этапе сигнал преобразуется в цифровой код с помощью
аналого-цифрового преобразователя. В случае воспроизведения звуковых
данных происходит обратное цифро-аналоговое преобразование. И аналогоцифровое, и цифро-аналоговое преобразования осуществляются в звуковой
карте компьютера.
При оцифровке производится квантование сигнала, как по времени, так
и по
уровню.
обрабатываемого
Для
квантования
по
сигнала разбивается
продолжительностью
Δt.
Величина
ν
времени все время
звучания
на малые интервалы времени
=
1/Δt
называется
частотой
дискретизации. Она характеризует число измерений в течение единицы
времени и имеет размерность частоты (Гц – герцы). При выполнении
преобразования считается, что в течение каждого из промежутков Δt уровень
сигнала изменяется мало и, следовательно, приближенно может быть принят
постоянным.
При квантовании по уровню весь диапазон изменения сигнала от
минимального значения до максимального разбивается на равные промежутки
- кванты, каждый из которых имеет свой порядковый номер. Если после
квантования по времени уровень сигнала оказывается в промежутке с номером
k, то ему ставится в соответствие код k.
Для оптимальной оцифровки звукового сигнала необходимо решить две
задачи, какие частоту дискретизации и точность измерения сигнала следует
выбрать для обеспечения требуемого качества сигнала при последующем
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
воспроизведении.
При выборе частоты дискретизации руководствуются теоремой
Найквиста, согласно которой максимальная частота воспроизводимого
сигнала не превосходит половины частоты дискретизации. При выборе числа
квантов, определяющего точность измерения сигнала, исходят из требований
к допустимому уровню шумов и искажений.
2.1.6. Представление графических данных
Применительно к компьютерам существуют три основных способа
представления изображений – растровый, векторный и фрактальный. При
использовании первого графические объекты формируются в виде множества
точек (пикселей) разных цветов и разных яркостей, распределенных по
строкам и столбцам. Во втором случае изображение описывается с помощью
совокупности отрезков и дуг и т.д., и параметров, описывающих их цвета и
расположение. Под вектором понимается набор данных, характеризующих
какой-либо объект. Фрактальная графика, аналогично векторной, базируется
на математических вычислениях. Отличие последней состоит в том, что все
изображения строятся по уравнениям, поэтому никаких графических объектов
в памяти компьютера хранить не надо. Базовым элементом фрактальной
графики является сама математическая формула.
Для кодировки графических данных необходимо измерить цвет, что
может быть сделано на основании трех законов смешения, сформулированных
Грассманом:

закон трехмерности - каждый цвет можно представить с помощью
комбинации трех основных цветов;

закон непрерывности - к любому цвету можно подобрать бесконечно
близкий;

закон аддитивности - цвет смеси определяется только цветом его
составляющих.
Все многообразие цветов в природе возникает благодаря двум
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
механизмам. В первом случае источники света излучают свет различных длин
волн, который и воспринимается глазом человека как цветной. Во втором
случае свет, падая на поверхность несветящегося объекта, частично
поглощается, а частично отражается, и отраженное излучение воспринимается
глазом как окраска объекта. Для описания цвета в случаях излучающих и отражающих объектов применяются разные математические модели.
Модель RGB описывает излучаемые цвета и использует в качестве
базовых три цвета - красный (Red), зеленый (Green) и синий (Вlue). Все
остальные цвета образуются в результате смешивания этих трех основных.
Например, при смешивании красного и зеленого цвета получается желтый,
зеленого и синего - голубой, синего и красного - пурпурный. Если
смешиваются все три базовых цвета, то получается белый. Каждый
составляющий цвет характеризуется своей яркостью. Смешав три базовых
цвета с разными яркостями (т.е. в разных пропорциях), можно получить
любой желаемый оттенок.
Каждый пиксель растрового изображения в модели RGB представляется
яркостями трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Яркости
пикселей хранятся в каналах. Цветовым каналом называется полутоновое
изображение,
отражающее
распределение
яркостей
соответствующего
базового цвета. Модель RGB является трехканальной, требующей по одному
на каждый базовый цвет. Яркость каждого базового цвета характеризуется
целым числом, которое может принимать значения от 0 до 255.
Модель RGB
используется для создания графических образов в
излучающих свет устройствах – телевизорах, мониторах. Цветная картина
получается при наложении друг на друга изображений в красном, зеленом и
синем канале. Каждый складывающийся цвет характеризуется своей
собственной яркостью, и по мере увеличения яркости составляющих цветов
увеличивается яркость результирующего, поэтому модель RGB называется
аддитивной.
Модель HSB является аппаратно-зависимой, поскольку в основе лежит
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
модель RGB. Рассматриваемая модель получила свое название по первым
буквам английских слов Hue (цветовой тон, тональность), Saturation
(насыщенность),
Brightness (яркость).
В модели
HSB каждый цвет
определяется своим цветовым тоном, насыщенностью и яркостью. Таким
образом, модель HSB, так же как и модель RGB, является трехканальной.
Цветовой тон, или собственно цвет, соответствует чистому цвету
солнечного спектра и характеризуется величиной, изменяющейся от 0 до 360.
Совокупность чистых тонов имеют максимальную насыщенность и яркость.
Насыщенность характеризует процент добавления цвета к цвету белой
краски и изменяется от 0 до 100%. Если значение насыщенности становится
равным 0%, то любой цвет становится белым.
Яркость
является
параметром,
описывающим
освещенность
и
характеризующим процент добавления цвета к цвету черной краски. Она
может изменяться в интервале от 0 до 100%. Уменьшение яркости цвета
означает его затемнение, а минимальная яркость (0) соответствует черному
цвету.
Таким образом, любой цвет в модели HSB получается из спектрального
путем добавления определенного процента белой и черной красок, иными
словами, оттенка серого цвета.
Следует отметить, что модель HSB является не совсем корректной с
точки зрения человеческого восприятия, поскольку описание яркости в ней не
соответствует восприятию человеческим глазом. Модель HSB использует
предположение, что все спектральные цвета имеют 100-процентную яркостью,
в то время как человеческий глаз воспринимает спектральные цвета, как
имеющие
различную
яркость.
Например,
спектральный
зеленый
представляется наиболее ярким, красный - менее ярким, а синий - наиболее
темным.
Модель HSB широко используется компьютерными художниками
благодаря простоте заложенных в нее идей, с ее помощью удобно визуально
подбирать цвета.
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Модель CMYK является основной полиграфической моделью, когда
напечатанные на бумаге изображения сами не излучают световых волн.
Окрашенные изображения, освещаемые белым светом, поглощают все
составляющие цвета, кроме того, цвет, который видит человек. Цвет поверхности получается с помощью красителей, которые поглощают, а не
излучают. Цвета, полученные из белого цвета путем вычитания, т.е.
поглощения,
из
него
определенных
участков
спектра,
называются
субтрактивными. Для их описания удобно воспользоваться моделью CMY
(Cyan (Голубой), Magenta (Пурпурный) и Yellow (Желтый)), в которой
основные цвета получаются путем вычитания из белого цвета основных
аддитивных цветов модели RGB. Основных субтрактивных базовых цветов
три: голубой (белый минус красный), пурпурный (белый минус зеленый),
желтый (белый минус синий).
В
результате
смешивания
двух
субтрактивных
составляющих
результирующий цвет затемняется - положено больше краски, поглощено
больше света. Смешивание максимальных значений всех трех компонентов в
результате дает черный цвет. Отсутствие краски соответствует белому цвету, а
смешение равных значений трех компонентов позволяет получить оттенки
серого.
На практике реальные краски не полностью соответствуют их
теоретическим рассчитанным аналогам. Поэтому при смешивании трех
основных красок вместо черного цвета получается грязно-коричневый.
Помимо этого, достижение интенсивного черного цвета требует большого
количества красителей каждого цвета, что может привести к их повышенному
расходу, переувлажнению бумаги. Исходя из этого, к числу основных
полиграфических красок (и в модель) была добавлена черная. Последняя
буква в названии модели CMYK означает черную краску - последняя буква
слова blacK (черный). Число базовых красок - каналов увеличилось до
четырех, поэтому CMYK является четырехканальной цветовой моделью.
Оцифровка изображения. Для представления графических данных к
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
виду, пригодному для компьютерной обработки, обрабатываемое изображение
с помощью объектива проецируется на светочувствительную матрицу,
состоящую из строк и столбцов, и называемую растром. Каждый элемент
матрицы состоит из трех светочувствительных датчиков красного, зеленого и
желтого цветов, предназначенных для фиксации яркости этих трех основных
цветов. Измеренные яркости точек оцифровываются по каждому из трех
цветов последовательно по всем строкам растра.
Для кодирования каждой точки растра могут использоваться данные,
имеющие различное число разрядов. Кодирование яркости каждой точки с
помощью одного байта на каждый из трех базовых цветов, то есть с помощью
3 • 8 = 24 битов, обеспечивает представление 224  16,7 миллионов
распознаваемых цветов, что близко цветовосприятию человеческим зрением.
Режим представления графических данных с помощью 24 двоичных разрядов
называется полноцветным, или True Со1оr. Графические данные требуют для
своего хранения очень большие объемы на носителях. Так, например,
изображение, воспроизводимое на экране монитора с растром 800х600 точек в
режиме True Со1оr, занимает 8006003=1440000 байт.
Режим, при котором для кодирования одной точки растра используется
два байта, называется High Color. Он позволяет различать 216  65,5 тысячи
цветов.
До того времени, как видеоадаптеры с большим объемом видеопамяти и
мониторы
SVGA
получили
широкое
распространение,
большинство
компьютеров могли отображать на экране не более 256 цветов одновременно.
А более старые мониторы вообще были способны воспроизводить до 16 или
64 цветов. В таких условиях наиболее рациональным способом кодирования
изображений явился метод индексирования цветов. При его использовании
для кодирования одной точки растра используется один байт, поэтому
количество
цветов
в
нем
ограничено
256.
Каждому
из
цветов,
использующихся в изображении, ставится в соответствие порядковый номер,
который затем используется для описания всех точек (пикселей), имеющих
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
такой же цвет. При этом код каждой точки изображения характеризует не
собственно цвет, а некоторый номер цвета, или индекс, из таблицы цветов,
которая получила название палитры. Поскольку для разных изображений
набор цветов будет различаться, то его необходимо хранить в памяти
компьютера вместе с изображением.
2.2
Лекция №5: Системные программные средства
План
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5
Классификация программного обеспечения
Системные программные средства
Инструментальные программные средства
Прикладные программные средства
Файловая структура данных
Программа – это инструкция, указывающая какие операции, над какими
данными, и в каком порядке должен выполнить компьютер.
Компьютер - это устройство для обработки информации. Все операции,
которые может осуществить компьютер, он выполняет по соответствующим
программам. Чтобы компьютер мог выполнить определенные операции,
необходимо создать программу, содержащую инструкции по обработке
информации.
При
отсутствии
программы
невозможно
произвести
соответствующую обработку.
Программное обеспечение – совокупность программ, выполняющихся на
компьютере.
2.2.1 Классификация программного обеспечения
Все компьютерные программы условно можно разделить на три группы:
системные, инструментальные и прикладные программы. В настоящее время
некоторые программы могут входить в состав нескольких групп.
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.2.2 Системные программные средства
Системное программное обеспечение предназначено для эксплуатации и
технического
обслуживания
компьютера,
управления
и
организации
вычислительного процесса при решении конкретных задач. К системным
программам относятся: операционные системы, оболочки операционных
систем,
программы-утилиты,
архиваторы,
антивирусные
программы,
программы технического обслуживания и диагностические программы.
Операционная система (ОС) является совокупностью специальных
программ, предназначенных для организации диалога пользователя и
компьютера и обеспечения взаимодействия всех программных и аппаратных
частей компьютера между собой.
Назначение операционной системы:
 производит диалог с пользователем;
 распределяет аппаратные ресурсы компьютера;
 организует хранение информации в компьютере;
 запускает программы на выполнение, загружает их в оперативную
память и управляет их работой;
 обеспечивает доступ программ к внешним устройствам компьютера.
Операционная система является обязательной частью программного
обеспечения и загружается автоматически при включении компьютера. Работа
на компьютере без операционной системы невозможна.
Основными компонентами операционной системы являются модуль,
управляющий файловой системой, процессор командного языка, драйверы
внешних устройств и модуль, поддерживающий интерфейс.
Файловая система предназначена для организации и управления
размещением информации на дисках.
Любая ОС имеет свой командный язык, с помощью которого задаются
команды
для
выполнения
каких-либо
действий,
таким
образом,
обеспечивается доступ пользователей к системным функциям. Анализ и
исполнение команд осуществляется командным процессором ОС. Команды
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
могут поступать от пользователя, запущенных на выполнение программ, или
самой операционной системы.
ОС должна обеспечивать поддержку работы широкого набора внешних
устройств. Корректную работу внешних устройств обеспечивают драйверы.
Драйверы – это специальные программы, предназначенные для связи ОС с
конкретными устройствами. Каждый тип внешнего устройства имеет свою
программу-драйвер. Драйверы стандартных устройств образуют базовую
систему ввода-вывода (BIOS), которая записана в постоянной памяти.
Процесс взаимодействия с компьютером должен быть удобным для
пользователя,
поэтому
в
состав
ОС
обязательно
входят
модули,
обеспечивающие интерфейс.
В процессе развития вычислительной техники был разработан ряд
операционных систем. К наиболее известным следует отнести MS-DOS,
Windows, UNIX, Linux. В качестве ОС для IBM - совместимых компьютеров
наиболее широкое применение нашли операционные системы MS-DOS и
Windows компании Microsoft.
MS-DOS – старая операционная система, которая использовалась до
Windows. Работать в этой ОС было достаточно сложно: необходимо было
помнить команды ОС, вводить их с клавиатуры без ошибок, иначе команды не
выполнялись.
Для облегчения работы в ОС были разработаны программные оболочки
типа Norton Commander. Существуют аналогичные оболочки, которые
используют функциональные клавиши. Это Far Manager, Windows Commander
и др. Это прикладные программы, которые загружаются в ОС и обеспечивают
удобный доступ к возможностям ОС, реализуя командный язык.
Программы-утилиты – это служебные программы, выполняющие
различные полезные для пользователя операции.
2.2.3 Инструментальные программные средства
Инструментальные
средства
(системы
программирования)
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обеспечивают разработку нового программного обеспечения. Эти средства
используются в ходе разработки, корректировки или расширения других
программ и включают в свой состав средства написания программ,
преобразования программ к виду, пригодному для выполнения на ПК
(компиляторы, интерпретаторы, загрузчики и редакторы связей), контроля и
отладки программ. Написание программы является важным этапом решения
задачи на компьютере. При программировании используются различные
системы
программирования.
Системами
программирования
называют
комплексы программ и прочих средств, предназначенных для разработки и
эксплуатации программ на конкретном языке программирования. Система
программирования
обычно
включает
некоторую
версию
языка
программирования, транслятор программ, представленных на этом языке, и
т.д.
Язык программирования – это инструмент для создания компьютерных
программ. Наиболее распространенные языки программирования:

Си (современная версия Visual C), используется в первую очередь
для разработки системных программ;

Паскаль (современная версия Delphi), используется для разработки
прикладных программ;

Бейсик (Visual Basic – система программирования в графической
операционной среде Windows) – для профессиональных разработок,
позволяющих создавать мощные программные комплексы.
Языки программирования делятся на языки низкого уровня (Ассемблер)
и высокого уровня (Basic, Pascal, C Delphi и др.). Низкий уровень
подразумевает уровень детализации инструкций. Языки низкого уровня
называют машинно-ориентированными. Программирование на языках низкого
уровня достаточно сложно.
Языки
программирования
высокого
уровня
позволяют
писать
программы текстом, похожим на английский язык. Одна и та же программа
может быть использована с любыми входными данными. Программы,
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
написанные на языках высокого уровня, более компактны, легче для
понимания, а вероятность появления ошибок меньше.
2.2.4 Прикладные программные средства
Прикладные программы обеспечивают выполнение работ, необходимых
пользователям. Прикладные программы подразделяются на:
 текстовые редакторы (Microsoft Word);
 электронные таблицы (Microsoft Excel);
 системы управления базами данных (Microsoft Access);
 графические редакторы (Paint, PhotoShop, CorelDraw);
 интегрированные системы;
 инженерные программы;
 информационно-справочные системы (Консультант+);
 бухгалтерские программы (1С);
 обучающие, тестирующие, учебные и игровые программы.
И хотя компьютеры обладают большими возможностями для обработки
самой разной информации, самыми популярными являются программы,
предназначенные для работы с текстами - текстовые редакторы. Текстовыми
редакторами называют программы для ввода, обработки, хранения и
печатания текстовой информации в удобном для пользователя виде.
Для выполнения расчетов существуют специальные программы электронные таблицы. Характерными для них является автоматизация
многократных расчетов при изменении исходных данных.
Большую популярность приобрели программы обработки графической
информации. Она включает в себя ввод, обработку и вывод графической
информации - чертежей, рисунков, картин, текстов и т.д. - средствами
компьютерной техники.
Графические
редакторы
позволяют
пользоваться
различным
инструментарием художника, стандартными библиотеками изображений,
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
наборами
стандартных
шрифтов,
редактированием
изображений,
копированием и перемещением фрагментов по страницам экрана и др.
Для компьютерной обработки массивов информационных данных и их
последующей обработки (поиска и сортировки) используют системы
управления базами данных. СУБД - это набор средств программного
обеспечения, необходимых для создания, обработки и вывода записей баз
данных. Различают несколько типов СУБД: иерархические, сетевые,
реляционные. При работе с СУБД выделяют несколько последовательных
этапов:
• проектирование базы данных;
• создание структуры базы данных;
• заполнение базы данных;
• просмотр и редактирование базы данных;
• сортировку базы данных;
• поиск необходимой записи;
• выборку информации;
• создание отчетов.
Желание объединить функции различных прикладных программ в
единую систему привело к созданию интегрированных систем. Современная
концепция интеграции программных средств - кооперация отдельных
прикладных программных систем по типу широко известного пакета Microsoft
Office. Например, текстовый редактор Word обладает возможностью
манипулировать с электронными таблицами и базами данных, а в электронной
таблице Excel встроен мощный текстовый редактор.
2.2.5 Файловая структура данных
Одной из главных задача ОС является организация и управление
размещением данных. Все данные хранятся в дисковой памяти компьютера. К
дискам пользователь обращается по имени дисковода:

а: - дисковод гибких магнитных дисков;
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

с:, d: - жесткий магнитный диск (жесткий диск может быть разбит на
несколько логических дисков);

е: - CD-дисковод.
Любые данные хранятся в компьютере в виде файлов, поэтому файл
является
основной
единицей хранения
данных.
Файлом
называется
именованный набор данных, хранящийся на диске или ином носителе
информации. Это может быть текстовый документ, фотография, программа и
т.д. Система, предназначенная для управления данными, размещенными в
файлах, называется файловой системой. Основными задачами файловой
системы является обеспечение хранения данных на машинных носителях и
доступа к ним. Каждая ОС имеет свои особенности файловой системы.
ОС Windows XP поддерживает четыре файловые системы. Две из них FAT (File Alocation Table – таблица расположения файлов) и NTFS (New
Technology File System) предназначены для работы с магнитными дисками.
Файловая система CDFS обеспечивает доступ и хранение данных на CD-RОМ.
CDFS соответствует стандарту ISO 9660 и поддерживает длинные имена файлов. Файловая система UDF (Universal Disk Format) предназначена для обмена
данными с накопителями СD-RОМ и DVD. Она соответствует стандарту ISO
13346.
Для человека наиболее просто оперировать с наборами данных, назначая
им имена. Исходя из этого, обращение к файлу производится по имени. Имя
файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения (типа).
Расширение не является обязательной частью, его может и не быть. Имя и
расширение отделяются точкой. Правила задания имени файла определяются
операционной системой и используемой файловой системой. Так, например, в
ОС UNIX расширение файла является соглашением, и пользователь не обязан
строго ему следовать.
В операционных системах MS-DOS и Windows 3.х использовались так
называемые короткие имена файлов, соответствующие формату 8.3. В этом
формате длина собственно имени ограничивается восемью символами, а
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
расширение – тремя. В MS-DOS строчные и прописные буквы не различаются,
поэтому имена ivan.txt и IVAN.txt будут считаться одинаковыми. В имени
допустимо использовать только одну точку, отделяющую собственно имя от
расширения. Помимо этого, существуют ограничения на использование
некоторых символов и их сочетаний.
Современные ОС семейства Windows поддерживают длинные имена
файлов. Длина имени, включая расширение, может составлять до 255
символов. Допустимо использовать несколько точек. В этом случае в качестве
расширения будет приниматься часть имени, располагающаяся правее самой
правой точки. В Windows строчные и прописные различаются, следовательно,
имена файлов ivan.txt и IVAN.txt будут различаться. Как и в случае MS-DOS на
имена файлов накладывается ряд ограничений. Так, при их составлении нельзя
использовать наклонную черту, обратную наклонную черту, двоеточие,
звездочку, знак вопроса, кавычки, угловые скобки, вертикальную черту
(/ \ : * ? “ < > | ). Русские версии Windows предоставляют возможность давать
русскоязычные названия файлам, однако следует помнить, что если
на
компьютере не установлена кириллица, то при чтении имен файлов,
содержащих русские буквы, могут возникнуть осложнения.
Для корректной работы программ, написанных в различное время,
необходимо обеспечить совместимость длинных имен файлов с короткими.
Так, с длинными именами могут работать только программы, разработанные
специально для Windows. Программы прежнего поколения, рассчитанные на
DOS, воспринимают имена файлов, записанные в формате 8.3. Для
достижения совместимости при создании файла в Windows автоматически
формируется короткое имя в формате 8.3. Оно составляется из первых шести
символов длинного имени и порядкового номера после знака тильда «~» в
случае, когда первые шесть символов повторяются. Например, имена
университет.doc и университетский.doc запишутся в формате 8.3 следующим
образом универ~1.doc и универ~2.doc. Программы, не имеющие возможность
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
работать с длинными именами, оперируют с созданными таким образом
короткими именами файлов.
Расширение файла указывает на тип хранимой информации и
программу, с помощью которой создан этот файл. Оно используется для
автоматической обработки файлов. Расширение задается пользователем или
программой-приложением, создающей файл. Наиболее часто встречающиеся
расширения имен файлов приведены в таблице 4.
Таблица 4.
Расширения имен файлов
Расширение
имени файла
txt
doc
xls
html
mdb
exe, com
rar
zip
bmp
cdr
Содержимое файла
текстовый файл
текстовый файл
электронная таблица
веб-страница
база данных
программа
архивный файл
архивный файл
точечный рисунок
векторный рисунок
Программа
текстовый редактор Блокнот
текстовый редактор MS Word
электронная таблица MS Excel
html-редактор
программа создания баз данных MS Access
программа-архиватор WinRAR
программа-архиватор WinZIP
графический редактор Paint
графический редактор CorelDRAW
Файлы имеют свойства. Основные свойства файла определяются при
его создании: это имя с расширением, размер, дата и время создания.
Общие свойства файла:

Тип файла — тип файла;

Приложение — имя приложения, использующегося для открытия
файла по умолчанию. С помощью кнопки Изменить в конце этой строки
можно открыть вспомогательное окно и назначить иное приложение для
открытия файла по умолчанию;

Размещение — папка, в которой размещается файла;

Размер — точный размер файла;

На диске — реальный размер занимаемого файлом места на диске.
Сравнив два последних свойства (Размер и На диске), пользователь может
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
оценить потери дискового пространства, связанные с разбиением файла по
кластерам. В случае, когда файл сжат, приводится размер сжатого файла:

Создан — дата создания файла;

Изменен — дата последнего редактирования файла;

Открыт — дата последнего открытия файла.
Для файлов файловой системы FAT доступны следующие атрибуты:

Только чтение — используется для предотвращения случайного
изменения или удаления файла. Данные, содержащиеся в файле с таким
атрибутом, можно только читать, просматривать или печатать. Такой файл
нельзя удалить с помощью обычных команд MS-DOS — Del и Erase. При
удалении файлов с атрибутом «Только чтение» ОС выдает дополнительный
запрос для подтверждения удаления файла;

Архивный — устанавливается после создания или редактирования
файла и указывает на необходимость его архивации;

Скрытый —
назначается, как правило, для системных файлов,
которые не подлежат изменению и при определенных настройках не
отображаются на экране монитора.
Файловая
система
NTFS
позволяет
устанавливать
атрибуты,
управляющие архивированием, индексацией, сжатием и шифрованием файла
на диске. Их определение осуществляется в окне Дополнительные атрибуты,
открывающемся при нажатии кнопки Другие в окне свойств файла на вкладке
Общие.
Дополнительные атрибуты:

Файл готов для архивирования – определяет, нужно архивировать
данный файл или нет;

Индексировать содержимое для быстрого поиска – определяет
режим индексации файла. Индексирование облегчает процедуры поиска файла
по таким параметрам, как дата, атрибуты или текст файла;

Сжимать содержимое для экономии места на диске – показывает,
нужно ли производить сжатие файла. Сжатие файлов позволяет экономить
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
место на диске. Установка атрибута сжатия обеспечивает компрессию
текстовых файлов на 50%, а исполняемых — на 40%. Сжатие файлов
экономит место на диске, однако работа с диском замедляется, поскольку и
сжатие, и распаковка требуют дополнительного времени. По умолчанию
файлы и папки не сжимаются. Если атрибут сжатия установить для папки, то
любой входящий в нее файл будет сжиматься автоматически;

Шифровать содержимое для защиты – признак необходимости
шифрования файла. Шифрование файла предназначено для предотвращения
просмотра его содержимого посторонними лицами.
В некоторых ситуациях, когда приходится обращаться к группе файлов,
используются шаблоны имен файлов. Примерами таких случаев являются
поиск файлов, удаление, копирование или переименование группы файлов.
Существуют следующие шаблоны имен:

"*" - шаблон замены нескольких символов. При наличии символа "*"
в имени файла может присутствовать любое допустимое количество любых
допустимых символов;

"?" - шаблон замены одного символа. При наличии символа "?" в
имени файла может присутствовать один допустимый символ или отсутствие
символа.
Файлы можно объединять по какому-либо критерию в группы,
называемые папками (директориями, каталогами). Папка является элементом
структуры организации расположения файлов на диске, в котором содержатся
данные о файлах (имя, размер, дата и время создания и т.д.). На самом деле
папка – это файл, хранящий записи о файлах. Имя папки задается
пользователем по тем же правилам, что и имя
файла, расширение не
используется. На любом диске имеется одна (после форматирования) корневая
папка (корневой каталог) с именем этого диска (а:\, с:\). Любая папка может
содержать внутри себя другие папки и файлы. Так образуется древовидная,
иерархическая файловая система.
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Расположение файлов и папок на диске представляется в виде дерева.
Для того, чтобы определить расположение файла, необходимо указать путь к
файлу или полное имя файла. Путь к файлу состоит из последовательности
имен диска, папки и всех подпапок, в которых находится данный файл,
включая его имя. Имя диска отделяется от остальной части имени двоеточием
и обратной наклонной чертой «:\». Имена всех вложенных друг в друга папок
разделяются обратной наклонной чертой «\». Таким образом, путь к файлу
начинается с имени диска (от корня) и содержит имена папок, которые
необходимо
открыть,
чтобы
найти
файл.
Например,
С:\
SPORTS
SCHOOL\EDUCATION\students.txt.
2.3
Лекция №6: ОС Windows
План
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4
Операционная система Windows.
Оконный интерфейс Windows.
Работа с файловой системой Windows.
Стандартные приложения Windows.
2.3.1 Операционная система Windows
Первый вариант операционной системы Windows, получивший название
Windows 1.0, был выпущен фирмой Microsoft в 1985 году. Ни эта версия ОС,
ни последующие (Windows 2.0, Windows 3.x) не были полнофункциональными
операционными
системами,
а
являлись
графическим
интерфейсом,
дополнявшим MS-DOC.
В дальнейшем были разработаны две линейки операционных систем Windows 9.x (Windows 95, Windows 99, Windows МЕ, Windows XP) и Windows
NT (3.1, 4.0, 2000, 2003). ОС Windows XP компании Microsoft и ее серверный
вариант Windows 2003, получили широкое распространение в нашей стране.
Эти операционные системы завершили процесс интеграции Windows 2000
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(NT) и Windows 9.x, предназначенных для корпоративных и домашних
пользователей соответственно.
Основные отличия Windows от MS-DOS:
 Windows является многозадачной ОС. Она
ориентирована на
одновременное обслуживание нескольких задач;
 Windows имеет графический интерфейс;
 упростился процесс установки нового оборудования благодаря
технологии Plug and Play;
 появилась возможность обмена данными между приложениями
Windows с использованием технологии внедрения и связывания объектов.
Основные понятия
Документ – это объект, который создается и обрабатывается
программой. Приложение – это прикладная программа, работающая под
управлением Windows. Папка – это контейнер, в котором могут храниться
файлы, папки, ярлыки, диски.
После запуска Windows на экране появляется Рабочий стол (рис. 6) и
вся работа происходит на Рабочем столе.
Рис 6. Экран Windows
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рабочий стол – это графическая среда, на которой отображаются
объекты Windows и элементы управления:
 папки Мой компьютер, Корзина и др.;
 ярлыки;
 Панель задач расположена в нижней части Рабочего стола.
Папка Мой компьютер обеспечивает просмотр и доступ к содержимому
компьютера.
Папка
Корзина
предназначена
для
временного
хранения
и
восстановления удаленных объектов.
На Панели задач находятся кнопка Пуск, часы, индикатор языка и
кнопки открытых приложений, папок и документов. При щелчке по кнопке
Пуск открывается Главное меню системы. В таблице 5 представлен состав
Главного меню Windows.
Таблица 5.
Основные пункты Главного меню и их назначение
Пункт меню
Назначение
Все программы
доступ к приложениям
Мои документы
доступ к папке с документами
Панель управления
доступ к основным средствам настройки
Справка и поддержка
вызов справочной системы
Поиск
доступ к средствам поиска объектов
Выполнить
запуск программ, открытие папок и документов
Завершать работу в ОС Windows надо корректно следующим образом:
Пуск, Выключение, Выключение.
2.3.2 Оконный интерфейс Windows
Основой графического пользовательского интерфейса в среде Windows
является окно. Работа с программами, выбор режимов – все происходит в
графических окнах, с помощью размещенных в них элементов управления в
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
виде значков, пиктограмм, кнопок, вложенных окон, которые способны
выполнять команды при воздействии на них курсором мыши. Благодаря этому
существенно
облегчается
осуществление
диалога
пользователя
с
приложением.
Одновременно на экране может располагаться несколько окон, но в
данный момент времени можно работать только в одном окне, которое
называется активным или текущим. Содержимое папки отображается в окне,
работа программы происходит в окне, документ отображается в своем окне.
В состав Windows входит большое число программ. При запуске каждой
программы открывается окно, в котором могут быть открыты окна
документов.
Windows
позволяет
работать
с
несколькими
программами
одновременно. Для каждой выполняемой программы открывается своё окно, и
в панели задач отображаются кнопки для этих программ. В данный момент
пользователь может работать только в одном окне, которое называется
активным. Это окно располагается поверх других окон, заголовок его выделен,
и кнопка активной задачи в Панель задач утоплена. Способы переключения
между окнами: щелчок по кнопке в Панели задач или щелчок внутри окна, или
нажатие клавиш Alt+Tab.
Окна предназначены для просмотра содержимого папок, выполнения
приложений, обработки документов.
Окна бывают:
 окна папок отображают содержимое папки;
 окна приложений для работы программ;
 окна
документов
для
обработки
документов
внутри
окон
приложений;
 диалоговые окна для задания параметров при выполнении команд.
На рисунке 7 и в таблице 6 представлены названия, расположение и
назначение элементов окна Windows.
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис 7. Элементы окна Windows
Таблица 6.
Элементы окна Windows
Элемент окна
Расположение
заголовок
вверху окна
значок системного меню
слева в строке
заголовка
справа в строке
заголовка
кнопки Свернуть,
Развернуть,
Восстановить и Закрыть
строка меню
панели инструментов
строка состояния
границы окна
полосы прокрутки
(вертикальная и
горизонтальная)
рабочая область
Назначение
отображает название окна (папки,
приложения, документа)
для выполнения операций с окном
для выполнения операций с окном
под строкой заголовка
под строкой меню
внизу окна
вокруг окна
справа и внизу окна
для выполнения команд
для быстрого выполнения команд
отображение справочной информации
ограничивают пространство окна
для просмотра содержимого окна
внутри окна
для выполнения операций
Организация “меню”
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОС Windows нацелена на широкий круг пользователей, поэтому
предлагает диалоговый режим работы человека с компьютером, называемый
дружественным интерфейсом.
Этот режим не требует от пользователя
больших усилий в работе с периферийными устройствами, знания
специальных настроек компьютера, обладает удобной системой управления и
диалога.
Интерактивный режим осуществляется по двум принципам: “смотри и
выбирай” и “подтверждай то, что я делаю”. Программы не утрачивают
работоспособности
при
ошибках
пользователя,
позволяют
легко
и
безболезненно исправлять ошибочные действия путем их отмены, а также
обращаться в любой момент к контекстной помощи. Все принципы
дружественного
интерфейса
интерактивного
(диалогового)
реализуются
общения
специальной
системой
компьютерной программы
и
пользователя, называемой “пользовательским меню” или просто “меню”.
“Меню” представляет набор команд, указаний и данных, который в
любой момент доступен пользователю для выбора дальнейшего действия.
Выбор команды осуществляется установкой курсора на его пункт и нажатием
клавиши ввода <Enter>, или указанием стрелки “мыши” и двойным щелчком
ее клавиши. Более быстрый выбор команды может быть осуществлен
нажатием специальных клавиш или их комбинацией. Как правило, в них
участвуют клавиши с буквой, с которой начинается название команды. По
своей организации меню представляет иерархическую структуру с системой
вложенных подменю (“выплывающие”, “ниспадающие”, “оконные” и пр.) с
возможностью возврата из любого пункта в главное (основное) меню.
Меню бывает текстовым и/или графическим с комментариями по
каждому своему пункту. Прикладные программы дополнительно имеют
функциональное клавишное меню для быстрого выполнения каких-либо
команд (“горячие клавиши” -“hot key”). Например, функциональная клавиша
F1 чаще используется для экстренного вызова справочной информации (Help помощь), клавиша F2 - для сохранения данных во внешней памяти.
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Меню - это набор команд (функций), которые имеются в распоряжении
пользователя на различных этапах работы с программной системой.
Принципиальным шагом в организации эффективных пользовательских
меню стало использование графических средств, широко реализованных в ОС
Windows. Принцип иерархии в построении меню, который включает главное
(основное меню) и дерево подменю, позаимствован из организации структуры
директорий (каталогов) файловой системы компьютера. Возникли меню с
системой “ниспадающих”, “всплывающих”, “многооконных” и т.д. подменю.
В ОС Windows меню строится не только с использованием
графического, но и символьного режимов. Символьный принцип в меню
используют для выбора быстрых команд. Соответствующим командам
назначаются клавиши, их комбинации или функциональные клавиши Fl ... F
12. Значительные удобства пользователю предоставляет специальный
манипулятор “мышь. Перемещая с помощью мыши указатель, можно одним
нажатием кнопки мыши вызвать требуемую функцию.
При работе с программой пользователю приходится сталкиваться в
первую очередь с меню. От того, как он освоил работу с его пунктами, во
многом зависит эффективность использования возможностей данной
программы.
2.3.3 Работа с файловой системой Windows
Основная работа в ОС заключается в выполнении операций с файлами и
папками: создание, переименование, перемещение, копирование, удаление и
др.
Для более удобного запуска программ, открытия документов, перехода в
папку или на диск используются ярлыки.
Ярлыки – это маленькие файлы, связанные с объектами (программами,
документами, папками, дисками) и содержащие информацию о расположении
объектов, для которых они созданы. Таким образом, ярлыки являются
ссылками на объекты. Они создаются для часто используемых файлов и
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
программ. Наличие ярлыков ускоряет и облегчает доступ к программам и
документам. Ярлык является ссылкой на объект, его удаление не приводит к
удалению самого объекта.
Ярлыки могут создаваться на Рабочем столе, в других папках и Главном
меню.
Создание ярлыка:
 перетащить объект в нужную папку правой кнопкой мыши, команда
Создать ярлык;
 меню Файл или щелчок правой кнопкой мыши, команда СоздатьЯрлык.
В таблице 7 представлены операции и варианты их выполнения с
различными объектами ОС.
Таблица 7.
Операции с папками и файлами
Название операции
Способы выполнения операции
создание
 меню Файл-Создать-Папку или выбрать тип файла, ввести имя;
 щелчок правой кнопкой, команда Создать-Папку или выбрать тип
файла, ввести имя
 выделить папку, меню Файл-Открыть;
 двойной щелчок по значку папки
открытие
переименование
 выделить объект, меню Файл-Переименовать, ввести новое имя;
 щелчок правой кнопкой, команда Переименовать, ввести новое
имя;
 щелчок по названию выделенного объекта
выделение
 щелчок мышью по объекту;
 меню Правка-Выделить все;
 щелчок по объектам при нажатой клавише Ctrl;
 растянуть мышью рамку выделения
 перемещение (drag and drop) объекта левой или правой кнопками
мыши в окно или на значок другой папки (на одном диске);
 с помощью буфера обмена (выделить объект, команда Вырезать,
команда Вставить)
перемещение
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
копирование
удаление
 перемещение (drag and drop) объекта левой или правой кнопками
мыши при нажатой клавише Ctrl в окно или на значок другой папки
(на одном диске);
 с помощью буфера обмена
 выделить объект, меню Файл-Удалить;
 выделить объект, нажать клавишу Delete;
 щелчок правой кнопкой по значку папки, команда Удалить;
 перетащить значок объекта на значок Корзина
Запуск программ на выполнение можно осуществлять следующими
способами:
 Пуск, Программы, название программы;
 Пуск, Выполнить, указать полное имя файла запуска;
 Двойной щелчок мышью по значку или ярлыку программы.
В ОС Windows имеется специальная программа Проводник, которая
очень наглядно и удобно позволяет осуществлять просмотр содержимого
компьютера, переход между папками и выполнение основных операций с
папками и файлами.
Запуск Проводника:
 щелчок правой кнопкой по кнопке Пуск или по значку Мой
компьютер, команда Проводник;
 щелчок правой кнопкой по значку папки, команда Проводник;
 меню Файл-Проводник.
Окно Проводника разделено на две части (рис.8):
 левая часть показывает структуру папок, облегчает переход между
папками;
 правая отображает содержимое выделенной слева папки.
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис 8. Окно программы Проводник
Кнопка «+» у названия папки в левой области показывает, что папка
содержит вложенные папки.
Основные операции в программе Проводник:
 левая область:

щелчок по названию папки, папка станет текущей, и ее
содержимое отобразится в правой области;
 щелчок по кнопке «+» или «-» у названия папки позволяет раскрыть
или свернуть папку;

правая область: запуск программ; открытие документов; переход от
папки к папке; операции создания, переименования, выделения, перемещения,
копирования и удаления папок и файлов.
2.3.4 Стандартные приложения Windows
В операционную систему Windows входит набор прикладных программ,
обеспечивающих решение некоторых простейших задач. Такие программы
называются стандартными приложениями и входят в группу Стандартные.
1. Программа Блокнот – это простейший текстовый редактор для
создания и редактирования текстовых документов. Файл запуска программы
notepad.exe. Файлы, созданные программой Блокнот, имеют расширение txt.
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Графический редактор Paint – программа, предназначенная для
создания и редактирования графических изображений (рисунков). Файл
запуска программы mspaint.exe.Файлы, созданные программой Paint, имеют
расширение bmp.
3. Текстовый
редактор
WordPad
–
программа
для
создания,
редактирования и форматирования текстовых документов. Файл запуска
программы wordpad.exe. Файлы, созданные программой WordPad, имеют
расширение doc.
4. Программа калькулятор – программа для выполнения различных
вычислений. Файл запуска программы calc.exe.
2.4
Лекция №7: Служебные программные средства
План
2.4.1
2.4.2
2.4.3
Структура жесткого диска
Программы обслуживания магнитных дисков
Архивация информации
2.4.1 Структура жесткого диска
Жесткие диски имеют несколько поверхностей для записи. Каждая
сторона диска разделена на концентрические окружности, называемые
дорожками. Число дорожек жесткого диска составляет от нескольких сотен до
нескольких тысяч. Дорожки пронумерованы (внешняя – нулевая). Количество
дорожек на стандартном диске определяется плотностью записи. Дорожки на
обеих поверхностях диска с одинаковым радиусом называются цилиндром.
Каждая дорожка делится на секторы. Сектор является минимальным
пространством диска, которое операционная система может считать или
записать. Наиболее распространенный размер сектора составляет 512 байт.
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Секторы пронумерованы, начиная с нуля. Сектор с нулевым номером на
каждой
дорожке
резервируется
для
идентификации
записываемой
информации, а не для хранения данных.
Кластер представляет собой наименьший участок диска, которым
оперирует система при распределении места записи файла. Каким бы
маленьким не был файл, ему всегда выделяется на диске, по меньшей мере,
один кластер. Неиспользуемое пространство в занятом кластере содержит
пустые секторы и недоступно другому файлу. Файлы размещаются со
следующего целого доступного кластера. Размер кластера зависит от емкости
диска: чем больше емкость диска, тем больше размер кластера. Минимальный
размер кластера равен размеру сектора.
Чтобы диск можно было использовать для хранения информации, он
должен быть отформатирован.
Диск после форматирования имеет:
 системную область, которая содержит главный загрузочный сектор,
загрузочный сектор, таблицу размещения файлов и корневой каталог;
 область данных используется для хранения файлов и папок.
Системная область включает четыре части:

главный загрузочный сектор (MBR-сектор) – первый сектор диска, в
котором хранится код специальной программы загрузки и таблица разбиения
диска на разделы - логические диски. Главный загрузочный сектор
присутствует только на жестком диске, на дискетах его нет;

загрузочный
сектор
(BR-сектор)
содержит
информацию
о
физических характеристиках диска и программу начальной загрузки ОС;

таблицу размещения файлов (FAT), содержащую информацию,
необходимую для доступа к файлам, записанным на диске. Таблица FAT
описывает распределение всех кластеров на диске. Каждому кластеру из
области данных соответствует запись в таблице. Запись FAT содержит
информацию:
кластер
свободен
или
занят,
рабочий
или
плохой
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(поврежденный), для занятого кластера – последний или не последний кластер
файла, и если не последний – номер следующего кластера в файле.
Информация в таблице FAT настолько важна, что создается две ее копии;

корневой каталог (область ROOT) содержит информацию о файлах,
хранящихся на диске (имя, размер, дату создания, атрибуты и др.).
2.4.2 Программы обслуживания магнитных дисков
Форматирование диска
Форматирование магнитного диска необходимо перед первым его
использованием, это подготовка диска к работе. Повторные операции
форматирования позволяют очистить диск от данных, обнаружить дефектные
участки на диске. При форматировании вся информация на диске
уничтожается, об этом необходимо всегда помнить.
Процесс форматирования состоит из:
 форматирования низкого уровня (физическое), при котором диск
разбивается на дорожки и секторы;
 форматирование высокого уровня (логическое), при котором
формируется системная область диска (загрузочный сектор, таблица FAT и
корневой каталог) и область данных.
Проверка диска
При работе с дисковыми накопителями могут возникать затруднения
при обращении к диску (записи, чтении информации, запуске приложения),
поэтому достаточно важно содержать их в порядке.
В состав Windows входит специальная программа, которая следит за
состоянием дисков – это программа ScanDisk.
Назначение программы проверки диска:
 проверка
поверхности
диска
(поиск физических ошибок
–
повреждений магнитного слоя диска);
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
 проверка файловой структуры диска (поиск логических ошибок).
Логические ошибки – это ошибки в таблицах размещения файлов FAT.
Это могут быть:
 потерянные кластеры – это кластеры, которые не заняты ни одним
файлом и не помечены как свободные;
 файлы с общими кластерами – это файлы, содержащие участки,
которые были выделены более чем одному файлу.
Логические ошибки могут возникать при сбое питания, работе вируса,
неправильном выходе из программ (необходимо корректное завершение
работы Windows).
Программа ScanDisk обнаруживает и устраняет проблемы с диском. При
обнаружении повреждения магнитного слоя программа не восстанавливает
физическую поверхность диска, но она может перенести данные из сбойных
участков в нормальные.
Эта программа имеет два типа проверки:
 стандартная – проверка, при которой анализируется только
логическая структура диска без проверки поверхности, выполняется быстрее;
 полная проверка – это физическая и логическая проверки.
Рекомендации по использованию программы: затруднения при доступе к
диску или запуске приложения.
Запуск программы проверки диска: щелчок правой кнопкой по значку
диска, команда Свойства, вкладка Сервис, кнопка Выполнить проверку.
Дефрагментация диска
После форматирования файлы на диск записываются последовательно в
смежные кластеры. В дальнейшем при активной работе с диском (удалении,
изменении, копировании, перемещении файлов) эта структура нарушается:
возникают свободные кластеры между занятыми и файлы, записанные
фрагментами в разных местах диска. Запись файла происходит следующим
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
образом: находится первый свободный кластер, в который начинает
записываться файл; если файл большой, то продолжение его размещается в
следующем свободном кластере. Поэтому расположение файлов на диске
может быть: непрерывным блоком или фрагментами.
В
результате
фрагментации дискового
пространства снижается
быстродействие, так как поиск фрагментов файла занимает больше времени.
В состав Windows входит специальная программа дефрагментации
диска, которая устраняет фрагментацию файлов и диска.
Назначение программы дефрагментации:
 устранение фрагментации файлов – сбор всех фрагментов файла в
один непрерывный блок;
 устранение фрагментации диска – сбор всех файлов к началу и
свободного пространства к концу диска.
В результате дефрагментации:
 увеличивается скорость работы;
 легче восстанавливать удаленные файлы;
 возможность записи новых файлов в свободные смежные кластеры
диска.
Рекомендации по использованию этой программы:
 регулярно;
 перед установкой новых программ и копированием больших файлов;
 после внесения изменений в большое количество файлов.
Запуск дефрагментации: щелчок правой кнопкой по значку диска,
команда Свойства, вкладка Сервис, кнопка Выполнить дефрагментацию.
По результатам анализа состояния диска операционная система выдаст
оценку
использования
диска
до
дефрагментации
и
заключение
о
целесообразности проведения дефрагментации (рис.9).
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис 9. Вид окна программы дефрагментации диска
Для продолжения выполнения дефрагментации необходимо щелкнуть на
кнопке Дефрагментация. По завершении дефрагментации можно вывести
отчет на экран.
Очистка диска
Программа очистка диска применяется для освобождения пространства
на жестком диске путем удаления компонентов ОС и программ, которые уже
не используются, временных файлов и очистки корзины.
Для
запуска
этой
программы
необходимо
выполнить:
Пуск/Программы/Стандартные/Служебные/Очистка диска, появится окно
выбор диска, после выбора диска нажмите ОК.
В результате появится окно диалога Очистка диска с перечнем файлов,
доступных для удаления, в этом окне установите флажки тех файлов, которые
требуется удалить и щелкните на кнопке ОК (рис. 10).
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис 10. Вид окна программы очистки диска
Назначение заданий.
Для
назначения
задания
необходимо
выбрать
команду
Пуск/Программы/Стандартные/Служебные/Назначенные задания, откроется
окно диалога (рис. 11).
Рис 11. Вид окна программы назначения заданий
Проверка диска
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Служебная программа проверка диска предназначена для обнаружения
ошибок файловой системы и повреждения секторов на жестком диске (рис.
12). Для того чтобы запустить программу проверка диска необходимо
выполнить следующее:
 В окне Мой компьютер выберите диск, который необходимо проверить.
 Выберите команду Свойства диска из контекстного меню.
 В появившемся окне диалога на вкладке Сервис выберите Выполнить
проверку (проверка тома на наличие ошибок).
 В появившемся окне диалога Проверка диска установите флажки
Автоматически проверять системные ошибки, а также Проверять и
восстанавливать поврежденные сектора и щелкните на кнопке Запуск.
Перед запуском проверки диска необходимо закрыть все содержащие в
нем файлы.
Рис 12. Вид окна программы проверки диска
2.4.3 Архивация информации
При накоплении большого объема информации и создании архивных
копий возникает необходимость в уменьшении объема хранимой информации,
тем самым освобождая место на диске. Существуют программные средства,
которые позволяют архивировать (сжать, упаковать) информацию.
Сжатие информации в файлах происходит за счет устранения
избыточности, например, за счет устранения повторов символов в файлах.
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Степень сжатия зависит от используемой программы, метода сжатия, типа и
содержимого исходного файла.
Архивация (упаковка) – помещение исходных файлов в архивный файл в
сжатом виде.
Разархивация (распаковка) – процесс восстановления файлов из архива в
первоначальном виде.
Большие по объему архивные файлы могут быть размещены на
нескольких дисках (томах). Такие архивы называются многотомными.
Программы, предназначенные для создания архивных копий файлов,
называются архиваторами. Эти программы позволяют записать несколько
файлов в один архивный файл в сжатом виде. При необходимости можно
просмотреть оглавление архива и извлечь файлы из архива все или выборочно
в первоначальном виде.
Существует множество программ-архиваторов: ARJ, RAR, ICE, ZIP,
LHA,
WINRAR.
Имена
создаваемых
архивных
файлов
имеют
соответствующие расширения: arj, rar, ice, zip, lzh.
Программы-архиваторы позволяют создавать и такие архивы, для
извлечения из которых содержащихся в них файлов не требуется самой
программы, т.к. архивные файлы содержат и программу распаковки. Такие
архивные
файлы
называются
самораспаковывающимися.
Самораспаковывающийся архивный файл – это загрузочный, исполняемый
модуль (ехе-файл), который способен к самостоятельной разархивации
находящихся
в
нем
файлов
без
программы-архиватора.
Самораспаковывающийся архив получил название SFX-архив.
Заархивировав одни и те же файлы, можно создать обычный архивный
файл с расширениями rar и самораспаковывающийся архивный ехе-файл.
Архивный файл с расширением rar будет иметь меньший размер по сравнению
с архивным
ехе-файлом, так как exe-файл будет содержать не только
исходные файлы, но и саму программу для извлечения файлов из архива.
Файлы извлекаются из архива-rar с помощью программы. Для извлечения
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
файлов из архива-exe надо только запустить этот exe-архивный файл.
В ОС MS DOS существуют архиваторы, но они работают только в
режиме командной строки. Это программы PKZIP и PKUNZIP, программа
архиватора ARJ. Современные архиваторы обеспечивают графический
пользовательский интерфейс и сохранили командную строку. В настоящее
время лучшим архиватором для Windows является архиватор WinRAR.
 Архиватор WinRAR
WinRAR – это 32 разрядная версия архиватора RAR для Windows
(рис.13). Это - мощное средство создания архивов и управления ими.
Есть несколько версий RAR, для разных операционных систем:
Windows, Linux, UNIX, DOS, OS/2 и т.д.
Рис 13. Вид окна программы WinRar
Возможности WinRAR:

Позволяет распаковывать архивы CAB, ARJ, LZH, TAR, GZ, ACE,
UUE, BZ2, JAR, ISO, и обеспечивает архивирование данных в форматы ZIP и
RAR.

Обеспечивает полную поддержку архивов ZIP и RAR.
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Имеет специальные алгоритмы, оптимизированные для текста и
графики. Для мультимедиа сжатие можно использовать только с форматами
RAR.

Поддерживает технологию перетаскивания (drag & drop).

Имеет интерфейс командной строки.

Может
осуществлять
непрерывное
архивирование,
что
обеспечивает более высокую степень сжатия по сравнению с обычными
методами сжатия, особенно при упаковке большого количества небольших
файлов однотипного содержания.

Обеспечивает
поддержку
многотомных
архивов,
то
есть
осуществляет разбивку архива на несколько томов (например, для записи
большого архива на диски). Расширение томов: RAR, R01, R02 и т.д. При
самораспаковывающемся архиве первый том имеет расширение EXE.

Создает самораспаковывающиеся архивы (SFX) обычные и
многотомные архивы, обеспечивает защиту их паролями.

Обеспечивает восстановление физически поврежденных архивов

Имеет средства восстановления, позволяющие восстанавливать
отсутствующие части многотомного архива.

Поддерживает UNICODE в именах файлов.
WinRAR способен создать архив в двух различных форматах: RAR и
ZIP. Рассмотрим преимущества каждого формата.
 Архив в формате ZIP
Основное преимущество формата ZIP - его популярность. Например,
большинство архивов в Internet – это архивы ZIP. Поэтому приложение к
электронной почте лучше всего направлять в формате ZIP. Можно также
направить самораспаковывающийся архив. Такой архив является немного
большим, но может быть извлечен без внешних программ. Другое
преимущество ZIP - скорость. Архив ZIP обычно создается быстрее, чем RAR.
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
 Архив в формате RAR
Формат RAR в большинстве случаев обеспечивает значительно лучшее
сжатие, чем ZIP. Кроме того, формат RAR обеспечивает поддержку
многотомных архивов, имеет средства восстановления поврежденных файлов,
архивирует файлы практически неограниченных размеров. Необходимо
отметить, что при работе в файловой системе FAT32 архивы могу достигать
только 4 гигабайт. Работа с большими размерами архива поддерживается
только в файловой системе NTFS.
 Программа архивации Microsoft Backup (резервная копия)
Запуск программы осуществляется: Пуск – Программы – Стандартные
– Служебные – Архивация данных. Откроется мастер архивации и
восстановления в обычном режиме (рис.14). Из этого режима можно перейти в
расширенный режим для
работы с мастером архивации, мастером
восстановления и мастером аварийного восстановления ОС.
Рис 14. Мастер архивации и восстановления
Программа архивации позволяет защитить данные от случайной утери в
случае, если в системе возникает сбой оборудования или носителя
информации. С помощью Backup можно создать резервную копию данных на
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
жестком диске, а затем создать архив на другом носителе данных. Носителем
архива может быть логический диск или отдельное устройство (съемный
диск).
Программа архивации создает снимок состояния тома, представляющий
собой точную копию содержимого диска на определенный момент времени, в
том числе открытых файлов, используемых системой. Во время выполнения
программы архивации пользователь может продолжать работать с ОС без
риска потери данных.
Программа архивации предоставляет следующие возможности:
1.
Архивация выбранных файлов и папок на случай сбоя жесткого
диска или случайного удаления файлов (архивировать можно на жесткий диск
или съемный диск и т.д.). Backup восстанавливает архивированные файлы и
папки на жесткий диск.
2.
Архивация данных состояния системы. Программа позволяет
архивировать копии важных системных компонентов, таких как реестр,
загрузочные
файлы
и
база
данных
службы
каталогов
Программа архивации позволяет восстанавливать копии важных системных
компонентов, таких, как реестр, загрузочные файлы и база данных службы
каталогов.
2.5
Лекция №8: Информационная безопасность
План
2.5.1 Классификация угроз информационной безопасности
2.5.2 Обеспечение работоспособности компьютерных систем
2.5.3 Предотвращение несанкционированного доступа
2.5.1 Классификация угроз информационной безопасности
Под угрозой информационной безопасности понимается действие или
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
событие,
которое
может
привести к разрушению,
искажению или
несанкционированному использованию ресурсов компьютерной системы
(КС), включая хранимую, передаваемую и обрабатываемую информацию, а
также программные и аппаратные средства.
Основными
угрозами
конфиденциальной
безопасности
информации,
являются
компрометация
раскрытие
информации,
несанкционированное использование ресурсов КС, ошибочное использование
ресурсов
КС,
несанкционированный
обмен
информацией,
отказ
от
информации, отказ в обслуживании.
Раскрытие конфиденциальной информации в любом случае наносит
ущерб
ее
владельцам,
поскольку
они
утрачивают
контроль
над
распространением этой информации.
При компрометации информации в пользовательские наборы данных
вносятся несанкционированные корректировки. Руководствуясь искаженными
данными, абонент рискует принять ошибочное решение. При наиболее
благоприятном исходе абонент замечает внесенные изменения и пытается
восстановить данные или просто отказывается от их использования.
Несанкционированное использование ресурсов является самой серьезной
угрозой информационной безопасности.
Понесенный ущерб
при ее
осуществлении может быть различным - от уменьшения доходов от
предоставления ресурсов, до полного выхода компьютерной системы из строя.
Раскрытие
и
компрометация
информации
также
невозможны
без
несанкционированного использования ресурсов.
Причинами
ошибочного
использования
ресурсов
КС
являются
некорректная работа программного обеспечения и ошибочные действия
пользователя.
Следствием
таких
ошибок
может
быть
раскрытие,
компрометация или разрушение информационных ресурсов.
Следствием несанкционированного обмена информацией может стать ее
раскрытие, поскольку в этом случае один из пользователей или группа
пользователей может получить данные, доступ к которым для них запрещен.
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Под
отказом от
информации принято понимать непризнание
отправителем факта отправления информации или же получателем – факта ее
получения.
Отказ
в
обслуживании может привести к задержке в
предоставлении абоненту запрашиваемых им данных и принятию им,
вследствие этого, нерациональных или ошибочных решений.
По
своему
подразделяются
характеру
на
угрозы
случайные
информационной
(непреднамеренные)
и
безопасности
умышленные
(целенаправленные).
Причины первых могут быть связаны с воздействием природной среды
(пожар, землетрясение, наводнение и т.д.), сбоями в энергоснабжении,
выходами из строя аппаратных средств (отказы в работе оборудования,
повреждение носителей данных), сбоями в работе программного обеспечения,
неквалифицированными действиями пользователей.
Умышленные угрозы в отличие от случайных направлены на нанесение
ущерба пользователям КС. По своей степени воздействия на КС они
подразделяются на активные и пассивные.
Целью пассивных угроз, как правило, является несанкционированное
использование информационных ресурсов КС, не оказывающее при этом
влияния на ее функционирование. Примером пассивной угрозы является
попытка получения информации, передаваемой по каналам передачи данных с
помощью их прослушивания.
Активные угрозы направлены на нарушение нормального процесса
функционирования
КС
путем целенаправленного
воздействия
на ее
аппаратные и программные ресурсы. Примерами таких угроз являются
разрушение или радиоэлектронное подавление линий связи, вывод из строя
компьютера или его операционной системы, модификация или разрушение баз
данных и т.д. Активные угрозы могут исходить от непосредственных действий
злоумышленников или от вредоносных программ.
Основным
средством
реализации
умышленных
угроз
является
несанкционированный доступ к данным. Несанкционированным доступом к
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
данным (НСД)
называется случайное или злоумышленное действие,
нарушающее технологическую схему обработки данных и ведущее к получению, модификации или уничтожению данных.
Исходя из приведенной выше классификации угроз, комплекс мер по
обеспечению информационной безопасности КС можно считать состоящим из
трех взаимосвязанных составляющих:

обеспечение работоспособности компьютерной системы;

предотвращение несанкционированного доступа;

противодействия вредоносным программам.
Рассмотрим каждую из них более подробно.
2.5.2 Обеспечение работоспособности компьютерных систем
Каждый пользователь КС должны осуществлять комплекс мероприятий,
направленных на предотвращение потери информации при случайных сбоях
или авариях аппаратуры, повреждениях программ и данных, связанных с
ошибками в работе самого пользователя. Мероприятия, направленные на
предотвращение
случайных угроз информационной безопасности, можно
разделить на четыре группы.
1. В крупных КС необходимо организовать группу технической
поддержки, персонал которой помогал бы пользователям в решении
возникающих у них проблем и проводил консультации по использованию
программного и аппаратного обеспечения. В небольших КС эти обязанности
могут быть возложены на системного администратора.
2. В целях предотвращения возможности разрушения и утраты
информации при кратковременных сбоях энергоснабжения компьютерные
системы (КС) необходимо укомплектовывать источниками бесперебойного
питания. Их применение позволяет сохранить наборы данных, с которыми
работает пользователь, корректно завершить работу всех запущенных
программ, операционной системы и выключить компьютер при отключении
внешнего источника энергии.
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Необходимо
контролировать
целостность
установленного
на
компьютерной системе программного обеспечения, следить за состоянием
поверхности магнитных дисков и файловой структуры, регулярно запуская
проверяющие их целостность утилиты.
4. Для обеспечения возможности восстановления данных после
аварийных ситуаций необходимо регулярно проводить резервное копирование
данных. Резервные копии должны храниться на съемных носителях или на носителях другого компьютера с ограниченным правом доступа. В противном
случае они могут быть утрачены вместе с оригиналами. Обязанность по
резервированию данных может быть возложена или на самих пользователей,
или на системного администратора.
2.5.3 Предотвращение несанкционированного доступа
Основной задачей защиты информации в процессе эксплуатации КС
является
предотвращение
несанкционированного
аппаратным и программным
средствам.
доступа
(НСД)
к
Для предотвращения или
значительного затруднения НСД могут быть использованы:
• идентификация и аутентификация;
• разграничение доступа;
• аудит - мониторинг несанкционированных действий;
• криптографические методы защиты данных.
Остановимся
на
каждом
из
перечисленных
методов
защиты
информации.
Идентификация и аутентификация пользователей
В теории информационной безопасности используются понятия объекта
и субъекта доступа. Объектом называется каждый из элементов КС, доступ к
которому может быть ограничен произвольно заданным образом. Примерами
объектов являются файлы, устройства КС (диски, принтеры и т.д.), каналы
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
связи. Под субъектом принято понимать всякую сущность, способную
инициализировать
выполнение
каких-либо
операций
над
объектом.
Пользователи, программы, запущенные на выполнение, и процессы являются
примерами субъектов.
Перед началом работы с программным обеспечением и данными для
получения доступа к ним субъекту необходимо пройти идентификацию и
аутентификацию. Как правило, две этих процедуры производятся вместе сначала субъект предоставляет сведения, на основании которых он выделяется
из всего множества субъектов (идентификация), а после этого предоставляет
секретные сведения, позволяющие установить, что он именно тот, за кого себя
выдает (аутентификация). Иногда для работы пользователя создается
индивидуальная программная среда - авторизация.
Данные, используемые для идентификации пользователя, обычно не
являются секретными, однако рекомендуется хранить их в файле, доступном
лишь самому пользователю и, возможно, системному администратору в целях
препятствия несанкционированному доступу.
Наиболее часто для аутентификации субъекта используется пароль. Под
паролем понимается комбинация символов, известная только владельцу
пароля и, возможно, системному администратору. Как правило, пароль
вводится со штатной клавиатуры после включения питания.
Для эффективности использования защиты паролем следует соблюдать
ряд требований:

пароль нельзя записывать, его необходимо запоминать;

для пароля должна использоваться последовательность из не менее
девяти символов;

необходимо периодически изменять пароль;

компьютерная система должна регистрировать факты успешного
доступа и неправильного ввода пароля;

доступ к паролям при их хранении в компьютерных системах
должен быть затруднен;
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

пароль не должен отображаться на экране монитора для
исключения подсматривания;

нельзя
использовать
в
качестве
паролей
легкоугадываемые
последовательности символов - имена и фамилии, дни рождения и т.д.
Современные компьютеры обеспечивают режим ввода пароля до начала
загрузки
операционной
системы,
что
позволяет
предотвратить
несанкционированный доступ до загрузки любых программных средств. Для
хранения пароля используется энергонезависимая память. При выключении
внутреннего
питания
происходит сбрасывание пароля,
поэтому его
использование эффективно только в том случае, когда злоумышленник не
может получить доступ к аппаратуре.
В качестве других способов аутентификации субъекта наиболее часто
используются
съемные
носители
информации,
электронные жетоны,
пластиковые карты и механические ключи. Все они требуют применения
дополнительных технических средств для хранения идентификационной
информации у пользователя и для ее считывания компьютером.
Исходя из этого, наиболее просто осуществить и аутентификацию с
помощью обычной дискеты или флэш-памяти. К достоинствам такого способа
следует отнести то, что для его реализации не требуется использования до полнительных аппаратных средств. Более сложной реализацией процесса
идентификации является применение специальных переносных электронных
устройств, подсоединяемых к компьютерным системам. Существенным
недостатком идентификации и аутентификации с помощью дополнительных
съемных устройств является возможность их потери или похищения.
Наиболее надежным способом аутентификации является биометрический, основанный на постоянстве биометрических параметров субъекта.
Например, отпечатков пальцев, рисунка хрусталика глаза и т.д. Эти параметры
практически невозможно подделать. Однако реализация указанного метода
достаточно сложна с технической точки зрения, поскольку требует установки
дополнительных специальных устройств и соответствующего программного
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обеспечения. Поэтому его применение оправдано для компьютерных систем
высших уровней защиты.
Разграничение доступа
Для каждого объекта строго определено множество методов доступа к
нему. Под методом доступа к объекту понимается операция, которая может
быть над ним осуществлена. Например, создание, чтение, архивация,
форматирование и т.д. У каждого объекта существует владелец - субъект,
который создал данный объект, он регламентирует правила доступа к нему и
отвечает за конфиденциальность содержащейся в нем информации.
Операции над объектами не выполняются сами по себе, их выполнение
инициализирует субъект. При этом использование одних методов доступа
может быть разрешено для данного субъекта или множества субъектов, а
использование других методов - запрещено. Например, один пользователь
может только просматривать содержимое некоторого файла, а другой –
осуществлять его редактирование. Осуществление ограничения доступа
субъекта к объекту достигается путем ограничения числа разрешенных ему
методов доступа. Разграничением доступа называется совокупность правил,
определяющая для каждого сочетания субъекта, метода и объекта, наличие
или отсутствие у данного субъекта права доступа к данному объекту по
данному методу.
Для разграничения доступа используется несколько моделей. К наиболее распространенным из них следует отнести дискреционную и полномочную
(мандатную) модели разграничения доступа.
Базой для дискреционной модели являются следующие правила:

каждый объект имеет своего владельца;

владелец определяет права доступа субъектов к данному объекту;

однозначно
определена
возможность
доступа
для
каждого
сочетания субъекта, метода и объекта;

привилегированный
пользователь
-
администратор
может
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обращаться к любому объекту с использованием любого метода доступа.
Безусловным
достоинством
дискреционной
модели
является
относительная простота механизмов ее реализации, что обуславливает широту
ее применения. Примером реализации дискреционной модели является
матрица доступов, строки которой соответствуют субъектам, столбцы –
объектам, а в ячейках матрицы содержится набор прав доступа данного
субъекта
(строка)
к
данному
объекту
(столбец).
К
недостаткам
рассматриваемой модели следует отнести статичность, не позволяющую
оперативно реагировать на изменение состояния компьютерной системы.
Полномочная модель основывается на следующих трех правилах:

определен упорядоченный набор грифов секретности;

для каждого объекта задан гриф секретности;

для каждого субъекта определен уровень допуска.
Допуск субъекта к объекту в этой модели разрешен только в том случае,
если субъект имеет значение уровня допуска не менее чем значение грифа
секретности объекта. Существенным достоинством полномочной модели по
сравнению с дискреционной является уменьшение объема хранимых данных о
правилах доступа. Действительно, грифом секретности объекта однозначно
определяются субъекты, имеющие права доступа к нему, а уровнем допуска
субъекта однозначно определяются объекты, на допуск к которым он имеет
право. Таким образом, для субъекта необходимо хранить только значение его
уровня доступа, а для объекта - значение его грифа секретности.
При функционировании КС соблюдение прав на доступ контролируется,
как правило, на уровне операционной системы, а техническая реализация
доступа определяется принятой политикой безопасности и архитектурой
операционной системы. В операционной системе Windows XP реализованы
обе описанные модели разграничения прав доступа.
Политика аудита
Одной из составляющих политики безопасности является контроль за
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
функционированием компьютерных систем, при котором происходящие
события регистрируются в специальном журнале - журнале аудита. Журнал
аудита периодически просматривается системным администратором либо
специально выделенным специалистом - аудитором, которые анализируют
зафиксированные в нем данные. На основе изучения записей о попытках атак
и успешных атаках, если таковые имели место, можно выявить способ их
осуществления и, следовательно, предотвратить подобные действия в
будущем.
Система аудита должна удовлетворять следующие требования:

формировать записи в журнале аудита может только компьютерная
система;

записи нельзя ни удалять, ни редактировать;

доступ
к
журналу
имеют
только
специально
назначенные
пользователи;

очищать журнал могут только аудиторы, перед очисткой должна
создаваться страховая копия.
Минимальным числом событий для аудита, обеспечивающего защиту
компьютерной системы, являются:

попытки входа/выхода пользователей из системы;

попытки изменения списка пользователей;

попытки изменения политики безопасности.
Следует отметить, что чрезмерно большой объем фиксируемых событий
приводит к ослаблению безопасности, а не к ее усилению, поскольку большое
число записей затрудняет их анализ и создает условия для пропуска записей о
действиях, представляющих реальные угрозы безопасности. Исходя из этого,
окончательное составление перечня событий для регистрации производится
аудитором на основе анализа специфики конкретной информационной
системы.
Криптографические методы защиты данных
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Криптографические методы (от греческих слов kryptos - тайный и grapho
- пишу) используются для изменения сообщения с целью сделать его текст
непонятным для непосвященных лиц. Процесс преобразования исходных
данных в зашифрованные данные (шифротекст, криптограмму) при помощи
шифра называется шифрованием, а сам исходный текст, который необходимо
сделать непонятным для посторонних лиц, принято называть исходным
сообщением или же открытым текстом.
В
настоящее
время
методы
криптографии
являются
самыми
эффективными средствами обеспечения информационной безопасности в
компьютерных системах. Так, например, они
являются единственными,
реальными методами предотвращения несанкционированного доступа в
случае использования для передачи данных протяженных линий связи.
К настоящему моменту времени разработано значительное число
методов криптографической защиты данных. Для их характеристики и
сравнения используются показатели трудоемкости и надежности. Число
элементарных операций, которые необходимо выполнить при шифровании
одного символа исходного сообщения, определяет трудоемкость метода.
Надежность метода обуславливается, в основном, его стойкостью, то есть
минимальным объемом шифротекста, который можно восстановить с
помощью статистического
анализа. Следовательно, стойкость шифра
определяет объем данных, который можно защитить с его помощью.
Основными методами криптографической защиты данных являются
шифрование, кодирование и др. Шифрование и кодирование принципиально
не отличается друг от друга. В криптографии под шифрованием принято
понимать процесс, в котором преобразованию подвергается каждый символ
открытого текста, а под кодированием – замену элементов открытого
текста (символов, комбинаций символов, слов и т.д.) кодами.
Методы шифрования подразделяются на методы подстановки, методы
перестановки, методы аналитических преобразований и комбинированные
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
методы.
Метод подстановки (замены) основан на алгебраической операции,
называемой подстановкой. Подстановкой называется взаимно однозначное
отображение некоторого конечного множества на себя. В современной
криптографии существует четыре вида подстановки -
моноалфавитная,
полиалфавитная, гомофоническая и полиграммная.
В случае использования моноалфавитной замены каждой букве
алфавита открытого текста ставится в соответствие одна буква шифротекста
из того же самого
или другого алфавита. Такой способ имеет низкую
стойкость, поскольку статистические характеристики открытого текста и
шифротекста совпадают. С помощью частотного словаря встречаемости
символов и анализа частот использования символов в шифротексте можно
восстановить исходное сообщение. Для надежного определения частот
употребления различных символов необходим лишь достаточно длинный
фрагмент зашифрованного текста. Исходя из этого, шифровать с помощью
моноалфавитной подстановки допустимо только короткие тексты.
Полиалфавитная подстановка для повышения стойкости шифра при
замене символов использует несколько алфавитов шифротекста. В процессе
такого шифрования производится последовательная циклическая смена
алфавитов - первый символ открытого текста заменяется символом первого
алфавита, второй - символом второго алфавита и т.д. После того, как будут
задействованы все алфавиты, чередование алфавитов повторяется.
При гомофонической замене одному символу открытого текста ставится
в
соответствие
несколько
символов
шифротекста.
За
счет
этого
осуществляется искажение статистических свойств текста и затруднение его
расшифровки.
В случае полиграммной подстановки замена символов осуществляется
из одного алфавита с помощью набора специальных правил.
Методы перестановки заключаются в том, что символы открытого текста
переставляются в соответствии с правилами внутри обрабатываемого блока
112
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
данных.
Комбинированные методы основываются на использовании для
шифрования
комбинации
нескольких
методов.
К
применяемым комбинациям следует отнести такие как
наиболее
часто
- подстановка,
перестановка и гамма.
Кодированием, как уже было отмечено ранее, называется замена
элементов открытого текста, таких, например, как символы, комбинации
символов, слова, их кодами. Принято различать символьное и смысловое
кодирование.
В случае применения символьного кодирования каждый знак алфавита
открытого текста заменяется некоторым соответствующим ему символом.
Примером символьного кодирования служит азбука Морзе.
При смысловом кодировании открытого текста в качестве исходного
алфавита используются не только отдельные символы - буквы, но и слова и
даже наиболее часто встречающиеся фразы.
Часть других криптографических методов защиты информации тесно
связана с развитием компьютерных технологий. Широкое применение
компьютеров повлекло за собой разработку дополнительных методов
кодирования для защиты файлов. В качестве примера такого кодирования
можно привести метод рассечения-разнесения. При реализации этого метода
содержимое защищаемого файла разбивается на блоки, каждый из которых
записывается в отдельный файл. Идея метода заключается в том, что каждый
из
полученных
файлов
не
содержит
полезной информации.
Сбор
закодированных данных в единое целое осуществляется специальной
программой.
Важной проблемой использования компьютеров при обработке данных
является хранение и передача больших объемов данных. Для их оптимизации
используются различные методы сжатия (архивации) данных, которые можно
рассматривать как методы кодирования. Использование методов сжатия
позволяет осуществить преобразование повторяющихся символов и строк
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
символов данных, приводящее к уменьшению занимаемого ими объема.
Методы сжатия подразделяются на два вида - статические и динамические.
Применение методов статического сжатия эффективно в том случае, когда
частоты появления символов в открытом тексте меняются мало. Методы
динамического сжатия позволяют учесть неравномерности частот появления
символов в исходном сообщении.
Любой метод сжатия данных может применяться для их защиты при
условии, что он использует нестандартный способ сжатия. Стойкость такого
способа защиты повышается при использовании нескольких методов сжатия
для одного блока открытых данных.
2.6
Лекция №9: Вредоносные программы и методы защиты
План
2.6.1 Вредоносные программы
2.6.1.1 Типы вредоносных программ
2.6.2 Антивирусные программы
2.6.1 Вредоносные программы
Вредоносные программы
–
это
компьютерная
программа или
переносной код, предназначенный для реализации угроз информации,
хранящейся в компьютерной системе, либо для скрытого нецелевого
использования ресурсов системы, либо иного воздействия, препятствующего
нормальному функционированию компьютерной системы.
История появления вредоносных программ
Начало
1970-х
годов
- обнаружен вирус
Creeper в
военной
компьютерной сети APRAnet. Он попадал в сеть через модем и передавал
свою копию удаленной системе. На зараженных системах вирус обнаруживал
себя сообщением: "I'M THE CREEPER: CATCH ME IF YOU CAN". Для
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
удаления этого безобидного вируса была создана программа Reaper, она
распространялась по вычислительной сети и в случае обнаружения тела
вируса Creeper уничтожала его.
1974 год - вирус "кролик" (Rabbit) с большой скоростью размножался и
распространялся по носителям информации. Эта программа клонировала себя,
занимала системные ресурсы и соответственно снижала производительность
системы, вызывала сбой в работе.
В начале 80-х годов - появление большого количества программ,
авторами которых являются частные лица. Появление и стремительное
развитие Интернет-технологий способствовало быстрому распространению
вредоносных программ.
1981 год - широкое распространение компьютеров марки Apple II и
первая в истории массовая эпидемия загрузочного вируса. Компьютерное
общество не могло поверить происходящим событиям и относило их к
фантастике.
1983
год
-
появился
термин
"вирус"
в
применении
к
саморазмножающимся компьютерным программам.
1986 год - зарегистрирована первая глобальная эпидемия вируса для
IBM-совместимых компьютеров. Вирус Brain заражал загрузочные сектора
дискет, в течение нескольких месяцев распространился практически по всему
миру. Вирус Brain был написан в Пакистане 19-летним программистом
Баситом Фарук Алви (Basit Farooq Alvi) и его братом Амжадом (Amjad),
оставившими в вирусе текстовое сообщение, содержащее их имена, адрес и
телефонный номер. Как утверждали авторы вируса, работавшие в компании
по продаже программных продуктов, они решили выяснить уровень
компьютерного пиратства у себя в стране. Помимо заражения загрузочных
секторов и изменения меток (label) дискет на фразу '(c) Brain' вирус ничего не
делал: он не оказывал никакого побочного воздействия и не портил
информацию. К сожалению, эксперимент быстро вышел из-под контроля и
выплеснулся за границы Пакистана. Вирус Brain являлся первым вирусом115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
невидимкой. При обнаружении попытки чтения зараженного сектора диска
вирус незаметно "подставлял" его незараженный оригинал.
1987 год - появление нескольких вирусов: знаменитый Лехайский вирус
(Lehigh), названный в честь университета г. Бетлехэм, штат Пенсильвания,
США; семейство вирусов Suriv; ряд загрузочных вирусов (Yale в США, Stoned
в Новой Зеландии, Ping-pong в Италии) и первый в истории компьютеров
самошифрующийся файловый вирус Cascade.
Lehigh
был
первым
особо
опасным
вирусом,
уничтожавшим
информацию на дисках. Он заражал системные файлы COMMAND.COM,
после заражения четырех файлов вирус уничтожал информацию на текущем
диске и самого себя. Пользователи начали понимать, что первый признак
заражения компьютера - увеличение размера COMMAND.COM, надо следить
за этим файлом.
Семейство резидентных файловых вирусов Suriv (попробуйте прочитать
это слово справа налево) – произведение неизвестного программиста из
Израиля. Эти вирусы заражали COM-файлы и EXE-файлы.
Вирус Cascade получил такое название из-за эффекта "осыпающихся
букв": после активизации вируса все символы текущего экрана "ссыпались" на
нижнюю строку.
1987 год - первая известная повальная эпидемия сетевого вируса
"Christmas Tree". Вирус выводил на экран изображение новогодней елочки и
рассылал свои копии пользователям сети.
1988 год - глобальная эпидемия вируса Jerusalem (Suriv-3). Он
обнаружил себя в пятницу, 13-го (13 мая), уничтожая запускаемые на
зараженном компьютере файлы.
В этом году стали появляться первые компании-разработчики
антивирусного программного обеспечения. Но пользователи достаточно долго
не могли поверить в существование компьютерных вирусов. Известный
программист Питер Нортон высказался резко против существования вирусов и
официально объявил их несуществующим мифом.
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Одной из первых компания Symantec через некоторое время начала
собственный антивирусный проект - Norton AntiVirus.
1988 год - эпидемия сетевого вируса, получившего название червь
Морриса.
1988 год - появление известной антивирусной программы - Dr. Solomon's
Anti-Virus Toolkit, созданной английским программистом Аланом Соломоном
(Alan Solomon).
1989 год - появление новых вирусов Datacrime, FuManchu (модификация
вируса Jerusalem) и целые семейства - Vacsina и Yankee.
Вирус
Datacrime
с
13
октября
по
31
декабря
инициировал
низкоуровневое форматирование нулевого цилиндра жесткого диска, что
приводило
к
уничтожению
таблицы
размещения
файлов
(FAT)
и
безвозвратной потере данных.
Фирма IBM разработала антивирусную программу IBM Virscan для MSDOS (1989 год).
1989 год – появление первой версии антивируса «-V», который позже
был переименован в AVP - AntiViral Toolkit Pro.
1990 год - появление нового поколения полиморфных вирусов.
Современные антивирусные программы были малоэффективными.
В течение нескольких последующих лет было обнаружено огромное
количество новых вирусов, которые имели болгарское происхождение.
1990 год - английский компьютерный журнал PC Today распространялся
с флоппи-диском, который оказался зараженным вирусом DiskKiller. Было
продано более 50.000 копий журнала.
1990 год – появление
вирусов-невидимок и первые известные
отечественные вирусы "Peterburg", "Voronezh" и ростовский "LoveChild".
В этом же году в Гамбурге был создан Европейский институт
компьютерных антивирусных исследований, который является одной из
наиболее
уважаемых
международных
организаций,
объединяющей
практически все крупные антивирусные компании.
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1991 год - эпидемия вируса Dir_II, использовавшего принципиально
новый способ заражения файлов - link-технологию.
1992 год - распространение файловых, загрузочных и файловозагрузочных вирусов для MS-DOS, появляются первые вирусы класса антиантивирус, которые удаляли базу данных ревизора изменений.
1992 год - первый вирус для Windows (Win.Vir_1_4), заражающий
исполняемые файлы операционной системы.
1993 год - выпуск антивируса Microsoft AntiVirus (MSAV), который
включался в стандартную поставку операционных систем MS-DOS и
Windows.
1994 год – повальное распространение вирусов на компакт-дисках.
Вирус попадал на мастер-диск при подготовке партии компакт-дисков, на
рынок были выпущены большие тиражи зараженных дисков. Появляются
вирусы, заражающие объектные модули (OBJ-файлы), исходные тексты
программ (C и Pascal); эпидемии опасного и сложного полиморфного вируса
OneHalf, файлово-загрузочного вируса"3APA3A".
1995 год – выпуск демонстрационной версии операционной системы
Windows 95 с загрузочным вирусом "Form", появление первого макро-вируса
для текстового процессора Microsoft Word ("Concept").
1996 год - появление вируса Boza для операционной системы Windows
95; полиморфного вируса Zhengxi, написанного российским программистом из
Санкт-Петербурга Денисом Петровым; первая эпидемия вируса для Windows
3.x.; появление первого
макро-вируса для Microsoft Excel, первого
резидентного вируса для Windows 95.
1997 год - обнаружение первого сетевого вируса-червя "Homer",
использующего для своего распространения протокол передачи данных File
Transfer Protocol (FTP), первого самошифрующегося вируса российского
происхождения "Win95.Mad" для Windows 95, нового типа компьютерных
червей, использующих каналы IRC (Internet Relay Chat).
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1997 год
–
образование независимой компании "Лаборатория
Касперского", возглавляемого Евгением Касперским.
1998 год – продолжение вирусной атаки на MS Windows, MS Office и
сетевые приложения, появляются более сложные вирусы, многочисленные
троянские программы, ворующие пароли доступа в Интернет, утилиты
скрытого администрирования.
1998 год - эпидемия вируса Win95.CIH, поражение вирусом приложения
PowerPoint.
1999 год - эпидемия интернет-червя Happy99; вируса "Melissa" (31летний программист из Нью Джерси (США) Дэвид Л. Смит (David L. Smith),
автор вируса, был признан виновным, осужден на 10 лет тюремного
заключения и штрафу в размере 400 000 долларов США. В Тайване был
найден автор вируса CIH (он же "Чернобыль"), которым оказался студентом
Тайваньского технологического института Чен Инг-Хао (CIH - его инициалы).
2000 год - эпидемия скрипт-вируса LoveLetter, попавшая в Книгу
Рекордов Гиннесса; появление первого «сотового» вируса "Timofonica",
поражавшего мобильные телефоны. Появляется новый антивирусный проект
"Антивирус Касперского" (Kaspersky Anti-Virus).
2001 год - появление бестелесных червей, способных активно
распространяться и работать на зараженных компьютерах без использования
файлов, находясь в системной памяти, и передаваться на другие компьютеры в
виде пакетов данных.
Начало нового века ознаменовалось стремительным ростом так
называемых коммерческих, вредоносных программ, которые преследуют
конкретные коммерческие цели и похищают конфиденциальные данные,
финансовые средства, пароли доступа в Интернет, производят другие
действия, наносящие какой-либо материальный ущерб пользователям.
Несмотря на принятые во многих странах меры по борьбе с
компьютерными преступлениями и разработку специальных программных
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
средств защиты, постоянно появляются новые оригинальные вредоносные
программы.
2.6.1.1
Вредоносные
Типы вредоносных программ
программы
подразделяются
на
классические
компьютерные вирусы, троянские программы, хакерские утилиты и др.
Классические
компьютерные
вирусы
–
это
программы,
распространяющие свои копии по ресурсам локального компьютера с целью:

последующего запуска своего кода при каких-либо действиях
пользователя;

дальнейшего внедрения в другие ресурсы компьютера.
Причины распространения вирусов:

популярность ОС и других программ;

наличие разнообразной документации и описания по использованию
системы;

незащищенность системы, т.е. существование уязвимостей в системе
безопасности;

неподготовленность пользователей к появлению вирусов, которая
определялась неверием в существование вирусов;

отсутствие, незнание и соответственно несоблюдение правил
антивирусной безопасности;

отсутствие антивирусных программ.
Троянские программы - это программы, не способные к размножению,
но
осуществляющие
различные
несанкционированные
пользователем
действия:
 сбор информации и передача ее злоумышленнику;
 разрушение или злонамеренная модификация информации;
 нарушение работоспособности компьютера;
 использование ресурсов компьютера в злоумышленных целях.
120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Классификация троянских программ:

троянские программы удаленного администрирования компьютеров
в сети. Они напоминают различные системы администрирования. При запуске
такая утилита устанавливает себя в системе и затем следит за ней,
пользователю не выдается никаких сообщений о действиях в системе;

троянские программы, «ворующие» различную информацию с
зараженного компьютера (системные пароли, информацию о системе, IPадрес и т.п.);

интернет-кликеры обеспечивают несанкционированные обращения к
интернет-ресурсам (веб-страницам);

программы доставки прочих вредоносных программ предназначены
для загрузки и установки на компьютер новых версий вредоносных и
троянских программ;

программы-инсталляторы прочих вредоносных программ производят
скрытую инсталляцию вирусов и троянских программ;

троянские прокси-сервера скрытно осуществляют анонимный доступ
к различным интернет-ресурсам, используются для рассылки спама;

шпионские программы осуществляют электронный шпионаж за
действиями пользователя зараженного компьютера, сохраняют полученную
информацию в файл на диске и периодически отправляют злоумышленнику
(платежные и банковские системы);

прочие троянские программы разрушают или изменяют данные,
нарушают работоспособность компьютера и прочее.
Хакерские утилиты и другие вредоносные программы:

утилиты автоматизации создания вирусов, червей и троянских
программ (конструкторы);

программные библиотеки, разработанные для создания вредоносного
ПО;
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

хакерские
утилиты
скрытия
кода
зараженных
файлов
от
антивирусной проверки (шифровальщики файлов);

«злые шутки», затрудняющие работу с компьютером;

программы,
сообщающие
пользователю
заведомо
ложную
информацию о своих действиях в системе;

программы, организующие DoS-атаки на удаленные сервера;

программы для взлома других компьютеров;

прочие программы, наносящие ущерб компьютерам.
Классификация компьютерных вирусов:
1. По среде обитания:

загрузочные заражают загрузочный сектор диска (boot-сектор) или
сектор, содержащий системный загрузчик жесткого диска (Master Boot
Record);

файловые вирусы заражают исполняемые файлы;

файлово-загрузочные
внедряются
в
исполняемые
файлы
и
загрузочные секторы;

макровирусы являются программами на макроязыках;

скриптовые написаны на различных скрипт-языках;

сетевые черви распространяют свои копии по компьютерным сетям в
виде файлов (почтовые черви) или сетевых пакетов (бесфайловые, пакетные).
2. По способу заражения:

перезаписывающие (overwriting), вирус записывает свой код вместо
кода заражаемого файла, уничтожая его содержимое;

полиморфные изменяют свой код, трудно обнаружить и обезвредить;

паразитические (parasitic) изменяют содержимое файлов, легко
обнаруживаются и уничтожаются;

вирусы-компаньоны (companion) не изменяют заражаемый файл;

вирусы-ссылки (link) не изменяют содержимого файлов, но при
запуске зараженного файла «заставляют» ОС выполнить свой код;
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

вирусы,
заражающие
объектные
модули
(OBJ),
библиотеки
компиляторов (LIB) и исходные тексты программ;

загрузочный вирус на диске записывает свой код вместо кода boot-
сектора, а оригинальный boot-сектор (или MBR) переносит в другой сектор
диска;

вирусы-невидимки используют сложные алгоритмы сокрытия
присутствия в системе;

макровирусы заражают файлы документов;

скрипт-вирусы заражают скрипт-программы или являются частями
многокомпонентных вирусов.
3. По времени действия:

резидентные вирусы
при заражении загружаются
в
память
компьютера и остаются там до выключения или перезагрузки;

нерезидентные не заражают память компьютера и являются
активными ограниченное время.
Создателями вредоносных программ могут быть:

студенты и школьники, которые изучали программирование, таким
образом, удовлетворяли свое любопытство и самоутверждались;

малоопытные
программисты,
которые
проявляют
себя
в
компьютерном хулиганстве, создавая примитивные вирусы с ошибками;

профессиональные
программисты,
которые
создают
«профессиональные» вирусы;

программисты-«исследователи», которые занимаются изобретением
принципиально новых методов заражения, скрытия, противодействия
антивирусам и т. д.
Признаки заражения компьютера:

вывод на экран посторонних сообщений или изображений;

появление посторонних звуковых сигналов;
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

неожиданное открытие и закрытие лотка CD-ROM-устройства;

произвольный запуск программ на компьютере;

наличие неопознанных сообщений в почтовом ящике;

зависание и сбой в работе компьютера;

замедление работы компьютера при запуске программ;

невозможность загрузки операционной системы;

исчезновение файлов и искажение их содержимого;

частое обращение к жесткому диску.
Действия при наличии признаков заражения:
1. Отключить компьютер от Интернета.
2. Отключить компьютер от локальной сети, если он к ней был
подключен.
3. Если компьютер не загружается обычным образом, попробовать
загрузиться в режиме защиты от сбоев или с диска аварийной загрузки
Windows.
4. Сохранить результаты работы на внешний носитель.
5. Запустить антивирусную программу на компьютере.
2.6.2 Антивирусные программы
Антивирусными
называются
программы,
предназначенные
для
обнаружения и нейтрализации компьютерных вирусов и защиты данных.
Основные методы идентификации вирусов:
1. Метод сигнатур. Антивирусные программы совершенствовались
параллельно с эволюцией вирусов. Первоначально методы борьбы с вирусами
основывались на сравнении с эталоном. Для каждого вируса с помощью
анализа его кода и способов инфицирования файлов выделяется уникальная,
характерная только для него, последовательность байт,
называемая
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сигнатурой данного вируса. К сигнатуре предъявляются жесткие требования, с
одной стороны, она должна быть маленькой, чтобы ее объем был не слишком
велик, а с другой — достаточно большой, чтобы обеспечить надежную
идентификацию вируса и избежать ложных опознаний. После определения
сигнатура вводилась в базу данных антивирусной программы. В простейшем
случае поиск вирусов сводится к поиску их сигнатур.
Метод сигнатур применялся в большинстве антивирусных программ
вплоть до середины 1990-х годов, когда появились первые полиморфные
вирусы, меняющие свое тело по непредсказуемым заранее законам. Для
борьбы с маскирующимися вирусами он был дополнен специальными
методами. Одним из них является метод эмуляции процессора, с помощью
которого стало возможным идентифицировать шифрующиеся и полиморфные
вирусы, не имеющие постоянной сигнатуры. С помощью эмуляции
воспроизводится работа анализируемой программы в некотором виртуальном
пространстве и реконструируется ее оригинальное содержимое. При этом
эмулятор в любой момент времени контролирует действия программы и,
следовательно, всегда может прервать ее выполнение, не позволяя нанести
вреда
вычислительному
комплексу.
Такой
обман вируса позволяет
расшифровать его код. В дальнейшем расшифрованный код сравнивается с
кодами из антивирусной базы данных.
2. Метод эвристического анализа появился в середине 1990-х годов.
Суть
эвристического
анализа
заключается
в
анализе
операций,
осуществляемых обследуемыми программами. Для своего функционирования
и размножения вирус выполняет конкретные действия - копирование в память,
запись в сектора и т.п. При проведении эвристического анализа производится
рассмотрение выполняемого кода программы, определение ее действий, и на
основе их сопоставление со списком действий, присущих вирусам, затем
принимается решение - является ли рассматриваемая программа вирусом или
нет.
Реализация
такого
алгоритма позволяет обнаруживать
вирусы,
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
неизвестные авторам антивирусной программы, причем вероятность пропуска
вируса оказывается малой.
Все множество антивирусных программ можно условно разделить на
пять типов – фильтры, ревизоры, детекторы, доктора и иммунизаторы.
1. Программы-фильтры (сторожа) представляют собой резидентные
программы,
контролирующие
действия,
происходящие
при
работе
пользователя
на компьютере,
характерные для вирусных программ.
Примерами таких операций являются:

форматирование диска;

модификация файлов выполняемых программ, имеющих расширения
COM, EXE, DLL и т.д., обычно неизменяемых;

размещение резидентных программ;

прямая запись на диск по абсолютному адресу;

запись в загрузочные секторы диска и др.
При попытке выполнения «опасной» операции пользователю посылается
сообщение, предлагающее разрешить или запретить ее выполнение.
К достоинствам программ-фильтров следует отнести постоянный
контроль над выполнением «опасных» операций, что позволяет выявить
наличие вирусов на ранней стадии их появления. Однако, с точки зрения
работы пользователя, это является и недостатком. Даже при правильной
настройке программы-фильтры постоянно посылают предупреждения о
потенциальной опасности, требующие ответов, что приводит к отвлечению
внимания пользователя от основной деятельности.
2. Программы-ревизоры – это программы, запоминающие исходные
состояния системных областей, каталогов и программ и периодически
сравнивающие их текущие состояния с исходными, принятыми за эталонные.
Сравнение состояний осуществляется, как правило, сразу после загрузки
операционной системы. Для сравнения анализируется ряд параметров контрольная сумма файла, его длина, дата и время изменения и др.
Действие программ-ревизоров основано на том, что в результате
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
действий вирусов происходит изменение содержания жесткого диска изменяются системные области диска, дописывается код в заражаемые файлы
и т.д. Ревизоры не ищут какие-либо конкретные вирусы, а обнаруживают как
известные, так и новые, неизвестные вирусы с помощью анализа изменения
информации об объектах дисков.
При обнаружении изменения сведений о размещенных на дисках
наборов данных информация о модифицированном объекте предоставляется
пользователю. Пользователь самостоятельно должен
принять решение о
дальнейшем действии над подозрительным объектом - проигнорировать
сообщение, если файл был изменен им самим, проверить файл на вирус, если
это исполняемый файл, удалить его и т.д.
Достоинством программ-ревизоров является возможность обнаружения
с их помощью вирусов таких типов, как «стелс»-вирусы и «полиморфные»
вирусы. Некоторые из них способны даже восстановить исходную версию
проверяемого объекта, удаляя внесенные вирусом изменения.
3. Программы-детекторы предназначены для поиска и обнаружения
вирусов в оперативной памяти компьютера и на машинных носителях
информации.
При
обнаружении
подозрительного
объекта
выдается
соответствующее сообщение. Для нейтрализации обнаруженного вируса
необходимо воспользоваться какой-либо другой антивирусной программой
или же попытаться удалить подозрительный объект.
4. Программами-докторами (полифагами) являются антивирусные
программы, предназначенные для обнаружения и обезвреживания вирусов.
Часть программ-докторов, позволяющих обнаруживать и обезвреживать
большое количество компьютерных вирусов, принято называть полифагами. В
процессе
нейтрализации
вирусов,
объекты,
заражённые,
ими могут
восстанавливаться или не восстанавливаться.
Как отмечалось ранее, наиболее традиционным и распространенным
методом поиска вирусов является сканирование, которое заключается в поиске
сигнатур, выделенных из ранее обнаруженных вирусов. К недостаткам
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
простого сканирования следует отнести его неспособность обнаруживать
полиморфные
вирусы,
полностью
изменяющие
свой
код.
Поэтому
современные «доктора» используют и более сложные методы поиска вирусов,
включающие эвристический анализ проверяемых объектов.
При
эксплуатации
программ-детекторов
и
программ-докторов
необходимо регулярное обновление баз данных, использующихся для
распознавания вирусов, поскольку постоянно появляются новые вирусы и
антивирусные базы быстро устаревают.
Примерами
программ-докторов
являются
получившие
широкое
распространение программы Aidstest, Doctor Web и Norton AntiVirus.
Как программы-детекторы, так и программы-доктора можно разделить
на сканеры и мониторы, исходя из типа доступа к файлам. Мониторы
являются резидентными программами, которые отслеживают доступ к файлам
и проводят проверку в момент доступа. Сканеры же осуществляют проверку
лишь по требованию пользователя.
5. Программы-иммунизаторы
(вакцины)
предназначены
для
предотвращения заражения файлов каким-либо одним, конкретным вирусом,
или же рядом известных вирусов путем их вакцинации. Идея метода
вакцинации заключается в модификации защищаемого объекта таким
образом, чтобы это не отражалось на его нормальном функционировании, и в
то же время вирусы воспринимали его как уже зараженный и поэтому не
пытались инфицировать заново.
Программы-иммунизаторы используют при своем функционировании
свойство компьютерных вирусов не заражать повторно уже инфицированный
объект. Инфицируя объект, вирусы определенным образом отмечают его создают метку, которая позволяет отличать уже зараженные объекты от
незараженных. Программа-иммунизатор создает метку конкретного вируса у
защищаемого объекта, не изменяя его исполняемого кода, и вирус,
идентифицируя такую метку, не пытается заразить защищаемый объект.
Применение рассматриваемого метода защиты целесообразно в случае,
128
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
когда отсутствуют программы, обезвреживающие данный вирус. Вакцинация
эффективна только от известного вируса, который можно идентифицировать,
но
проблематично
иммунизаторов
нейтрализовать.
является
Главным недостатком программ-
ограниченность
их
возможностей
по
предотвращению заражения от большого числа разнообразных вирусов. В
настоящее время известно огромное число компьютерных вирусов, каждый из
которых имеет собственную метку, поэтому защититься с помощью
вакцинации от всех существующих вирусов невозможно в принципе.
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3 Раздел. Информационные технологии в сфере ФК
3.1 Лекция №10: Алгоритмизация решения задач на
компьютере
План
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4
Решение задач на компьютере
Понятие алгоритма и его свойства
Способы описания алгоритмов
Основные алгоритмические конструкции
В настоящее время программное обеспечение настолько развито, что в
распоряжении пользователя имеются различные программы, с помощью
которых решаются любые информационные задачи.
3.1.1 Решение задач на компьютере
Процесс решения прикладных задач на компьютере состоит из
последовательности определенных этапов.
Этапы решения задач на компьютере:
1. Постановка задачи и ее содержательный анализ:
 сбор информации о задаче;
 формулировка условия задачи;
 определение конечных целей решения задачи;
 определение формы выдачи результатов;
 описание данных (их типов, диапазонов величин, структуры и т.д.).
2. Анализ и исследование задачи, модели:
 анализ существующих аналогов задачи;
 анализ технических и программных средств;
 разработка математической модели;
 разработка структур данных.
130
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Разработка алгоритма на основе выбранного метода:
 выбор метода проектирования алгоритма;
 выбор формы записи алгоритма (блок-схемы и др.);
 выбор тестов и метода тестирования;
 проектирование алгоритма.
4. Программирование:
 выбор языка программирования;
 уточнение способа организации данных;
 запись алгоритма на выбранном языке программирования.
5. Тестирование и отладка программы:
 синтаксическая отладка;
 отладка семантики и логической структуры;
 тестовые расчеты и анализ результатов тестирования;
 совершенствование программы.
6. Анализ результатов решения задачи и уточнение, в случае
необходимости, математической модели с повторным выполнением этапов со
второго по пятый.
7. Сопровождение программы:
 доработка программы для решения конкретных задач;
 составление документации к решенной задаче, к математической
модели, к алгоритму, к программе, к набору тестов, к использованию
программы.
Математическая модель – это система математических соотношений –
формул, уравнений, неравенств и т.д., отражающих существенные свойства
объекта или явления. Чтобы описать явление, необходимо выявить самые
существенные его свойства, закономерности, внутренние связи, роль
отдельных его характеристик. Выделив наиболее важные факторы, можно
пренебречь менее существенными.
Наиболее эффективную математическую модель можно реализовать на
131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
компьютере
в
виде
алгоритмической
модели
–
так
называемого
вычислительного эксперимента.
Создавая математическую модель для решения задачи, нужно:

выделить
предположения,
на
которых
будет основываться
математическая модель;

определить, что считать исходными данными и результатами;

записать математические соотношения, связывающие результаты с
исходными данными.
3.1.2 Понятие алгоритма и его свойства
Слово алгоритм происходит от слова algoritmi, что является латинской
записью арабского имени математика аль-Хорезми, жившего в 9 веке.
Благодаря его работам европейцы в XII веке познакомились с позиционной
системой счисления. А алгоритмом стала называться десятичная позиционная
система счисления и правила счета в ней.
Современное понятие алгоритм
– это точно определенная
последовательность действий, которые необходимо выполнить над исходной
информацией для решения задачи.
Характеристики алгоритмов:

понятность;

правильность (адекватность);

дискретность.
Выполнение
алгоритма
разбивается
на
последовательность законченных действий (шагов);

определенность. Компьютер должен быть в состоянии выполнить
каждую команду алгоритма в строгом соответствии с ее назначением;

результативность (конечность). Исполнение алгоритма сводится к
выполнению конечного числа действий и всегда приводит к некоторому
результату. В качестве результата может быть факт, что задача решений не
имеет;
132
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

массовость
(универсальность).
Алгоритм
решения
задачи
разрабатывается в общем виде, так чтобы его можно было применить для
целого класса задач, различающихся лишь наборами исходных данных. В
свойстве массовости заключена основная практическая ценность алгоритма.
Типы алгоритмов:

линейный – алгоритм, в котором действия выполняются однократно
последовательно без проверки каких-либо условий при любых наборах
исходных данных;

разветвляющийся – алгоритм, в котором предусматриваются
различные варианты обработки информации в зависимости от изменения
условий. Предполагает однократное выполнение последовательности шагов,
которая определяется результатами проверки некоторого условия, т.е. зависит
от обрабатываемой информации. Содержит одно или несколько условий и
имеет несколько ветвей обработки;

циклический – алгоритм, в котором отдельные операции или группы
операций выполняются несколько раз. Содержит один или несколько
вложенных циклов, обеспечивает многократное выполнение одной и той же
последовательности шагов тела цикла с изменяемыми данными.
Способы записи алгоритмов: словесный, формульный, графический
(блок-схема), табличный, программа.
Выполнение
алгоритма
всегда
начинается
с
блока
начала
и
заканчивается блоком конца. В блоках ввода-вывода перечисляются
переменные, значения которых должны быть введены или выведены. В блоке
условия (логическом блоке) записывается условие, в результате проверки
которого выбирается одна из двух ветвей алгоритма, определяющая
направление дальнейших вычислений. В блоке вычисления (арифметическом
блоке) содержится описание тех действий, которые должны быть выполнены
над объектами (вычисления и присвоения новых значений переменным).
Обозначение
основных
графических
элементов
блок-схемы
представлены на рис. 15.
133
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
начало-конец
ввод-вывод
вычисления
условие
Рис 15. Элементы блок-схемы
Алгоритмами являются правила сложения, умножения и т.п.; рецепты
приготовления блюд, аптечный рецепт. Такие алгоритмы принято называть
бытовыми.
Кроме них можно выделить еще три разновидности алгоритмов:
-
вычислительные – как правило, работают с простыми видами
данных (числа, векторы, матрицы), но зато процесс вычисления может быть
длинным и сложным;
небольшие
информационные
процедуры
–
напротив,
обработки
реализуют
(например,
поиск
сравнительно
элементов,
удовлетворяющих определенному признаку), но для больших объемов
информации;
-
управляющие
–
непрерывно
анализируют
информацию,
поступающую от тех или иных источников, и выдают результирующие
сигналы, управляющие работой тех или иных устройств.
Алгоритм - это точная инструкция. Однако не всякая инструкция есть
алгоритм. Инструкция становится алгоритмом только тогда, когда она
обладает следующими свойствами.
Дискретность – последовательное выполнение простых или ранее
определённых (подпрограммы) шагов. Преобразование исходных данных в
результат осуществляется дискретно во времени. Процесс решения задачи
134
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
должен быть разбит на последовательность отдельных шагов, каждый из
которых называется командой. Примером команд могут служить пункты
инструкции, нажатие на одну из кнопок пульта управления, рисование
графического примитива, оператор языка программирования.
Понятность – каждая команда алгоритма должна быть понятна тому,
кто исполняет алгоритм; в противном случае, эта команда и, следовательно,
весь алгоритм в целом не могут быть выполнены. Казалось бы, что может
быть проще, чем нарисовать на экране точку. Но пока вы не будете знать
команду, которая это делает, получить результат будет невозможно.
Определенность - каждое правило алгоритма должно быть четким,
однозначным и не оставлять места для произвольного толкования. Результат
выполнения команд не может зависеть от какой-либо дополнительной
информации извне алгоритма. Сколько бы раз вы не запускали программу, для
одних и тех же исходных данных всегда будет получаться один и тот же
результат. При наличии ошибок в алгоритме, это свойство может иногда
нарушаться.
Результативность означает возможность получения результата после
выполнения конечного количества операций. Результат выполнения алгоритма
должен быть обязательно получен, т.е. правильный алгоритм не может
безрезультатно из-за какого-либо непреодолимого препятствия в ходе
выполнения. Кроме того, любой алгоритм должен завершиться за конечное
число шагов. Большинство алгоритмов данным требованиям удовлетворяют,
но при наличии ошибок возможны нарушения результативности.
Корректность
- решение должно быть правильным для любых
допустимых исходных данных. Большое значение имеет тщательное
тестирование алгоритма перед его использованием. Как показывает опыт,
грамотная и всесторонняя отладка для сложных алгоритмов часто требует
значительно больших усилий, чем собственно разработка этих алгоритмов.
При этом важно не столько количество проверенных сочетаний входных
данных, сколько количество их типов. Например, можно сделать сколько
135
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
угодно проверок для положительных значений аргумента алгоритма, но это
никак не будет гарантировать корректную его работу в случае отрицательной
величины аргумента.
Массовость заключается в возможности применения алгоритма к
целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями
исходных данных (разработка в общем виде).
Если внимательно проанализировать свойства алгоритма, то становится
очевидным, что для выполнения алгоритма совсем не требуется его
понимание, а правильный результат может быть получен путем формального
и чисто механического следования содержанию алгоритма. Из возможности
формального исполнения алгоритма следует очень важное следствие:
поскольку осознавать содержание алгоритма не требуется, его исполнение
вполне можно доверить автомату или ЭВМ. Т.о., составление алгоритма
является обязательным этапом автоматизации любого процесса.
3.1.3 Способы описания алгоритмов
К основным способам описания алгоритмов можно отнести следующие:
словесный (на естественном языке); недостаток – отсутствие
o
строгой формализации и наглядности представления вычислительного
процесса.
формульно-словесный – основан на задании инструкций о
o
выполнении конкретных действий с
использованием математических
символов и выражений в сочетании со словесными пояснениями;
табличный – предполагает представление алгоритма в виде
o
таблицы решений и обычно носит вспомогательный характер;
графический – использует элементы блок-схем.
o
Блок-схемой
алгоритма,
в
представляется
называется
графическое
изображение
структуры
котором каждый этап процесса переработки данных
в
виде
геометрических
фигур
(блоков),
имеющих
136
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
определенную конфигурацию в зависимости от характера выполняемых при
этом операций.
При блок-схемном описании алгоритм изображается геометрическими
фигурами (блоками), связанными по управлению линиями (направлениями
потока) со стрелками. В блоках записывается последовательность действий.
Данный способ является простым и наглядным способом записи
алгоритмов (рис. 16).
Рис 16. Блок- схема записи алгоритма
3.1.4 Основные алгоритмические конструкции
Вычислительные процессы, используемые для решения задач на ЭВМ, в
общем
виде
могут
быть
разделены
на
три
группы:
линейные,
разветвляющиеся и циклические.
Линейным принято называть вычислительный процесс, в котором этапы
вычислений выполняются в линейной последовательности и каждый этап
выполняется только один раз. На схеме блоки размещаются в порядке их
выполнения. Для таких процессов характерно, что направление вычислений не
зависит от исходных данных или промежуточных результатов (рис.17).
Действие 1
Действие 2
На рис 17. изображена линейная последовательность, состоящая из двух шагов
137
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Линейные процессы
имеют место, например, при вычислении
арифметических выражений.
Разветвляющийся вычислительный процесс реализуется по одному из
нескольких заранее предусмотренных направлений в зависимости от
выполнения некоторого условия. Каждое направления вычислений называется
ветвью. В любом конкретном случае процесс реализуется только по одной
ветви,
а
выполнение
остальных исключается.
Ветвящийся
процесс,
включающий в себя две ветви, называется простым, более двух ветвей —
сложным. Сложный ветвящийся процесс можно представить с помощью
простых ветвящихся процессов.
Изображение ветвления в виде блок-схемы выглядит следующим
образом (рис.18):
Рис 18. Алгоритм ветвления
Циклический вычислительный процесс включает участки, на которых
вычисления выполняются многократно по одним и тем же математическим
формулам, но при разных значениях исходных данных. Такой многократно
повторяющийся участок вычислений называется циклом.
Для организации цикла необходимо предусмотреть:
­
задание начального значения параметра цикла – переменной,
которая будет изменяться при его повторении;
138
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
­
изменение значения этой переменной перед каждым новым
повторением цикла;
­
проверку условия окончания цикла по значению его параметра и
порядок перехода к началу цикла, если он не окончен.
Цикл называется детерминированным (цикл с параметром), если
число повторений тела цикла заранее известно или определено. Цикл
называется итерационным (с пред- и постусловием), если число повторений
тела цикла заранее неизвестно, а зависит от значений параметров (некоторых
переменных), участвующих в вычислениях.
Базовые алгоритмы
Алгоритм любой задачи может быть представлен как комбинация
элементарных алгоритмических структур, поэтому конструкции: линейную,
ветвящуюся и циклическую, называют базовыми.
Рекурсивным называется алгоритм, организованный таким образом, что
в процессе выполнения команд на каком-либо шаге он прямо или косвенно
обращается сам к себе.
Простые и структурированные типы данных
Реальные данные, которые обрабатывает программа, - это целые и
вещественные числа, символы и логические величины. Эти простые типы
данных называют базовыми. Все данные, обрабатываемые компьютером,
хранятся в ячейках памяти компьютера, каждая из которых имеет свой адрес.
Для того чтобы не следить за тем, по какому адресу будут записаны те или иные
данные, в языках программирования используется понятие переменной,
позволяющее отвлечься от адреса ячейки памяти и обращаться к ней с
помощью имени (идентификатора).
Переменная — есть именованный объект (ячейка памяти), который
может изменять свое значение. Имя переменной указывает на значение, а способ
ее хранения и адрес остаются скрытыми от программиста. Кроме имени и
значения, переменная имеет тип, определяющий, какая информация находится
в памяти. Тип переменной задает:
139
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
• используемый способ записи информации в ячейки памяти;
• необходимый объем памяти для ее хранения.
Объем памяти для каждого типа определяется таким образом, чтобы в
него можно было поместить любое значение из допустимого диапазона
значений данного типа. Например, тип «байт» может принимать значения от 0
до 255, что в двоичном коде (255 = = 11111111 2) соответствует ячейке памяти
длиной в 8 бит (или 1 байт).
В описанных выше алгоритмах все данные хранятся в виде переменных.
Например, инструкция «Ввод двух чисел а, b» означает введение пользователем
значений двух переменных, а инструкция «К=К+1» означает увеличение
значения переменной К на единицу.
Если переменные присутствуют в программе, на протяжении всего
времени ее работы — их называют статическими. Переменные, создающиеся
и уничтожающиеся на разных этапах выполнения программы, называют
динамическими.
Все остальные данные в программе, значения которых не изменяются на
протяжении ее работы, называют константами или постоянными. Константы,
как и переменные, имеют тип. Их можно указывать явно, например, в
инструкции «К = К + 1» 1 есть константа, или для удобства обозначать
идентификаторами: pi = 3,1415926536. Только значение pi нельзя изменить,
так как это константа, а не переменная.
Для повышения производительности и качества работы необходимо иметь
данные, максимально приближенные к реальным аналогам. Тип данных,
позволяющий хранить вместе под одним именем несколько переменных,
называется структурированным. Каждый язык программирования имеет свои
структурированные типы. Рассмотрим структуру, объединяющую элементы
одного типа данных, — массив.
Массивом называется упорядоченная совокупность однотипных величин,
имеющих
общее
имя,
элементы
которой адресуются
(различаются)
порядковыми номерами (индексами). Элементы массива в памяти компьютера
140
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
хранятся по соседству, одиночные элементы простого типа такого расположения
данных в памяти не предполагают. Массивы различаются количеством
индексов, определяющих их элементы.
Одномерный массив предполагает наличие у каждого элемента только
одного индекса. Примерами одномерных массивов служат арифметическая и
геометрическая последовательности, определяющие конечные ряды чисел.
Количество элементов массива называют размерностью. При определении
одномерного массива его размерность записывается в круглых скобках, рядом с
его именем. Например, если сказано: «задан массив А(10)», это означает, что
даны элементы: ар а2, ... , aig.
Рассмотрим алгоритмы обработки элементов одномерных массивов.
Ввод элементов одномерного массива осуществляется поэлементно, в порядке,
необходимом для решения конкретной задачи. Обычно, когда требуется ввести
весь массив, порядок ввода элементов не важен, и элементы вводятся в порядке
возрастания их индексов.
3.2 Лекция №11: Программирование
План
3.2.1 Создание программ
3.2.2 Методы проектирования программ
3.2.3 Жизненный цикл программного обеспечения
3.2.1 Создание программ
Программа -
это описание алгоритма и данных на некотором языке
программирования, предназначенное для последующего автоматического
выполнения.
141
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В Законе РФ от 23 сентября 1992 г. «О правовой охране программ для
электронных вычислительных машин и баз данных» программа для ЭВМ
определена как объективная форма представления совокупности данных и
команд,
предназначенных
для
функционирования
ЭВМ
и
других
компьютерных устройств с целью получения определенного результата. Под
программой для ЭВМ подразумеваются также подготовительные материалы,
полученные в ходе ее разработки, и порождаемые ею аудиовизуальные
отображения.
Программирование - это 1) раздел информатики, изучающий методы и
приемы составления программ для компьютеров; 2) теоретическая и
практическая деятельность, связанная с созданием программ. Основная
категория специалистов, занятых этой работой, — программисты.
Свойства программ - выполнимость, мобильность, правильность,
эффективность.
 Выполнимость - возможность выполнения программы на данном
типе компьютеров.
 Мобильность - возможность переноса программы на другой тип
компьютеров.
 Правильность программы - правильность результатов, получаемых с
помощью данной программы.
 Эффективность
-
минимум
времени
выполнения,
минимум
машинной памяти и других ресурсов компьютера.
Сегодня практически все программы создаются с помощью языков
программирования.
3.2.2 Методы проектирования программ
Проектирование алгоритмов и программ может основываться на различных подходах, среди которых наиболее распространены: алгоритмическое
программирование; структурное проектирование; объектно-ориентированное
проектирование.
142
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Алгоритмическое программирование
Алгоритм на выбранном языке программирования записывается с
помощью команд описания данных, вычисления значений и управления
последовательностью выполнения программы. При этом предполагается, что
текст
программы
представляет
собой
линейную
последовательность
операторов присваивания, цикла и условных операторов. Таким способом
удобно решать не очень сложные задачи и составлять программы, содержащие
несколько сот строк кода. За этими пределами понятность исходного текста
резко падает из-за того, что общая структура алгоритма теряется за
конкретными операторами языка, детально описывающими элементарные
действия. В результате отладить длинную линейную последовательность
операторов оказывается практически невозможным.
Структурное проектирование
В основе структурного проектирования лежит целенаправленное
структурирование задачи на отдельные составляющие. Типичными методами
структурного проектирования являются:
­
структурное программирование;
­
нисходящее проектирование;
­
модульное программирование;
­
событийно-ориентированное программирование.
Основной упор в структурном подходе делают на моделировании
процессов обработки данных. Структурирование данных предполагает
создание
их
эффективных
моделей,
применительно
к
которым
и
устанавливают необходимый состав функций и процедур обработки.
Очевидны следующие преимущества структурного проектирования:

маленькие модули можно написать относительно легко и быстро;

модули общего назначения можно использовать неоднократно, что
заметно ускоряет разработку новых программ;

отдельные модули можно отлаживать и тестировать независимо от
программы в целом.
143
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При создании средних по размеру приложений (несколько тысяч строк
исходного кода) используют структурное программирование, основная идея
которого заключается в том, что структура программы должна отражать
структуру решаемой задачи, а алгоритм решения должен быть ясно виден из
исходного текста.
Структурное программирование основано на модульной структуре
программного продукта и типовых управляющих структурах алгоритмов
обработки данных (линейная, ветвление, цикл)
С этой целью в программирование было введено понятие подпрограммы
— набора операторов, выполняющих нужное действие и независящих от
других частей исходного кода.
Программа разбивается на множество мелких подпрограмм (включающих до 50 операторов — это критический порог для быстрого понимания цели
подпрограммы),
каждая
из
которых выполняет одно
из действий,
предусмотренных исходным заданием. Комбинируя готовые подпрограммы,
удается формировать итоговый алгоритм уже не из простых операторов, а из
законченных блоков, имеющих определенную смысловую нагрузку, причем
обращаться к таким блокам можно по названиям. Подпрограммы фактически
становятся
новыми
операторами
языка,
определяемыми
самим
программистом.
Возможность применения подпрограмм означает, что язык программирования относится к классу процедурных языков.
Наличие подпрограмм позволяет также вести проектирование и разработку приложения «сверху вниз»; такой подход называется нисходящим
проектированием.
Нисходящее
проектирование
предполагает
последовательное
разложение общей функции обработки данных на простые функциональные
элементы.
Сначала выделяется несколько подпрограмм, решающих глобальные
задачи (например, инициализация данных, главная часть вычислений,
144
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
завершение программы), а потом каждый из этих модулей детализируется на
более низком уровне, также с разбиением на несколько подпрограмм; процесс
продолжается до тех пор, пока вся задача не окажется реализованной.
Такой подход удобен тем, что позволяет программисту постоянно
мыслить на предметном уровне, не отвлекаясь на конкретные операторы и
переменные. Кроме того, появляется возможность некоторые подпро граммы
не записывать сразу, а временно откладывать их подготовку, пока не будут
закончены другие, более важные части.
Следует учитывать, что небольшие подпрограммы значительно проще
отлаживать, поэтому данный подход существенно повышает общую
надежность программы в целом. Другое важное преимущество подпрограмм –
возможность их повторного использования. С интегрированными системами
программирования обычно поставляются большие библиотеки стандартных
подпрограмм, которые позволяют значительно повысить производительность
труда разработчиков за счет использования уже готовых блоков программного
кода.
Модульное программирование базируется на использовании логически
взаимосвязанной совокупности функциональных элементов (модулей).
Модули обязательно содержат определение доступных для обработки
данных, операции по их обработке, схемы взаимосвязи с другими модулями.
Каждый модуль состоит из спецификации и тела. Спецификации
определяют правила использования модуля, а тело — способ реализации
процесса обработки.
Принципы модульного программирования во многом сходны с принципами нисходящего проектирования.
Событийно-ориентированное программирование получило широкое
распространение с возникновением операционной системы Windows и других
разновидностей графического интерфейса пользователя. Идеология Windows с
самого начала была основана на событиях. Щелчок на кнопке, выбор пункта
145
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
меню, нажатие клавиши заставляет программу генерировать то или иное
сообщение, которое отсылается соответствующему окну.
Структура программы при этом приобретает особый вид. Главная ее
часть — бесконечный цикл опроса, адресованный операционной системе,
следящей за тем, не появилось ли новое сообщение. При его обнаружении
вызывается подпрограмма, ответственная за обработку соответствующего
события. Обработке подлежат не все события (их сотни), а только нужные.
Цикл опроса продолжается, пока система не получит сообщение «завершить
работу».
События могут быть пользовательскими (возникшими в результате
действий пользователя), системными (например, при получении сообщения от
системного таймера) и программными, генерируемыми самой программой
(например, обнаружена ошибка и ее надо обработать).
Событийное программирование является развитием идей нисходящего
проектирования; оно основано на определении и постепенной детализации
реакции программы на различные события.
Объектно-ориентированное программирование
В середине 80-х годов возникло новое направление - объектно-ориентированное программирование (ООП). Объектно-ориентированная технология
разработки программных продуктов объединяет данные и процессы их
обработки в новые логические сущности - объекты, каждый из которых может
наследовать характеристики (методы и данные) других объектов, обеспечивая
тем самым повторное использование программного кода.
Механизм наследования - это, пожалуй, самое мощное свойство ООП,
которое позволяет строить библиотеки по принципу «от простого к сложно му». Вводя с помощью наследования новый объект в свою библиотеку,
программист в максимальной степени использует уже созданные (и, возможно, отлаженные) объекты. Такой принцип конструирования программ
называют восходящим программированием.
146
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Следует заметить, что преимущества ООП в полной мере проявляются
лишь при разработке достаточно сложных программ. Попытки использовать
ООП
для
программирования
несложных
алгоритмических
действий
(например, связанных с вычислениями по готовым формулам) чаще всего
приводят
к
искусственному
нагромождению
ненужных
языковых
конструкций.
Таким образом, объектно-ориентированный подход к проектированию
программных
продуктов
основан: на
выделении
классов
объектов;
установлении характерных свойств объектов и методов их обработки;
создании иерархии классов, наследовании свойств и методов. Он позволил
резко повысить производительность труда программистов. При этом
одновременно удалось добиться высокой надежности программ и, что
немаловажно, повторного использования ранее созданные объектов в других
задачах.
3.2.3 Жизненный цикл программного обеспечения
Бурное развитие вычислительной техники привело к интенсивной
математизации не только естественных и технических, но и гуманитарных
наук. Все это заметно расширило круг задач, решаемых в настоящее время на
ЭВМ. Реализация задач каждого класса имеет свою специфику; тем не менее,
можно выделить этапы, характерные для большинства задач.
1.Постановка задачи: сбор информации; формулировка условий;
определение конечных целей решения задачи; определение формы выдачи
результатов; описание данных (их типов, структуры, диапазонов изменения
величин и т.д.).
Корректность постановки задачи пользователем является важным
моментом, так как от нее в значительной степени зависят все последующие
действия. Ошибки, допущенные на этом этапе, даже при безупречном
выполнении последующих, могут привести к тому, что разработанный
программный продукт не будет соответствовать требованиям конечного
147
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
потребителя.
2.Этап формализации: анализ и исследование задачи (модели); анализ
существующих аналогов; анализ технических и программных средств;
разработка математической модели; разработка структур данных.
Знания о том, как ведет себя система в различных условиях, при различных формах управленческих воздействий специалисты получают путем
изучения ее поведения на моделях.
Моделирование – создание и исследование модели, замещающей оригинал.
Модель - это новый объект, который отражает некоторые существенные
стороны изучаемого объекта.
Различают модели: детерминированные (в системах отсутствуют
случайные воздействия) и стохастические (в системах присутствуют
вероятностные воздействия); предметные (материальные) и знаковые
(информационные); статические (описывающие систему в определенный
момент времени) и динамические (рассматривающие поведение системы во
времени).
В свою очередь, динамические модели подразделяют на
дискретные, (в которых все события происходят по интервалам времени), и
непрерывные (все события происходят непрерывно во времени).
В рамках нашего предмета мы выделяем информационную модель (в
общем случае) – это описание объекта моделирования.
Формализация – это замена реального объекта или процесса его
формальным описанием, т.е. информационной моделью.
Как известно, информация может быть представлена в разной форме,
поэтому
существуют
вербальные
различные
(словесные,
формы
описательные),
информационных
графические,
моделей:
табличные,
математические, формально-логические.
Уровни информационных моделей:
148
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

концептуальная
представление о
модель–
обеспечивает
интегрированное
предметной области (технологические карты,
план
производства); имеет слабо-формализованный характер

логическая – формализуется из предыдущей (к.м.) путем
выделения конкретной части, ее детализации и формализации

математическая
модель
– л.м., формализующая на языке
математики взаимосвязи в выделенной предметной области.
Математическая
модель
позволяет
свести
реальную
задачу
к
математической. С этой целью условие задачи описывается либо в виде
системы уравнений, либо в виде последовательности формул, необходимых
для получения нужного результата.
Разработка алгоритма: выбор метода решения задачи; выбор формы
записи алгоритма; проектирование алгоритма.
Разработка алгоритма начинается с выбора и обоснования численного
метода решения задачи. Само по себе математическое описание в
большинстве случаев трудно перевести на машинный язык. Поэтому
необходимо найти способ решения этой задачи. Для некоторых классов
математических задач существуют точные методы решения, которые можно
представить в виде последовательности арифметических и логических
действий. Но для многих задач (алгебраические уравнения и системы
уравнений, вычисление интегралов, дифференциальные уравнения и т.д.)
точные методы решения или неизвестны или приводят к очень громоздким
формулам. Поэтому были разработаны специальные численные методы,
которые позволяют получить приближенное решение с требуемой точностью.
Такие методы имеются практически для любых задач, встречающихся на
практике (в противном случае их разрабатывают самостоятельно).
После того как численный метод решения выбран, приступают к
проектированию алгоритма. Разработка алгоритма заключается в разложении
вычислительного процесса на составные части, установлении порядка их
следования, в описании содержания каждой из частей в той или иной форме.
149
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Программирование: выбор языка программирования; уточнение
способов организации данных; запись алгоритма на выбранном языке.
На этапе составления программы алгоритм записывают на каком-либо
из известных языков программирования. Для решения прикладных задач чаще
всего используют алгоритмические языки высокого уровня: Basic, Fortran,
Pascal, PL\1 и другие.
При разработке программы всю задачу стараются разбить на более
простые подзадачи, которые оформляются как самостоятельные процедуры
(программные модули). Это облегчает процесс разработки, так как, во-первых,
решение сложной задачи сводится к решению более простых подзадач; во вторых, появляется возможность использовать уже готовые программные
модули, если какую-то подзадачу удалось свести к уже решенной задаче; втретьих, каждый участник группы разработчиков может сконцентрировать
усилия на создании отдельного программного модуля.
Разработкой программы завершается часть реализации задачи, не
связанная с применением ЭВМ. Все последующие этапы выполняются
непосредственно на машине.
Тестирование и отладка программы: синтаксическая отладка; отладка
семантики и логической структуры; тестовые расчеты и анализ результатов
тестирования; совершенствование программы.
Когда программа закончена (готова работоспособная альфа-версия), она
поступает на тестирование
Тестированием называется проверка правильности работы программы в
целом, либо ее составных частей. Отладка - это процесс поиска и устранения
ошибок (синтаксических и логических) в программе, производимый по
результатам ее выполнения на компьютере.
Отладка и тестирование — это два четко различимых и непохожих друг
на друга этапа: при отладке происходит локализация и устранение
синтаксических ошибок и явных ошибок кодирования; в процессе же
тестирования проверяется работоспособность программы, не содержащей
150
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
явных ошибок. Тестирование устанавливает факт наличия ошибок, а отладка
выясняет ее причину. Но, как справедливо указывал известный теоретик
программирования Э. Дейкстра, тестирование может показать лишь наличие
ошибок, но не их отсутствие. Нередки случаи, когда новые входные данные
вызывают отказ или получение неверных результатов работы программы,
которая считалась полностью отлаженной.
В современных системах программирования отладка осуществляется
часто с использованием специальных программных средств, называемых
отладчиками.
Анализ
результатов решения задачи и уточнение в случае
необходимости математической модели с повторным выполнением этапов 2-5.
Программа,
прошедшая
отладку
и
тестирование,
готова
для
практического использования, то есть для решения реальной задачи на ЭВМ.
На этапе решения составляются инструкции по использованию программы и
подготавливаются исходные данные. С развитием ЭВМ и их программного
обеспечения программы стали разрабатываться с учетом их длительного
использования. На основе анализа результатов решения задачи делается
заключение
о
практической
значимости
полученных
результатов
и
необходимости корректировки исходных данных или модели.
Сопровождение программы: ее доработка для решения конкретных
задач, а также составление технической документации к решенной задаче, к
математической модели, к алгоритму, к программе, к набору тестов, к
использованию.
Сопровождение программы — это работа, связанная с ее обслуживанием
в процессе эксплуатации. Любая программа, предназначенная для длительной
эксплуатации, должна иметь соответствующую документацию и инструкцию
по использованию.
Следует отметить, что деление процесса решения задачи на этапы
является в некоторой степени условным. Решения, принимаемые на любом
этапе, могут во многом повлиять на последующие; с другой стороны,
151
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
результаты, полученные на любом этапе, могут потребовать кардинального
пересмотра уже проделанной работы.
Жизненный цикл программного обеспечения – это непрерывный
процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости
его создания и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации.
3.3
Лекция №12: Программные средства создания
текстовой документации
План
3.3.1 Оконный интерфейс Microsoft Word
3.3.2 Основные операции в программе Microsoft Word
Наиболее
популярной
программой
для
обработки
текстовой
информации является программа Microsoft Word, которая входит в состав
пакета Microsoft Office.
Microsoft Word – это программа для создания, редактирования,
форматирования, сохранения и организации печати текстовых документов.
Технология работы с документами в различных версиях текстового
процессора Word практически одинакова.
3.3.1 Оконный интерфейс Microsoft Word
Текстовые процессоры позволяют использовать различные шрифты
символов, проверять правописание, вставлять рисунки в текст, создавать
таблицы, диаграммы и т.д. Разбиение текста на страницы выполняется
автоматически по мере ввода текста. Редактор позволяет вставить номера
страниц в верхней или нижней строке, в центре или по краям строки; начать
нумерацию с любого номера; обозначить страницы буквами, римскими
цифрами и т.д. Номера страниц видны на экране лишь в режиме «Разметка
152
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
страницы».
Запуск программы:
 Пуск, Все Программы, Microsoft Word;
 двойной щелчок по ярлычку или значку приложения или документа;
 файл запуска программы – winword.exe.
На рисунке 19 и в таблице 8 представлены названия, расположение и
назначение элементов программного окна Word.
Рис 19. Окно программы Microsoft Word.
Таблица 8.
Элементы окна программы Microsoft Word
Элемент окна
заголовок
Расположение
вверху окна
строка меню
под строкой
заголовка
под строкой меню
панели инструментов
(основные панели: Стандартная
и Форматирования)
линейки (горизонтальная и
вертикальная)
сверху и слева от
документа в режиме
Назначение
отображает название программы и имя
редактируемого файла (Документ 1, 2 …
- по умолчанию)
для выполнения команд приложения
для выполнения команд приложения
установка полей, абзацных отступов и
выступов, ширины колонок текста
153
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
просмотра Разметка
страницы
внизу окна
строка состояния
полосы прокрутки
(вертикальная и
горизонтальная)
рабочая область
справа и внизу окна
отображение информации о текущем
документе
для просмотра содержимого окна
внутри окна
для выполнения операций с текстом
Краткое содержание команд меню:
меню Файл содержит команды, управляющие обработкой документа:
создать, открыть, сохранить, печатать др.;
меню Правка предназначено для редактирования фрагментов документа:
вырезать, копировать, вставить, удалить и др.;
меню Вид содержит команды, изменения представления документа на
экране и отдельных элементов окна приложения;
меню Вставка позволяет вставлять в документ различные объекты:
разрыв страницы, номера страниц, примечания, файлы, рисунки и др.;
меню Формат позволяет форматировать фрагменты документа:
изменять шрифт, размер шрифта, начертание; изменять межстрочное
расстояние в тексте и т.п.;
меню Сервис предназначено для настройки окна приложения;
меню Таблица позволяет вставлять и выполнять различные операции с
таблицами;
меню Окно содержит команды, позволяющие работать с несколькими
документами;
меню Справка позволяет получить справочную информацию о работе
приложения.
Word позволяет пользователю работать в различных режимах (меню
Вид).
Режимы отображения документа на экране:

обычный (нормальный) режим используется для быстрого ввода текста,
форматирование текста отображается полностью, а разметка страницы – в
упрощенном виде;
154
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

режим Web-документа предназначен для создания веб-страниц и
электронных документов, которые предназначены только для просмотра на
экране;

режим Разметка страницы - документ на экране имеет вид, как при
распечатке, в этом режиме выполняются форматирование текста и страниц;

режим Структура используется при работе с документами, имеющими
структуру (части, главы, разделы, подразделы и т.п.), не отображаются
границы страниц, колонтитулы, рисунки и фон.
Переключение режимов в меню Вид или с помощью кнопок режимов
слева от горизонтальной полосы прокрутки.
3.3.2 Основные операции в программе Microsoft Word
Основные операции с
текстовыми файлами, их назначение и
соответствующая команда в меню представлены в таблице 9.
Таблица 9.
Операции с файлами в программе Microsoft Word
Название операции
создание
сохранение
открытие
печать
Назначение
создание нового документа
 сохранение нового документа
 повторное сохранение документа в том же файле, в
той же папке и на том же диске
 повторное сохранение документа под другим именем
файла или на другом диске (папке)
открытие существующего документа
печать готового документа
Создать новый документ можно на основе шаблона. Шаблон – это
служебный файл с расширением *.dot, который содержит информацию о
структуре
и
оформлении
документов
конкретного
типа.
Шаблоны
используются для упрощения подготовки типичных документов (стандартные
формы бланков, планов, отчетов, объявлений, брошюр, деловых писем и
факсов). В стандартный комплект поставки пакета MS Office включены
шаблоны для наиболее распространенных типов документов.
155
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При сохранении файлу по умолчанию присваивается имя Документ 1
(2,3…) и расширение doc.
В программе Word имеется возможность автоматического сохранения
документов. Режим автосохранения записывает документ во временный файл
через определенные промежутки времени. При повторном запуске Word
восстанавливает временный файл режима автосохранения. Включение режима
автосохранения: меню Сервис-Параметры, вкладка Сохранение.
Этапы подготовки текстового документа:

ввод текста;

редактирование текста;

форматирование;

сохранение документа;

печать документа.
Правила ввода текста:
 текст набирается с клавиатуры;
 слова разделяются пробелами;
 пробелы ставят после знаков препинания;
 переход на новую строку происходит автоматически;
 в конце абзаца нажимается клавиша Enter.
При редактировании исправляются ошибки, неправильные символы
удаляются клавишами Delete и BackSpace. Ошибки могут обнаруживаться и
справляться автоматически. Орфографические ошибки подчеркиваются
красной
линией,
а
грамматические
–
зеленой.
Включение режима
автоматической проверки: меню Сервис-Параметры, вкладка Правописание.
Более
сложные
операции
редактирования
текста (копирование,
перемещение, удаление) приходится выполнять с различными по размеру
фрагментами текста, которые предварительно должны быть выделены.
Для выделения фрагментов текста используются различные способы.
Выполнение некоторых способов происходит с помощью полосы выделения.
156
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Полоса выделения – вертикальная полоса слева от текста, используемая для
выделения текста с помощью мыши.
Способы выделения фрагментов текста представлены в таблице 10.
Таблица 10.
Выделение фрагментов текста
Фрагмент текста
произвольный фрагмент
слово
строка
абзац
предложение
весь текст
вертикальный блок
Описание выделения
протянуть мышь по тексту
двойной щелчок по слову
щелчок мышью в полосе выделения слева от строки
 двойной щелчок слева от абзаца;
 тройной щелчок внутри абзаца
щелчок мышью внутри предложения при нажатой клавише
Ctrl
 тройной щелчок в полосе выделения;
 меню Правка-Выделить все
при нажатой клавише Alt протянуть мышь по тексту
С выделенными фрагментами текста можно выполнять операции
копирования, перемещения и удаления (табл. 11).
Таблица 11.
Операции перемещения, копирования и удаления фрагментов текста
Название операции
перемещение
копирование
удаление
Способы выполнения операции
 перемещение (drag and drop) выделенного фрагмента левой или
правой кнопками мыши;
 с помощью буфера обмена (выделить фрагмент текста, команда
Вырезать, команда Вставить)
 перемещение (drag and drop) фрагмента левой при нажатой
клавише Ctrl или правой кнопками мыши;
 с помощью буфера обмена (выделить фрагмент текста, команда
Копировать, команда Вставить)
выделить объект, нажать клавишу Delete или BackSpace
Отличие операции копирования от операции перемещения заключается
в том, что при копировании фрагмент остается на старом месте и появляется в
новом, а при перемещении он удаляется со старого места.
Копировать и перемещать фрагменты текста можно:
 внутри одного документа;
157
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
 из одного документа в другой;
 из программы Word в любое другое Windows-приложение.
Изменить внешний вид текста можно с помощью форматирования
текста.
Основные приемы форматирования:
 форматирование
символов
изменение
параметров
шрифта
изменение
параметров
абзаца
-
(гарнитура, размер, начертание, цвет и др.);
 форматирование
абзацев
-
(выравнивание, позиция красной строки, межстрочный интервал и др.);
 создание маркированных и нумерованных списков;
 обрамление и заливка текста.
Форматирование текста может происходить двумя способами:
 сначала задаются параметры форматирования, затем вводится текст в
соответствии с этими параметрами;
 сначала вводится текст, затем выделяются фрагменты текста и
назначаются параметры форматирования.
Организация списков.
Списком
называется фрагмент текста, в котором присутствует
перечисление любого типа.
Списки бывают:

нумерованный – элементам списка присваивается номер по порядку;

маркированный – элементам списка присваивается какой-либо
символ (маркер);

многоуровневый список
–
элементы
списка нумеруются
с
отображением их уровня.
Форматирование текста намного быстрее можно производить, используя
готовые стили.
158
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Стиль – это поименованный и сохраненный набор значений параметров
форматирования элементов текста (абзацев и символов), который можно
использовать многократно.
Все операции по форматированию текста находятся в меню ФорматШрифт, Абзац, Список, Границы и заливка, Стили.
Одним из основных этапов подготовки текстового документа является
форматирование страниц.
Страницы документа являются важным объектом форматирования. От
заданных параметров страницы зависит, как будет выглядеть распечатанный
текст на бумаге.
Форматирование страницы состоит:
 в выборе размера листа и установки полей (меню Файл-Параметры
страницы, вкладки Размер бумаги и Поля);
 разбивке на страницы (меню Вставка-Разрыв или Ctrl+Enter);
 расстановке номеров страницы (меню Вставка-Номера страниц);
 организации колонтитулов (меню Вид-Колонтитулы). Колонтитул –
это текст, который размещается в верхнем или нижнем поле страницы и
повторяется на каждой странице документа.
Масштабирование текста на экране предоставляет возможность более
удобной подготовки документов с очень крупным или мелким шрифтом. При
масштабировании размеры текста и его расположение на странице не
изменятся, а изменится только его размер на экране. Изменение масштаба:
меню Вид-Масштаб.
Возможность предварительного просмотра документа позволяет увидеть
на экране его в том виде, в каком он будет выведен на печать. Для этого
используется меню Файл-Предварительный просмотр.
Программа Microsoft Word позволяет работать сразу с несколькими
текстовыми документами, каждый из которых будет обрабатываться в своем
окне документа. Для этого надо открыть или создать несколько документов.
159
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На экран выводится текущий документ. Чтобы перейти в окно с другими
документами, надо воспользоваться командой (имя документа) в меню Окно.
При необходимости весь текст или фрагмент можно разбить на
несколько колонок, предварительно выделив его (меню Формат-Колонки).
Часто информацию в документе требуется представить в табличном
виде. Все операции по созданию, выделению элементов, редактированию и
форматированию таблиц представлены в меню Таблица (таблица 12).
Таблица 12.
Основные операции с таблицами
Название операции
Описание выполнения операции
создание таблицы
Таблица-Добавить таблицу или Нарисовать таблицу
создание таблицы из
текста
выделение элементов
таблицы
выделить текст, Таблица-Преобразовать в таблицу
изменение ширины
столбцов и высоты строк


добавление столбцов и
строк
Таблица-Добавить столбцы, строки
удаление столбцов, строк
выделить столбец, строку, Таблица-Удалить столбец,
строку
 Таблица-Выделить строку, столбец, таблицу;
 для выделения строки щелкнуть мышью слева от строки;
 для выделения столбца щелкнуть мышью на верхней
границе столбца;
 для выделения ячейки щелкнуть мышью слева внутри
ячейки;
 для выделения всей таблицы сделать двойной щелчок
внутри таблицы при нажатой клавише Alt
Таблица-Высота и ширина ячейки;
перетащить мышью границу столбца, строки
MS Word позволяет автоматически создавать оглавление текстового
документа. Оглавление (содержание) – это отображение структуры документа
в виде списка, состоящего из названий глав, разделов, параграфов и других
подзаголовков. Оглавление составляется из заголовков документа. Для
создания оглавления необходимо предварительно отформатировать заголовки
документа с применением соответствующих стилей заголовков.
160
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Автоматическое создание оглавления: установить курсор в место
вставки оглавления, меню Вставка-Ссылка-Оглавление и указатели, вкладка
Оглавление, выбрать нужный формат оглавления и ввести необходимые
параметры. Для удаления оглавления нужно его выделить и нажать клавишу
Del.
3.4
Лекция №13: Программные средства обработки числовой
информации
План
3.4.1
3.4.2
3.4.3
3.4.4
Электронная таблица Microsoft Excel
Оконный интерфейс Microsoft Excel
Основные операции в программе Microsoft Excel
Внедрение и связывание объектов
Наиболее популярной программой для обработки числовой информации
является программа электронные таблицы Microsoft Excel, которая входит в
состав пакета Microsoft Office.
3.4.1 Электронная таблица Microsoft Excel
Электронные таблицы – это программы для создания и обработки
таблиц, представленных в электронной форме. Главное преимущество
использования
автоматического
электронных
пересчета
таблиц
всех
—
данных,
возможность
связанных
мгновенного
формульными
зависимостями, при изменении любого значения в таблице. Электронные
таблицы позволяют получать результаты без проведения расчетов вручную
или программирования.
Microsoft Excel – это программа для структурирования данных,
автоматизации расчетов по заданным формулам, создания графиков и
диаграмм, формирования и печати отчетов.
161
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Эта программа позволяет:
 при формировании таблицы выполнять ввод, редактирование и
форматирование текстовых, числовых данных и формул;
 автоматически производить итоговые вычисления;
 обрабатывать результаты экспериментов;
 осуществлять поиск оптимальных значений параметров;
 подготавливать табличные документы;
 строить диаграммы и графики по данным;
 использовать электронную таблицу как базу данных.
Запуск программы:
 Пуск, Все Программы, Microsoft Excel;
 двойной щелчок по ярлычку или значку приложения или документа;
 файл запуска – excel.exe.
Структурные единицы электронной таблицы:
 Рабочая книга – документ Excel для хранения и обработки данных,
состоящий из одного или нескольких Рабочих листов, количество которых
можно изменить;
 Рабочий лист – это одна электронная таблица, состоящая из строк и
столбцов, которые, пересекаясь, образуют ячейки данных;
 ячейка – это минимальная единица хранения информации и
выполнения расчетов в электронной таблице;
 адрес ячейки задает ее расположение и состоит из имени столбца и
номера строки, активная (текущая) ячейка выделена рамкой;
 диапазон (блок, интервал) ячеек – прямоугольная область смежных
ячеек;
 обозначение диапазона ячеек – адреса верхней левой и нижней
правой ячеек этого диапазона, разделенных двоеточием.
В ячейках может содержаться информация трех типов: числовая
константа, текст и формула. Вычисления в таблицах производятся с помощью
162
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
формул. Формула начинается со знака равенства и состоит из констант,
адресов ячеек, содержащих данные, и действий, которые надо с этими
данными выполнить. Результат помещается в ячейку, в которой находится
формула.
3.4.2 Оконный интерфейс Microsoft Excel
Структура окна Microsoft Excel напоминает окно Microsoft Word и
многие элементы окна в этих программах одни и те же. Отличаются рабочие
области этих программ. В программе Excel рабочее поле разлиновано на
столбцы и строки.
На рисунке 20 и в таблице 13 представлены названия, расположение и
назначение элементов программного окна Excel.
Рис 20. Окно программы Microsoft Excel
163
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 13.
Элементы окна программы Microsoft Excel
Элемент окна
заголовок
Расположение
вверху окна
Назначение
отображает название программы и имя
редактируемого документа (Книга 1, 2… по умолчанию)
для выполнения команд приложения
для выполнения команд приложения
строка меню
панели инструментов
(осн. панели:
Стандартная и
Форматирования)
строка формул:
 левая часть;
 правая часть
под строкой заголовка
под строкой меню
под панелями
инструментов
 содержит адрес текущей ячейки;
 для ввода, просмотра и редактирования
содержимого ячейки
строка состояния
внизу окна
полосы прокрутки
(вертикальная и
горизонтальная)
Рабочие листы
ярлычки Рабочих листов
справа и внизу окна
отображение информации о текущем
документе (вызов: меню Вид-Строка
состояния)
для просмотра содержимого окна
внутри окна
Слева внизу окна
для выполнения операций с данными
для перемещения по Рабочим листам
Краткое содержание команд меню:

меню Файл содержит команды, управляющие обработкой документа:
создать, открыть, сохранить, печатать др.;

меню Правка предназначено для редактирования фрагментов и
структурных элементов документа: вырезать, копировать, вставить, удалить и
др.;

меню Вид содержит команды, изменения представления документа
на экране и отдельных элементов окна приложения;

меню Вставка позволяет вставлять в документ различные объекты:
разрыв страницы, номера страниц, примечания, файлы, рисунки и др.;

меню Формат позволяет форматировать фрагменты документа:
изменять шрифт, размер шрифта, начертание; изменять межстрочное
расстояние в тексте и т.п.;

меню Сервис предназначено для настройки окна приложения;
164
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

меню Данные содержит команды, используемые для создания и
организации работы с базами данных, т.е. команды предназначены для
манипуляции с содержимым ячеек таблицы;

меню Таблица позволяет вставлять и выполнять различные операции
с таблицами;

меню
Окно
содержит
команды,
позволяющие
работать
с
несколькими документами;

меню Справка позволяет получить справочную информацию о
работе приложения.
3.4.3 Основные операции в программе Microsoft Excel
Основные операции с файлами Excel выполняются аналогично
операциям с файлами Word. При сохранении файлу по умолчанию
присваивается имя Книга 1(2,3) и расширение xls.
Основные операции с Рабочей книгой и описание их выполнения
представлены в таблице 14.
Таблица 14.
Операции с Рабочей книгой в программе Microsoft Excel
Название операции
перемещение по Рабочей
книге
выделение Рабочих листов
вставка листов
удаление листов
переименование листа
перемещение листа
Описание выполнения
 щелчок по ярлыку листа внизу окна;
 с помощью кнопок прокрутки ярлыков
 щелчок по ярлыкам листов при нажатой клавише Ctrl;
 щелчок правой кнопкой по ярлыку, команда Выделить все
листы
 меню Вставка-Лист;
 щелчок правой кнопкой по ярлыку, команда Добавить
 меню Правка-Удалить лист;
 щелчок правой кнопкой по ярлыку, команда Удалить лист
 двойной щелчок по ярлыку, ввести новое имя;
 щелчок правой кнопкой по ярлыку, команда Переименовать
Перетащить лист мышью
Ввод данных в электронную таблицу можно осуществлять как с
клавиатуры, так и автоматически.
165
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ввод данных с клавиатуры: выделить ячейку, ввести данные, нажать
Enter. Полное содержимое ячейки можно увидеть в строке формул.
В
электронной
таблице
имеется
возможность
автоматического
заполнения ячеек последовательностями или прогрессиями данных. Для этого
необходимо ввести первые два элемента последовательности, выделить эти
две ячейки и перетащить мышью маркер заполнения (правый нижний угол
второй ячейки) по ячейкам. Для ввода последовательностей с известным
следующим элементом (месяцы, дни недели и т.д.) достаточно ввести только
первый член последовательности. Можно задавать свои последовательности
для автозаполнения (меню Сервис-Параметры, вкладка Списки).
При редактировании данных необходимо:
 выделить ячейку, ввести новые данные и нажать Enter;
 выделить ячейку, щелкнуть мышью в строке формул, изменить
содержимое и нажать Enter;
 двойной щелчок по ячейке, изменить содержимое и нажать Enter.
В электронных таблицах можно обрабатывать данные трех типов: текст,
число, формула, представленные в разных форматах. По умолчанию при вводе
в ячейку числа выравниваются по правому краю, а текст – по левому краю.
Числа в отличие от текста могут участвовать в вычислениях.
Число может состоять только из следующих символов: цифры от 0 до 9
(0 1 2 3 4 5 6 7 8 9), знаки плюс (+) и минус (-), круглые скобки ( ), запятая (,),
косая черта (/) (в рациональных дробях, например ½), знак процента (%), точка
(.), знак мантиссы (Е е). Первыми символами в ячейке с числовыми данными
могут быть: число, знак числа (плюс или минус) и левая круглая скобка. Если
число не помещается в ячейке электронной таблицы, то вместо числа в ячейке
появляются символы ####.
Все другие комбинации, состоящие из цифр и нецифровых символов,
интерпретируются как текст. Текстом является любая последовательность,
состоящая из цифр, пробелов и нецифровых символов. При необходимости
текст можно расположить в ячейке в несколько строк.
166
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Преобразование данных из одного формата в другой происходит с
помощью
меню
Формат-Ячейки,
вкладка
Число.
Операции
по
форматированию символов происходят так же, как и в программе Word (меню
Формат-Ячейки).
Для
выполнения
различных
операций
с
элементами
таблицы
необходимо предварительно их выделить.
Способы выделения и выполнения операций с элементами таблицы
представлены в таблицах 15, 16.
Таблица 15.
Выделение элементов таблицы
Диапазон ячеек
диапазон ячеек
Описание
 протянуть мышью по ячейкам;
 щелчок мышью по первой ячейке и при нажатой Shift по
последней
 щелчок по ячейкам при нажатой клавише Ctrl
строка
щелчок по номеру строки
столбец
щелчок по заголовку столбца
рабочий лист
щелчок по кнопке пересечения заголовков столбцов и строк
способы выделения можно комбинировать
Таблица 16.
Операции в электронной таблице
Название операции
Описание выполнения операции
изменение ширины столбцов и  меню Формат-Столбец, Строка;
высоты строк
 перетащить мышью правую границу столбца, нижнюю
границу строки;
 двойной щелчок по правой границе заголовка столбца или
нижней границе заголовка строки автоматически устанавливает
ширину столбца или высоту строки
добавление столбцов,
меню Вставка-Столбцы, Строки, Ячейки
строк, ячеек
удаление
столбцов, строк,  выделить столбец, строку, ячейки, меню Правка-Удалить;
ячеек
 щелчок правой кнопкой по выделенным ячейкам, команда
Удалить;
перемещение
 перемещение (drag and drop) рамки выделенного блока
ячеек левой или правой кнопками мыши;
 с помощью буфера обмена (выделить блок ячеек, команда
Вырезать, команда Вставить)
167
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
 перемещение (drag and drop) рамки выделенного блока
ячеек левой при нажатой клавише Ctrl или правой кнопками
мыши;
 с помощью буфера обмена (выделить блок ячеек, команда
Копировать, команда Вставить);
 протянуть мышью маркер заполнения (правый нижний угол
ячейки)
копирование
Вычисления в программе Microsoft Excel
Вычисления в электронной таблице представляются в виде формул.
Формулы - это арифметические и логические выражения. Формулы можно
вводит в любые ячейки. Формулы всегда начинаются со знака равенства (=).
Формула может быть арифметическим выражением, состоящим из
чисел, обозначений ячеек и диапазонов, знаков арифметических операций,
функций. Порядок выполнения арифметических операций в формуле тот же,
что принят в математике. Формула может быть и текстовым выражением,
состоящим из текстов, обозначений ячеек, знака сцепления текстов (& или +),
текстовых функций.
При вводе формулы адреса ячеек можно набирать на клавиатуре или
указывать адрес щелчком мыши по ячейке. После ввода формулы в ячейку в
ней сразу появляется результат вычислений, формула видна лишь в строке
формул, но при желании ее можно вывести и в ячейку.
Для удобства в формулах часто используют функции. Любая функция
представляет собой встроенную формулу, выполняющую операции над
указанными данными. Функции могут использоваться отдельно или одна
функция может быть вложена в другую.
Правила составления и использования функций:
 в состав функции входят имя (обязательно) и аргументы (адреса
ячеек);

аргументы записываются в скобках после имени функции. В
качестве аргументов функции могут использоваться числа (константы), адреса
168
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ячеек или диапазонов, имена ячеек или диапазонов, текст, другие функции
(вложенные), логические значения и др.;

некоторые функции используют несколько аргументов, которые
разделяются точкой с запятой.
В электронных таблицах Excel встроено несколько категорий функций:
Математические, Статистические, Финансовые, Логические, Текстовые и др.
Например,
статистические
вычислению параметров
представленных
функции
выполняют
операции
по
случайных величин или их распределений,
множеством
чисел:
среднего
значения
(СРЗНАЧ),
стандартного отклонения (СТАНДОТКЛОН) и т.п.
Названия функций можно вводит с клавиатуры или автоматически с
помощью мастера функций. Мастер – инструмент, позволяющий выполнить
требуемое действие по шагам с уточнением параметров по каждому шагу.
Работа с мастером функций: выделить ячейку, меню Вставка-Функция,
выбрать категорию и имя функции, ввести аргументы, если необходимо.
Самой простой функцией является функция суммирования, которая
представлена в электронной таблице в виде операции автосуммирования. Эту
функцию можно ввести с помощью кнопки Автосумма на Стандартной панели
инструментов, которая автоматически производит суммирование соседних
строк и столбцов. Для этого: выделить ячейку справа или снизу от диапазона,
в котором нужно произвести суммирование, и щелкнуть кнопку Автосумма.
Для указания ячеек в формулах обычно используются относительные
адреса. При копировании формулы такие адреса автоматически изменяются в
соответствии с новым положением формулы. Чтобы адреса в формуле не
изменялись при копировании, используются абсолютные адреса. Если при
копировании формулы нужно сохранить фиксированным только один
параметр (номер строки или столбца), используются смешанные адреса.
Клавиша F4 используется для переключения между относительными,
абсолютными и смешанными адресами. Запись абсолютных и смешанных
адресов содержит знак $ ($C$2, C$3).
169
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Иногда удобно в некоторых ячейках иметь результат, уже полученный в
какой-то ячейке. Таким образом, можно связывать ячейки на одном листе или
ячейки разных рабочих листов. Ячейка, содержащая формулу с ссылкой,
является зависимой. Значение в этой ячейке пересчитывается при изменении
значения ячейки, на которую указывает ссылка. Формула, заданная для связи
данных, содержит знак равенства (=) и внешнюю ссылку, которая указывает
положение самой ячейки, имя Рабочего листа и имя файла, где она
расположена (=[имя файла]имя раб. листа! адрес ячейки).
Данные, представленные в электронной таблице, можно рассматривать
как список или базу данных.
В базе данных:
 строки содержат записи базы данных;
 заголовки столбцов определяют поля.
Возможности Excel позволяют производить обработку и анализ данных
в списке.
Сортировка позволяет расположить данные в списке в строго
определенной последовательности. Для текстовых данных сортировку можно
производить в алфавитном порядке, для числовых данных – в порядке
возрастания или убывания. При сортировке по определенному признаку
задается блок данных для сортировки и с помощью имен полей определяется
критерий сортировки. Имя поля, по которому проводится сортировка,
называется
ключом
сортировки.
В
процессе
сортировки
строки
переупорядочиваются в соответствии с заданным порядком сортировки и им
присваиваются новые порядковые номера.
Сортировка данных в электронных таблицах: текущая ячейка внутри
таблицы, меню Данные-Сортировка, выбрать ключ сортировки. Можно
использовать более одного критерия сортировки.
Фильтрация данных в таблице позволяет отображать только те строки,
содержимое ячеек которых отвечает заданному условию или нескольким
условиям. После фильтрации записи, не удовлетворяющие заданному
170
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
критерию, не удаляются, а становятся невидимыми и порядковые номера
строк в списке не являются последовательными.
Фильтрация данных в электронных таблицах: меню Данные-ФильтрАвтофильтр, в заголовках каждого столбца появятся кнопки фильтра,
щелкнуть по кнопке фильтра и выбрать критерий фильтрации.
Восстановления всех строк исходной таблицы: щелкнуть по кнопке
фильтра и выбрать критерий Все или меню Данные-Фильтр-Отобразить все.
Excel позволяет подводить промежуточные итоги автоматически.
Подведение промежуточных итогов можно осуществлять по нескольким
показателям: определение количества элементов списка; суммирование;
нахождение минимального, максимального, среднего значений и др.
Перед
вычислением промежуточных итогов следует выполнить
сортировку. При подведении итогов автоматически создается формула,
вставляется строка промежуточных итогов. Одновременно можно вычислять
промежуточные
итоги
промежуточных итогов
с
помощью
нескольких
функций.
Значения
пересчитываются автоматически при каждом
изменении данных.
Подведение итогов: отсортировать список, текущая ячейка внутри
таблицы, меню Данные-Итоги.
При подведении промежуточных итогов создается структура таблицы, с
помощью которой можно скрыть исходные данные и оставить в таблице
только результаты подведения итогов.
Удаление промежуточных итогов: текущая ячейка внутри таблицы,
меню Данные-Итоги, щелкнуть кнопку Убрать все.
Для объединения данных из нескольких источников и вывода итогов в
любом месте электронной таблицы используется меню Данные-Консолидация.
Построение диаграмм.
Диаграммы обеспечивают возможность наглядного отображения
числовых данных электронных таблиц. Диаграмма связана с данными, на
171
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
основе которых она построена, и при обновлении этих данных немедленно
изменяет свой вид.
Диаграммы можно создавать как на одном Рабочем листе с данными
(внедренная диаграмма), так и на отдельном Рабочем листе (лист диаграммы).
Удобно предварительно выделять данные для построения диаграмм.
Построение: выделить ячейки с данными, меню Вставка-Диаграмма,
выбрать тип и вид диаграммы, задать параметры (рис.21).
Тип создаваемой диаграммы зависит от характера выделенных данных.
Для каждого типа диаграмм можно выбрать модификации основного варианта
диаграммы. Модификации могут включать линии разметки, заголовки и
различные обозначения.
Основные типы диаграмм:

линейчатые диаграммы и гистограммы удобны для сравнения
величин в рядах данных. Линейчатые диаграммы обычно используют для
сравнения по некоторым признакам, а гистограммы – для наблюдения
изменений во времени;

круговые диаграммы наглядно отображают соотношения частей и
целого;

диаграммы с областями и графики позволяют наилучшим образом
изобразить непрерывное изменение величин во времени.
Риc. 21. Создание диаграммы в Microsoft Excel
172
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Диаграммы можно перемещать по Рабочему листу, изменять размер и
редактировать. Созданные в Excel диаграммы можно изменять. Для изменения
и редактирования любого элемента диаграммы следует предварительно
выделить этот элемент или выполнить двойной щелчок мышью по этому
элементу и задать команду.
Для добавления к диаграмме новых рядов данных необходимо выделить
ячейки с этими данными в таблице, перетащить мышью за рамку выделения
на диаграмму. Для удаления ряда данных на диаграмме необходимо выделить
этот ряд в таблице или на диаграмме и нажать на клавиатуре Delete.
3.4.4 Внедрение и связывание объектов
Операционная система Windows позволяет создавать комплексные
документы, содержащие данные, подготовленные в разных приложениях. Эта
возможность обеспечивается одновременной работой нескольких приложений
и перемещением (копированием) объектов между приложениями. Так,
например, в текстовый документ можно ставить таблицу и графики,
подготовленные в электронных таблицах. Такой обмен данными между
приложениями Windows происходит согласно технологиям внедрения и
связывания объектов. В процедуре обмена данными присутствуют как
минимум два участника: документ-источник, откуда берутся данные, и
документ-приемник,
куда
вставляются
данные.
Внедрение
объекта
подразумевает создание комплексного документа, содержащего несколько
автономных объектов.
Два способа внедрения:
 объект вставляется в документ-приемник из файла (документисточник), в котором этот объект хранится (меню Вставка-Объект);
 объект выделяется в документе-источнике, копируется в буфер
обмена (меню Правка-Копировать), а затем вставляется в документ-приемник
(меню Правка-Специальная Вставка).
173
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При связывании сам объект не вставляется в документ, а вместо него
вставляется указатель на местоположение объекта. Процедура связывания
происходит аналогично процедуре внедрения, только в окне Вставка объекта
включается флажок Связь. При просмотре документа с таким указателем
программа обращается по адресу, имеющемуся в указателе, и отображает
объект в данном документе.
Сравнение методов внедрения и связывания объектов:
 обе эти операции позволяют вставлять в документы такие данные, с
которыми программы, обрабатывающие документ, не могут работать
непосредственно;
 при внедрении документ-источник может отсутствовать;
 при связывании составной документ получается меньше, чем при
внедрении, так как в нем находится не сам объект, а указатель на него;
 при связывании изменение исходных данных отражается в
документе-приемнике.
3.5
Лекция №14: Программные средства создания презентаций
План
3.5.1
3.5.2
3.5.3
3.5.4
Программа для создания презентаций Power Point
Создание презентации
Оформление презентации
Демонстрация презентации
3.5.1 Программа для создания презентаций Power Point
Презентация – это набор слайдов, содержащий информацию на
определенную тему и сопровождаемый необходимыми комментариями в
устной или печатной форме.
В пакет Microsoft Office входит программа для создания презентаций
174
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Power Point. Эта программа позволяет подготовить доклад для представления
результатов работы перед аудиторией.
Запуск программы:
 Пуск, Все Программы, Power Point;
 файл запуска – powerpnt.exe.
Элементы презентации:
 слайды – изображения, демонстрируемые на экране компьютера или с
помощью проектора, управляемого компьютером;
 заметки – прилагаемые к каждому слайду страницы заметок, на
которых находится уменьшенная копия слайда и отведено место для заметок
докладчика;
 выдачи – краткое содержание презентации по несколько слайдов на
одной странице, которое помогает следить за ходом презентации.
Этапы подготовки презентации:
1. Непосредственная разработка презентации, т.е. оформление каждого
слайда:
 сформулировать тему презентации;
 определить примерное количество слайдов и их структуру (не более
15-20 слайдов);
 продумать варианты оформления слайдов.
2. Подготовка раздаточного материала для слушателей.
3. Демонстрация презентации, т.е. процесс показа готовых слайдов,
который сопровождается пояснениями лектора.
На рисунке 22 представлено программное окно Power Point. Средняя
часть окна предназначена для отображения слайда, левее его находится панель
для отображения последовательности слайдов презентации или ее структуры,
а правее располагается панель «Области задач», вид которой зависит от
выполняемой пользователем операции.
175
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 22. Окно программы Power Point
Основные операции со слайдами:
 добавление нового слайда: меню Вставка-Создать слайд, выбрать
макет слайда;
 сортировка слайдов;
 удаление слайда: меню Правка-Удалить слайд (текущий).
Режимы просмотра презентации
Режим просмотра презентации выбирается с учетом выполняемых
операций (ввод текста, создание заметок, изменение последовательности
слайдов). Режимы просмотра изменяются в меню Вид:

режим Обычный используется для создания и редактирования
слайдов. Слайд можно просматривать как целиком, так и любыми
фрагментами в крупном плане. Для перехода от одного слайда к другому
используется полоса прокрутки, расположенная справа от окна вида слайда;

режим Сортировщик слайдов позволяет добавлять и удалять слайды,
а также изменять их порядок расположения в презентации. С помощью кнопок
панели инструментов Сортировщик слайдов можно установить анимационные
эффекты при смене слайдов и определить их параметры. Настройки эффектов
176
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
перехода можно применить как к одному слайду, так и ко всем слайдам
презентации;

режим Страницы заметок используется для подготовки заметок к
слайдам;

режим Показ слайдов – демонстрация презентации. В этом режиме
слайды по очереди выводятся на экран монитора.
3.5.2 Создание презентации
После запуска приложения Power Point пользователь имеет возможность
продолжить работу с существующей презентацией, выбирая команду
Открыть панели «Область задач», или приступить к созданию новой
презентации
(команда
Создать
презентацию).
В последнем случае
пользователю предоставляется четыре способа создания презентации с
помощью одной из команд панели «Область задач»:

«Новая презентация» - самостоятельное создание презентации;

«Из шаблона оформления» - с помощью шаблонов;

«Из мастера автосодержания» - с помощью мастера автосодержания;

«Из имеющейся презентации» - редактируя ранее созданную
презентацию.
Наибольшие
возможности
для
творчества
предоставляются
пользователю при самостоятельной разработке презентации. В этом случае он
самостоятельно создаёт каждый слайд с помощью панелей инструментов.
После выполнения команды «Из шаблона оформления» для облегчения
процесса
разработки
презентации
пользователю
предоставляется
возможность использования уже готовых шаблонов оформления слайдов,
цветовых схем и эффектов анимации, которые он может выбирать на панели
«Область задач».
Выбирая команду «Из мастера автосодержания», пользователь тем
самым запускает «Мастер автосодержания» (см. рис. 23).
177
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис 23. Окно «Мастера автосодержания»
Работа мастера состоит из пяти шагов:
1) на первом шаге «Начало» следует нажать кнопку Далее (на всех
шагах «Мастера автосодержания» после выбора нужного варианта следует
нажимать кнопку Далее);
2) на шаге «Вид презентации» пользователь выбирает вид презентации
(общий доклад, учебный курс, диплом и т.д.);
3) на третьем шаге «Стиль презентации» определяется способ показа
презентации (презентация на экране, презентация в Интернете и другое);
4) на четвертом шаге «Параметры
заголовок
презентации,
колонтитул,
презентации» определяются
необходимость
показа
даты
редактирования и номеров слайдов;
5) на пятом шаге «Завершение» следует нажать кнопку «Готово».
При использовании уже готовых презентаций пользователь создает
новую презентацию, редактируя имеющиеся в его распоряжении с помощью
панелей инструментов.
3.5.3 Оформление презентации
Приложение
возможности
по
Power
Point
предоставляет
художественному
пользователю
оформлению
большие
презентации.
При
178
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
определении фона слайдов он может использовать как стандартное
оформление, выполнив меню Формат-Оформление слайда и выбрав
понравившийся ему вариант, так и самостоятельно определить фон слайда с
помощью меню Формат-Фон. Вид окна Фон, открывающегося по этой
команде, приведен на рис. 24.
Рис 24. Окно «Фон»
Для определения типа фона следует нажать стрелку в группе Заливка
фона. В дальнейшем пользователь может:

задать конкретный цвет фона, выбрав из предлагаемых;

или выполнить команду «Другие цвета», выбрав желаемый цвет;

или с помощью команды Способы заливки определить сначала тип
фона, и затем конкретный фон.
Power Point позволяет использовать в качестве фона градиентную
заливку, узор, текстуру или заранее приготовленное изображение. По своему
усмотрению пользователь может использовать один и тот же фон для всех
слайдов презентации, нажав кнопку Применить ко всем, или же определить
для каждого слайда свой фон.
Вставка объектов на слайд
Основными объектами слайдов являются надписи, таблицы, диаграммы,
организационные диаграммы и рисунки. При создании слайда пользователь
179
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
может определить его содержание двумя способами. Первым является
использование шаблонов слайдов на панели «Область задач», содержащих
различные сочетания стандартных объектов. При использовании второго
пользователь сначала выбирает пустой слайд, а затем, выполняя команды,
размещает на нем необходимые объекты. Для вставки объекта на слайд
следует установить режим отображения «Обычный» и выбрать слайд для
редактирования.
Вставка надписи
Добавление надписи на слайд можно осуществить двумя способами:
меню Вставка-Надпись или щелчок мышью по кнопке Надпись панели
инструментов «Рисование».
Последовательности дальнейших действий не различаются между
собой:

расположите указатель мыши в точке на слайде, соответствующей
верхнему левому углу планируемой надписи;

нажмите на левую кнопку мыши и, не отпуская ее, переместите
указатель мыши в точку, соответствующую правому нижнему углу надписи;

отпустите левую кнопку мыши, текстовый курсор окажется внутри
рамки надписи;

введите текстовое содержание надписи.
Методы форматирования текста совершенно аналогичны тем, которые
были описаны при рассмотрении текстового редактора Word.
Вставка таблиц
Вставка таблицы может быть осуществлена с помощью меню ВставкаТаблица или нажатия кнопки Добавить таблицу панели инструментов
«Стандартная». Форматирование таблицы осуществляется с помощью вызова
контекстного меню (правая кнопка мыши). Для использования возможностей,
предусмотренных для работы с таблицами, в полном объеме следует
180
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
воспользоваться панелью «Таблицы и границы».
Вставка готового рисунка
Для добавления на слайд готового рисунка: меню Вставка-Рисунок и
определить источник рисунка:

«картинки» - позволяет вставить изображение из библиотеки
Microsoft ClipArt, которая содержит сотни рисунков;

«из
файла»
-
позволяет
вставить
изображение
из
файла,
находящегося на машинном носителе данных;

«со сканера» - позволяет отсканировать изображение и затем
вставить его на слайд.
Вставка диаграммы
Добавление на слайд диаграммы: меню Вставка-Диаграмма или щелчок
мышью по кнопке Вставить диаграмму. После выполнения этих действий на
слайде появится диаграмма и таблица данных. Работа с диаграммой –
изменение данных, надписей и т.д. - совершенно аналогично работе с
диаграммами Word и Excel.
Вставка организационной диаграммы
Организационная диаграмма используется в тех случаях, когда на слайде
презентации требуется изобразить иерархическое дерево какого-либо объекта,
например,
организации
организационной
или
диаграммы
файловой
следует
системы.
выполнить
Для
добавления
меню
Вставка-
Организационная диаграмма и выбрать подходящий тип. Редактирование
надписей фигур диаграммы осуществляется после щелчка мышью на них.
При работе с организационной диаграммой (после щелчка мыши на ней)
автоматически
появляется
вспомогательная
панель
инструментов
«Организационная диаграмма», с помощью которой может быть добавлена
новая фигура, выбран макет и стиль диаграммы или выбрана ее часть (рис.25).
Каждую из фигур диаграммы можно редактировать с помощью команд
181
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
контекстного меню, вызываемого щелчком правой кнопки мыши.
Для удаления любого из объектов слайда необходимо выделить его
щелчком левой клавиши мыши и нажать клавишу «Del» клавиатуры.
Рис 25. Организационная диаграмма
Использование анимационных и звуковых эффектов
Приложение Power Point позволяет использовать эффекты анимации для
привлечения внимание к нужному элементу слайда. Для назначения объекту
слайда того или иного эффекта следует:

выделить объект;

меню Настройка анимации или с помощью панели инструментов,
или с помощью контекстного меню;

в «Области задач» выбрать понравившийся эффект и установить его
параметры;

просмотреть установленный эффект с помощью кнопки Просмотр;

при необходимости откорректировать настройки анимационных
эффектов.
Пользователь может использовать при демонстрации презентации
звуковые эффекты, звуковое сопровождение и даже фрагменты фильмов.
Включение этих эффектов осуществляется с помощью меню Вставка-Фильмы
и звук.
182
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Внедрение гиперссылок
Программа Power Point позволяет связывать объекты слайда с другими
объектами других слайдов этой презентации, файлами, веб-страницами и т.д. с
помощью гиперссылок. Такая возможность позволяет с помощью щелчка
мышью по назначенному объекту переходить к показу другого слайда,
открывать необходимый файл или страницу Интернета во время показа
презентации.
Создание гиперссылки:

щелчок правой кнопки мыши на объекте (надпись, диаграмма и т.д.),
на котором будет осуществляться переход к другому объекту;

команда Гиперссылка, или же нажать кнопку Гиперссылка,
расположенную на панели инструментов «Стандартная»;

в появившемся окне Добавление гиперссылки выбрать объект и
указать путь к нему;

нажать на кнопку OK, после чего выделенный объект станет
гиперссылкой.
3.5.4 Демонстрация презентации
Перечислим четыре основных способа демонстрации презентации:
1) открыть презентацию, меню Показ слайдов-Начать показ;
2) открыть презентацию, нажать клавишу F5;
3) открыть презентацию, щелчок мышью на кнопке Показ слайдов (с
текущего слайда), расположенной в нижнем левом углу окна программы;
4) открыть презентацию и сохранить ее в формате "Демонстрация
Power Point" (расширение pps). Для этого необходимо: выбрать меню ФайлСохранить как и в поле Имя файла ввести имя для сохранения, а в поле Тип
файла
в
раскрывающемся
списке
выбрать
пункт
Демонстрация
PowerPoint(*.pps) и щелкнуть кнопку Сохранить, закрыть приложение Power
183
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Point. Открыть подготовленную презентацию с помощью программы
Проводник или иной подобной программы.
Для прекращения демонстрации презентации следует нажать на
клавиатуре клавишу "Esc".
3.6
Лекция №15: Технология создания информационных систем
План
3.6.1
3.6.2
3.6.3
3.6.4
Понятие информационной системы
Виды баз данных
Состав и функции систем управления базами данных
СУБД Microsoft Office Access
3.6.1 Понятие информационной системы
Базы данных - важнейшая составная часть информационных систем.
Информационные системы предназначены для хранения и обработки
больших объемов информации. Изначально такие системы существовали в
письменном виде. Для этого использовались различные картотеки, папки,
журналы, библиотечные каталоги и т.д. Любая информационная система
должна выполнять три основные функции: ввод данных, запросы по данным,
составление отчетов.
Ввод данных. Система должна предоставлять возможность накапливания
и упорядочивания данных. Необходимо обеспечить просмотр этих данных,
внесение в них изменений и дополнений с тем, чтобы поддерживать
актуальность информации.
Запросы по данным. В системе должна существовать возможность
находить и просматривать отдельные части накопленной информации.
184
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Составление отчетов. Время от времени возникает необходимость
обобщать и анализировать большую группу данных (или даже все данные)
информационной системы, представляя ее в виде документа.
Обслуживание информационных систем, реализованных в письменном
(бумажном) виде, сопряжено со многими трудностями: чем больше
информационная система, тем больше бумаги (карточек) и места требуется
для их хранения (в этом можно убедиться на примере библиотеки); много
времени тратится на поиск нужной информации. Сложности возникают при
обновлении, анализе и обработке данных.
Виды структур данных
В информатике совокупность взаимосвязанных данных называется
информационной структурой, или структурой данных. Каждая строка таблицы
- есть совокупность атрибутов объекта. Такую строку называют записью, а
столбец - полем записи.
Табличная организация данных называется также реляционной. Кроме
табличной структуры данных существуют другие виды структурной
организации данных.
Для иерархических структур характерна подчиненность объектов
нижнего уровня объектам верхнего уровня. Важно отметить, что в дереве,
между верхними и нижними объектами, задано отношение “один ко многим”.
Сетевую структуру данных можно представить в виде сети, есть два
уровня взаимосвязанных объектов, отношение между ними “многие ко
многим”.
Построение структуры данных происходит в следующем порядке:
•
определяются объекты описания;
•
определяются структуры этих объектов;
•
выбирается тип структуры, отображающий отношения между
объектами (табличная, иерархическая, сети);
•
строится конкретная информационная структура.
185
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.6.2 Виды баз данных
База
данных
-
это
реализованная
с
помощью
компьютера
информационная структура (модель), отражающая состояние объектов и их
отношения.
Поскольку основу любой базы данных составляет информационная
структура, базы данных делят на три типа: табличные (реляционные),
сетевые, иерархические.
Характеристики БД:
•
полнота - чем полнее база данных, тем вероятнее, что она
содержит нужную информацию (однако, не должно быть избыточной
информации);
•
правильная организация - чем лучше структурирована база
данных, тем легче в ней найти необходимые сведения;
•
актуальность - любая база данных может быть точной и полной,
если она постоянно обновляется, т.е. необходимо, чтобы база данных в
каждый
момент
времени
полностью
соответствовала
состоянию
отображаемого ею объекта;
•
удобство для использования - база данных должна быть проста и
удобна в использовании и иметь развитые методы доступа к любой части
информации.
Соответственно
возможностям
организации
реляционных,
иерархических и сетевых информационных структур, существуют и
аналогичные виды баз данных. В них данные представлены в формах,
адекватных соответствующим структурам. Однако иерархические и сетевые
базы данных являются гораздо менее распространенными, чем реляционные и
не могут быть реализованы с помощью наиболее популярных СУБД,
входящих в состав программного обеспечения ЭВМ, поэтому на них далее
останавливаться не будем.
186
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Реляционные базы данных
Наиболее распространенными в практике являются реляционные базы
данных. Название “реляционная” (в переводе с английского relation отношение) связано с тем, что каждая запись в таблице содержит
информацию, относящуюся только к одному конкретному объекту.
Для создания, ведения и осуществления возможности коллективного
пользования
базами
данных
используются
программные
средства,
называемые системами управления базами данных (СУБД).
3.6.3 Состав и функции систем управления базами данных
База данных предполагает наличие комплекса программных средств,
обслуживающих эту базу данных и позволяющих использовать содержащуюся
в ней информацию. Такие комплексы программ называют СУБД. СУБД - это
программная система, поддерживающая наполнение и манипулирование
данными, представляющими интерес для пользователей при решении
прикладных задач. СУБД является интерфейсом между базой данных и
прикладными задачами
Основные функции СУБД
1. Определение данных - определить, какая именно информация будет
храниться в базе данных, задать свойства данных, их тип (например, число
цифр или символов), а также указать, как эти данные связаны между собой. В
некоторых случаях есть возможность задавать форматы и критерии проверки
данных.
2. Обработка данных - данные могут обрабатываться самыми
различными способами. Можно выбирать любые поля, фильтровать и
сортировать данные. Можно объединять данные с другой, связанной с ними,
информацией и вычислять итоговые значения.
187
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. Управление данными - можно указать, кому разрешено знакомиться с
данными, корректировать их или добавлять новую информацию. Можно
также определять правила коллективного доступа.
Входящие в состав современных СУБД средства совместно выполняют
следующие функции:
• описание данных, их структуры (обычно описание данных и их
структуры происходит при инициировании новой базы данных или
добавлении к существующей базе новых разделов (отношений); описание
данных необходимо для контроля корректности использования данных, для
поддержания целостности базы данных);
•
первичный ввод, пополнение информации в базе данных;
•
удаление устаревшей информации из базы данных;
•
корректировку данных для поддержания их актуальности;
•
упорядочение (сортировку) данных по некоторым признакам;
•
поиск информации по некоторым признакам (для описания
запросов имеется специальный язык запросов, он обеспечивает также
интерфейс между базой данных и прикладными программами пользователей,
позволяет этим программам использовать базы данных);
•
подготовку и генерацию отчетов (средства подготовки отчетов
позволяют создавать и распечатывать сводки по заданным формам на основе
информации базы данных);
•
защиту информации и разграничение доступа пользователей к ней
(некоторые разделы базы данных могут быть закрыты для пользователя
совсем, открыты только для чтения или открыты для изменения; кроме того,
при многопользовательском режиме работы с базой данных необходимо,
чтобы изменения вносились корректно; для сохранения целостности данных
служит механизм трансакций при манипулировании данными - выполнение
манипуляций небольшими пакетами, результаты каждого из которых в случае
возникновения
некорректности
операций
“откатываются”
и
данные
возвращаются к исходному состоянию);
188
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•
резервное сохранение и восстановление базы данных, которое
позволяет восстановить утраченную при сбоях и авариях аппаратуры
информацию базы данных, а также накопить статистику работы пользователей
с базой данных;
•
поддержку интерфейса с пользователями, который обеспечивается
средствами ведения диалога (по мере развития и совершенствования СУБД
этот интерфейс становится все более дружественным; дружественность
существующих средств интерфейса предполагает
•
наличие развитой системы помощи (подсказки), к которой в любой
момент может обратиться пользователь, не прерывая сеанса работы с
компьютером и базой данных;
•
защиту
от
необдуманных
действий,
предупреждающую
пользователя и предотвращающую потерю информации в случае поспешных
или ошибочных команд;
•
наличие нескольких вариантов выполнения одних и тех же
действий, из которых пользователь может выбрать наиболее удобные для
себя, соответствующие его подготовке, квалификации, привычкам;
•
тщательно продуманную систему ведения человеко-машинного
диалога, отображение информации на дисплее, использование клавиш
клавиатуры).
В настоящее время выделяют пять уровней проблематики систем
управления базами данных:
•
реляционные базы данных, 1970 - 90 гг.;
•
объектно-ориентированные базы данных, 1980 - 90 гг.;
•
интеллектуальные базы данных, 1985 - 90 гг.;
•
распределенные базы данных, начало 1990 гг.;
•
базы данных мультимедиа и виртуальной реальности настоящего
времени.
Широкое
распространение
получили
СУБД
для
персональных
компьютеров такие, как ACCESS (входит в состав MS Office), Lotus, Oracle.
189
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.6.4 СУБД Microsoft Access
Access - в переводе с английского означает “доступ”. MS Access - это
функционально полная реляционная СУБД. Популярность СУБД Microsoft
Access обусловлена следующими причинами:
•
Access является одной из самых легкодоступных и понятных
систем, как для профессионалов, так и для начинающих пользователей,
позволяющая быстро освоить основные принципы работы с базами данных;
•
система имеет полностью русифицированную версию;
•
полная интегрированность с пакетами Microsoft Office: Word,
Excel, Power Point, Mail;
•
идеология
Windows
позволяет
представлять
информацию
красочно и наглядно;
•
возможность использования OLE технологии, что позволяет
установить связь с объектами другого приложения или внедрить какие-либо
объекты в базу данных Access;
•
технология WYSIWIG позволяет пользователю постоянно видеть
все результаты своих действий;
•
широко и наглядно представлена справочная система;
•
существует
набор
“мастеров”
по
разработке
объектов,
облегчающий создание таблиц, форм и отчетов.
Запустить систему Access можно несколькими способами:
•
запуск с помощью главного меню в ОС WINDOWS ;
•
запуск с помощью ярлыка на панели инструментов.
190
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
После запуска системы появится главное окно Access, рис.26. Ниже
приведены основные элементы главного окна Access.
Рис. 26. Экран СУБД Access
В строке заголовка отображается имя активной в данный момент
программы. Строка заголовка главного окна Access всегда ото бражает имя
программы Microsoft Access.
Пиктограмма системного меню - условная кнопка в верхнем левом углу
главного окна практически любого приложения. После щелчка на этой
пиктограмме появляется меню, которое позволяет перемещать, разворачивать,
сворачивать или закрывать окно текущего приложения и изменять его
размеры. При двойном щелчке на пиктограмме системного меню работа
приложения завершается.
Полоса меню содержит названия
активизируется
любое
из
этих
нескольких
названий,
на
подменю. Когда
экране
появляется
соответствующее подменю. Перечень подменю на полосе Access, и их
содержание изменяются в зависимости от режима работы системы.
Панель инструментов - это группа пиктограмм, расположенных
непосредственно под полосой меню. Главное ее назначение - ускоренный
вызов команд меню. Кнопки панели инструментов тоже могут изменяться в
191
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
зависимости от выполняемых операций. Можно изменять размер панели
инструментов и передвигать ее по экрану. Также можно отобразить, спрятать,
создать
новую панель
инструментов
или настроить любую панель
инструментов.
В левой части строки состояния отображается информация о том, что вы
делаете в настоящее время.
Окно базы данных появляется при открытой базе данных. Окно базы
данных используется для открытия объектов, содержащихся в базе данных,
таких как таблицы, запросы, отчеты, формы, макросы и модули. В строке
заголовка окна базы данных также отображается имя открытой базы данных.
С помощью вкладки объектов можно выбрать тип нужного объекта
(таблицу, запрос, отчет, форму, макрос, модуль). При открытии окна базы
данных всегда активизируется
вкладка-таблица и выводится список
доступных таблиц базы данных. Для выбора вкладки других объектов базы
данных нужно щелкнуть по ней мышью.
Условные кнопки, расположенные вдоль правого края окна базы
данных, используются для работы с текущим объектом базы данных. Они
позволяют создавать, открывать или изменять объекты базы данных.
К основным объектам Access относятся таблицы, запросы, формы,
отчеты, макросы и модули.
Таблица - это объект, который определяется и используется для
хранения данных. Каждая таблица включает информацию об объекте
определенного типа. Как уже известно, таблица содержит поля (столбцы) и
записи (строки). Работать с таблицей можно в двух основных режимах: в
режиме конструктора и в режиме таблицы.
В режиме конструктора задается структура таблицы, т.е. определяются
типы, свойства полей, их число и названия (заголовки столбцов). Он
используется, если нужно изменить структуру таблицы, а не хранящиеся в ней
данные. В этом режиме каждая строка верхней панели окна соответствует
одному из полей определяемой таблицы.
192
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Режим таблицы используется для просмотра, добавления, изменения,
простейшей сортировки или удаления данных. Чтобы перейти в режим
таблицы, надо дважды щелкнуть мышью по имени нужной таблицы в окне
базы данных. Из режима конструктора перейти в режим таблицы можно,
щелкнув по кнопке таблицы на панели инструментов.
В режиме конструктора и в режиме таблицы перемещение между
полями осуществляется с помощью клавиши ТАВ, а также вверх или вниз по
записям с помощью клавиш, но в большинстве случаев пользоваться мышью
гораздо удобнее.
Вследствие того, что в таблицах, как правило, содержится большое
количество записей, размещение всех их на экране невозможно. Поэтому для
перемещения по таблице используют полосы прокрутки, расположенные в
нижней и правой части окна. Левее нижней полосы прокрутки выводится
номер текущей записи и общее число записей таблицы. Для перехода к
записям с нужным номером необходимо активизировать поле Номера записи,
щелкнув по нему, или нажать клавишу F5, после чего набрать на клавиатуре
новый номер записи и подтвердить ввод.
Запрос - это объект, который позволяет пользователю получить нужные
данные из одной или нескольких таблиц. Можно создать запросы на выбор,
обновление, удаление или на добавление данных. С помощью запросов можно
создавать новые таблицы, используя данные уже существующих одной или
нескольких таблиц.
Работать с запросами можно в двух основных режимах: в режиме
конструктора и в режиме таблицы.
В режиме конструктора формируется вопрос к базе данных.
Форма - это объект, в основном, предназначенный для удобного ввода
отображения данных. Надо отметить, что в отличие от таблиц, в формах не
содержится информации баз данных (как это может показаться на первый
взгляд). Форма - это всего лишь формат (бланк) показа данных на экране
компьютера. Формы могут строиться только на основе таблиц или запросов.
193
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Построение форм на основе запросов позволяет представлять в них
информацию из нескольких таблиц.
В форму могут быть внедрены рисунки, диаграммы, аудио (звук) и
видео (изображение).
Режимы работы с формой:
•
режим формы используется для просмотра и редактирования
данных; предоставляет дружественную среду для работы с данными и
удобный дизайн их представления на экране;
•
режим конструктора форм необходим, если необходимо изменить
определение
формы (структуру или шаблон формы, а не представленные в ней
данные), надо открыть форму в режиме конструктора;
•
режим таблицы позволяет увидеть таблицу, включающую все поля
формы; чтобы переключиться в этот режим при работе с формой, надо нажать
кнопку таблицы на панели инструментов.
Отчет - это объект, предназначенный для создания документа, который
впоследствии может быть распечатан или включен в документ другого
приложения. Отчеты, как и формы, могут создаваться на основе запросов и
таблиц, но не позволяют вводить данные.
Режимы работы с отчетом:
Режим предварительного просмотра позволяет увидеть отчет таким,
каким он будет воплощен при печати. Для того чтобы открыть отчет в режиме
предварительного просмотра, надо
•
щелкнуть по вкладке Отчеты,
•
кнопкой выбрать необходимый отчет в окне базы данных;
•
щелкнуть по кнопке Просмотра.
Режим конструктора предназначен для изменения шаблона (структуры
отчета).
Завершив работу с Access можно несколькими способами:
194
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
•
двойным щелчком мыши на пиктограмме системного меню в
строке заголовка главного окна Access;
•
из меню Access выбором пункта Файл Выход,
•
нажатием комбинации клавиш Alt + F4.
3.7 Лекция №16: Обзор MS Office 2007
План
3.7.1
3.7.2
3.7.3
3.7.4
3.7.5
3.7.6
3.7.7
3.7.8
3.7.9
Обзор MS Office Word 2007
Обзор MS Office Excel 2007
Обзор MS Office PowerPoint 2007
Обзор MS Office Access 2007
Обзор MS Office Outlook 2007
Обзор MS Office Groove 2007
Обзор MS Office OneNote 2007
Обзор MS Office Publisher 2007
Обзор MS Office InfoPath 2007
Пакет MS Office версии 2007 года значительно отличается от
предыдущих версий. Во-первых, это новый пользовательский интерфейс,
содержащий только те инструменты, которые необходимы в данный
конкретный момент времени. Кроме того, улучшена интеграция между
приложениями, предлагается поддержка множества форматов файлов, таких
как XPS и PDF.
3.7.1 Обзор MS Office Word 2007
Открыв программу MS Word выпуска 2007 можно увидеть, что многие
программные элементы сильно изменились. Меню и панель инструментов
заменены Лентой (от англ. ribbon – лента), которая содержит вкладки для
доступа к наиболее часто используемым функциям (рис.27).
195
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис 27. Вид окна программы MS Word 2007
В левом нижнем углу окна (рис.28) размещена информация о номере
страницы, количестве слов и т.п. На панели языка можно выбрать язык и
средства проверки правописания.
Рис 28. Вид окна программы MS Word 2007. Масштаб 10%
Далее находятся небольшая панель
«Ярлыки режимов просмотра»
(ранее она находилась слева) и полоса масштаба (рис.29).
196
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис 29. Полоса масштаба
Теперь для изменения масштаба документа достаточно переместить
«бегунок» указателем мыши либо нажав на кнопки «+» или «-».
Итак,
главный элемент пользовательского интерфейса Microsoft
Office 2007 представляет собой Ленту, которая идет вдоль верхней части окна
каждого приложения, вместо традиционных меню и панелей инструментов.
Команда меню «Файл» (рис.30) преобразовалось в
Office
кнопку-логотип
в левом верхнем углу экрана.
Рис 30. Вид окна программы MS Word 2007 с развернутой кнопкой «Office»
Панель быстрого доступа (рис.31) совмещена с кнопкой «Office».
Размещена она на строке заголовка и ограничена несколькими функциями:
сохранение, откат действия и т.п.
197
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис 31. Панель быстрого доступа
Строка меню (рис.32) по умолчанию в MS Word 2007 содержит
следующие разделы: «Главная», «Вставка», «Разметка страницы», «Ссылки»,
«Рассылки», «Рецензирование», «Вид».
Рис 32. Строка меню
В главном меню представлены настройки форматирования текста.
Появилось много новых стилей, ими стало удобнее пользоваться: просмотр
выбранного стиля осуществляется при наведении курсора на выбранный
стиль. При этом весь текущий абзац изменится в стиле оформления. Возможно
создать собственного стиля.
Меню «Вставка» (рис.33) - один из самых востребованных разделов при
создании документа с таблицами, диаграммами, изображениями и т.п.
Рис. 33. Вид меню вкладки «Вставка»
Меню «Разметка страницы» (рис.34) содержит разделы, позволяющие
198
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
изменить оформление документа: задать тему, параметры страницы, её фон,
параметры абзацев.
Рис. 34. Вид меню вкладки «Разметка страницы»
Меню «Ссылки» включает в себя такие разделы (рис.35), как
оглавление, сноски, ссылки и списки литературы, названия, предметный
указатель и другие. Данный пункт меню будет очень полезен для написания
рефератов, курсовых, дипломных и других работ.
Рис. 35. Вид меню вкладки «Ссылки»
Вкладка «Рассылки» (рис.36) содержит в себе инструменты для создания
199
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
конвертов, наклеек, может произвести слияние, а также вставить поля в
документ.
Рис. 36. Вид меню вкладки «Рассылки»
Раздел «Правописание» (рис.37) теперь можно отыскать на вкладке
«Рецензирование», там же находится встроенный словарь и инструмент
«Тезаурус», который подбирает синонимы для выделенного слова. Также в
этой вкладке можно создать примечание, сделать исправления и выноски,
принять изменения в документе и защитить документ от редактирования.
Рис. 37. Вид меню вкладки «Рецензирование»
Меню «Вид» (рис.38) содержит в себе такие пункты, как режимы
200
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
просмотра документа, масштаб, окно и другие. Они не претерпели изменения,
но их использование упростилось.
Рис. 38. Меню вкладки «Вид»
Сохранение документов. В новой версии MS Word форматы
сохранения разделены на два типа (рис.39): для Word 2007 и для предыдущих
версий. Если создаётся документ для дальнейшего использования в
MS Office Word 97-2003, то нужно выбрать формат «*.doc» либо «*.dot». Для
MS Office Word 2007 базовым форматом сохранения стал «*.docx». Так как, в
основе данного формата лежит использование стандарта сжатия ZIP, то при
сохранении документ уменьшится в размере. Так, файл, сохранённый с
расширением «*.doc» и имеющий размер в 300 Кб, при сохранении в формате
«*.docx» станет размером около 100 Кб.
201
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 39. Выбор формата сохранения документа
Кроме формата сохранения «*.docx», появилась разновидность для
файлов с макросами - «*.docm». Так как документы с макросами часто могут
содержать вредоносный код, этот формат предупредит внимательного
пользователя.
3.7.2 Обзор MS Office Excel 2007
Новый интерфейс появился во всех основных приложениях. И
MS Office Excel 2007 не исключение. Панель вкладок (рис.40) отличается от
той, что открывается в MS Word: отсутствует вкладка «Рассылки», появилась
вкладка – «Данные».
202
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 40. Вид окна программы MS Excel
MS Excel 2007 позволяет создавать листы, которые содержат около
одного миллиона строк и шестнадцати тысяч столбцов.
Вкладка «Главная» (рис.41) содержит самые основные функции
электронной таблицы: буфер обмена, шрифт, выравнивание, число, стили,
ячейки и редактирование.
Рис. 41. Вид меню вкладки «Главная»
Форматирование ячеек стало очень удобно - все нужные кнопки
вынесены разработчиками на Ленту. Пункт «Стили» включает в себя
203
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
разнообразные стили, с помощью которых можно изменить форматирование
не только таблицы, но и каждой ячейки.
Команда «Условное форматирование» (рис.42) предоставляет большие
возможности по форматированию: цветовые шкалы, наборы значков и многое
другое.
Рис. 42. Вид окна с открытой командой «Условное форматирование»
В пункте «Редактирование» присутствует функция подсчёта суммы,
среднего значения, максимума или минимума, можно задать сортировку и
фильтры.
Следующая вкладка носит название - «Вставка» (рис.43).
Рис. 43. Вид окна с открытой вкладкой «Вставка»
Теперь при работе с диаграммами появляется новая вкладка «Работа с
204
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
диаграммами» (рис. 44), которая видна, пока на листе есть диаграмма и
исчезает, если все диаграммы удалить.
Рис. 44. Работа с диаграммами
Новая вкладка «Формулы» (рис.45) также вынесена на панель Ленты.
Теперь все формулы перед глазами и можно обойтись без мастера функций.
Однако эта функция сохранена – вызов окна мастера функций осуществляется
кнопкой «Вставить функцию».
Рис. 45. Вид окна с открытой вкладкой «Формулы»
205
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Надо
отметить,
что
MS
Excl 2007 функционально
подвергся
наименьшим изменениям, но стал более красочен, производителен и удобен в
работе.
3.7.3 Обзор MS Office PowerPoint 2007
MS PowerPoint – программы для создания презентаций. После открытия
рабочего окна программы открывается Лента, как и в предыдущих
рассмотренных приложениях. Новый интерфейс очень удобен и лаконичен
(рис.46).
Рис. 46. Вид окна программы MS PowerPoint
Для создания нового слайда нужно выбрать кнопку
, которая
находится на вкладке «Главная»: при нажатии на нее появляется выпадающее
меню с макетами слайдов (рис.47). С помощью кнопки «Макет» можно легко
изменить структуру слайда.
206
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис 47. Вид меню вкладки «Главная»
Также легко решаются проблемы по изменению, как самого шрифта, так
и его размера (рис.48).
Рис. 48. Изменение шрифта
Команда «Рисование» (рис.49) предоставляет пользователю широкие
возможности по созданию и трансформации изображения.
207
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 49. Меню команды «Рисование»
Выбрав любую фигуру и разместив её на слайде, нужно выбрать пункт
«Экспресс-стили» (рис. 50). Выбор стилей оформления широк - от обычных
цветов до оформления в стиле 3D.
Рис.50. Меню команды «Рисование». Виды стилей оформления
Для вставки видеороликов и звуков существуют специальные кнопки.
208
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Добавлен инструмент SmartArt, содержащий в своем меню грандиозное
количество списков, схем, циклов и т.п.
Новый MS PowerPoint 2007 предлагает пользователям мастер для работы
с фотографиями, а с помощью кнопки «Фотоальбом» можно создать
прекрасную презентацию с большим количеством рисунков.
Изменения в новой версии не коснулись средств анимации, но
расположения инструментов и
настройки изменились – теперь они
расположены на панели Ленты (рис.51).
Рис.50. Вид мню вкладки «Анимация»
Функция предварительного просмотра стала еще удобней - она
осуществляется наведением курсора на требуемый компонент.
3.7.4 Обзор MS Office Access 2007
MS Office Access 2007 – инструмент для создания баз данных. Новая
версия программы открывается окном, в котором предлагаются имеющиеся
шаблоны (рис.51).
209
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис.51. Вид окна программы MS Access
После создания новой базы данных
пользователя интерфейс (рис.52).
появляется привычный для
Рис. 52. Вид окна программы MS Access c созданной базой данных
Основные функции и инструменты также расположены на панели
Ленты. Кроме того, в данном приложении присутствует совместимость
210
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
данных, в частности, контактов, с Office Outlook 2007 и Office Excel 2007.
Благодаря этим функциям пользователь может осуществлять фильтрацию и
поиск требуемых данных.
В Access 2007 присутствует возможность одновременного создания и
просмотра форм, что существенно уменьшает время на форматирование,
например. Все удаляемые данные не теряются, а хранятся в промежуточной
корзине, откуда могут быть восстановлены.
В новом Access 2007 присутствует связь данных с MS Office Excel, с
узлами
Office SharePoint Server и
Microsoft SQL Server.
В
новых
многозадачных полях теперь можно разместить любой документ – от
изображения до электронной таблицы.
3.7.5 Обзор MS Office Outlook 2007
Новые возможности Outlook 2007 (рис.53). И главная из них – это
безопасность.
Рис.53. Вид окна программы MS Outlook 2007
211
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В новом Outlook 2007 доработан спам-фильтр, опасные ссылки
автоматически отключатся,
при получении подозрительных сообщений
программа оповестит пользователя об опасности. Появилась возможность
передачи информации на мобильные телефоны. Кроме текстов и графики
можно передать сведения о встречах, контактах, задачах (которые будут
преобразованы в текстовое сообщение).
3.7.6 Обзор MS Office Groove 2007
MS Office Groove 2007 предназначен для совместной работы
пользователей над различными проектами (рис. 54).
Рис. 54. Вид окна программы MS Groove 2007
Изменения и доработки, вносимые одним из пользователей, при загрузке
Groove 2007 обновляются у других участников проекта.
3.7.7 Обзор MS Office OneNote 2007
MS Office OneNote 2007 – электронная записная книжка, помогающая
организовать работу с текстами, изображениями, звуком и видео (рис.55).
212
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 55. Вид окна программы MS OneNote 2007
Новые функции
MS Office OneNote 2007 – это быстрый поиск
информации, возможность ввода гиперссылок для
перехода на другие
страницы, синхронизация задач с Office Outlook 2007 и с мобильными
устройствами, совместный просмотр и редактирование заметок.
3.7.8 Обзор MS Office Publisher 2007
MS Office Publisher 2007- это приложение предназначено для создания
различной продукции – от визиток до календарей и почетных грамот (рис.56).
Рис. 56. Вид окна программы Publisher 2007
213
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В программе имеется большое количество различных шаблонов по
каждому разделу. По сравнению с предыдущей версией доработана
возможность создания документа, основанная на слиянии графики и текста из
разных источников.
3.7.9 Обзор MS Office InfoPath 2007
MS Office InfoPath 2007 - это инструмент для заполнения различных
форм, ведения сбора и учёта информации, управление данными и т.п. (рис.57).
Рис. 57. Вид окна программы InfoPath 2007
Созданные
формы затем могут быть преобразованы, например, в
сообщения MS Office Outlook 2007. Полученную
из
Outlook 2007
информацию можно сохранить и не только в InfoPath, но и в MS Excel.
214
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.8
Лекция №17: Программные средства создания
графических изображений
План
3.8.1
3.8.2
3.8.3
Типы компьютерных изображений
Оконный интерфейс Corel Draw
Типы объектов и инструменты программы Corel Draw
Для создания графических изображений используются графические
редакторы, которые различаются по типу обрабатываемых компьютерных
изображений.
3.8.1 Типы компьютерных изображений
Растровые изображения формируются в процессе преобразования
графической информации из аналоговой формы в цифровую. Растровые
изображения состоят из множества точек различного цвета, называемых
пикселями. Каждый пиксель имеет определенное положение и цвет. Пиксель –
это минимальный участок изображения, цвет которого можно задать
независимым образом.
Качество растровых изображений зависит от размера изображения
(количества пикселей по горизонтали и вертикали) и количества цветов,
которые можно задать для каждого пикселя. Растровые изображения
получаются
при
сканировании
изображений,
а
также
фото-
и
видеоизображения.
Векторные изображения состоят из отдельных объектов (точка, линия,
окружность, прямоугольник и др.), форму которых можно описать с помощью
математических формул. Например, точка задается двумя координатами,
линия – координатами начала и конца, окружность – координатами центра и
215
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
радиуса. Векторная графика является оптимальным средством хранения
высокоточных графических объектов.
Различия между растровыми и векторными изображениями:
 файлы растровых изображений имеют больший размер, чем файлы
векторных изображений;
 растровые изображения очень чувствительны к масштабированию, а
векторные изображения легко масштабировать без потери качества;
 в растровых изображениях более простая технология редактирования;
 векторные изображения можно размещать на нескольких слоях, что
позволяет создавать более сложные эффекты.
Одной из наиболее популярных программ для работы с векторными
изображениями является Corel Draw, разработанная канадской компанией
Corel Corporation. Эта программа для создания и редактирования графических
изображений (иллюстраций, заголовков, логотипов и др.).
Запуск программы: Пуск, Все Программы, Corel Draw, Corel Draw или
файл запуска – CorelDraw.exe.
3.8.2 Оконный интерфейс Corel Draw
Основные операции с файлами Corel Draw выполняются аналогично
операциям с файлами Word и Excel. При сохранении файлу по умолчанию
присваивается имя Рисунок1 и расширение cdr.
На рисунке 58 представлен внешний вид программного окна Corel Draw.
216
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 58. Окно программы Corel Draw
Элементы окна программы Corel Draw незначительно отличаются от
элементов окна программ Word и Excel. Помимо графической панели
инструментов и палитры цветов, присущих графическим редакторам, в
программе Corel Draw присутствует оригинальная панель свойств, которая
отсутствует в программах пакета Microsoft Office.
В таблице 18 представлены названия, расположение и назначение
элементов программного окна Corel Draw.
Таблица 18.
Элементы окна программы Corel Draw
Элемент окна
заголовок
Расположение
вверху окна
строка меню
панель инструментов
под строкой заголовка
под строкой меню
панель свойств
под панелью
инструментов
панель графики
слева окна
линейки
(горизонтальная и
вертикальная)
строка состояния
сверху и слева окна
внизу окна
Назначение
отображает название программы и имя
редактируемого файла (Рисунок 1, 2… - по
умолчанию)
для выполнения команд приложения
для выполнения команд приложения (вызов:
меню щелчок правой кнопкой в области
панелей, выбрать панель)
для отображения информации о выделенном
объекте или инструменте и выполнения
операций над выделенным объектом
набор инструментов для создания
изображения
определяют позиции, размеры объектов и
расстояние между ними
отображение информации о выделенном
объекте и назначении команд и инструментов
217
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
цветовая палитра
справа окна
полосы прокрутки
(вертикальная и
горизонтальная)
навигатор (счетчик
страниц)
справа и внизу окна
рабочая область (окно
иллюстрации)
страница иллюстрации
(область печати)
для выбора цвета контура (правой кнопкой) и
заливки (левой кнопкой) объекта
для просмотра содержимого окна
слева от
горизонтальной
полосы прокрутки
внутри окна
для работы с многостраничными документами
в центре окна
иллюстрации
для вывода изображения на печать
для создания и обработки изображений
3.8.3 Типы объектов и инструменты программы Corel Draw
Для выравнивания объектов в иллюстрации используются сетка и
направляющие.
Направляющие
–
это
невидимые
при печати линии.
Бывают
горизонтальные, вертикальные и наклонные. Сетка состоит из набора узлов,
относительно которых выравниваются объекты.
Сетка и направляющие помогают точно позиционировать объекты на
рабочем поле. Если объекты оказываются на небольшом расстоянии от
направляющей, то они автоматически выравниваются по этой линии.
Направляющие используются для выравнивания отдельных объектов, а сетка
– для выравнивания всех объектов в иллюстрации.
Включение режима привязки к направляющим и сетке: меню ПоказатьЗакрепить за направляющими, Закрепить за сеткой.
Векторные
изображения
состоят
из
объектов,
обладающих
определенными свойствами. Свойствами объектов являются заливка, размер,
цвет контура, позиция на странице и т.д. При создании векторного
изображения, сначала необходимо определить из каких объектов оно будет
состоять.
На панели графики расположены инструменты для создания различных
типов объектов иллюстрации, выполнения операций обработки объектов, а
также назначения объектам некоторых эффектов.
218
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Инструменты панели графика для создания объектов:
1. Инструмент Свободная рука.
Используется для создания прямых и кривых линий. Прямая линия
задается двумя узлами. Кривая линия имеет несколько узлов.
2. Инструмент Безье.
Позволяет создавать более гладкие кривые, состоящие из сегментов,
соединяющих отдельные узлы.
3. Инструмент Живопись.
Этот инструмент позволяет создавать объекты из кривых с варьируемой
толщиной, эффект распыления и рисование мазками кисти.
4. Инструмент Размер.
Используется для создания размерных линий. Размерные линии бывают:
горизонтальные, вертикальные, наклонные, угловой размер, выносные линии.
5. Инструменты Прямоугольник и Эллипс.
Используются для создания прямоугольников и эллипсов.
6. Инструмент Полигон.
Используется для создания многоугольников. Многоугольники бывают:
простые, звездчатые и выпуклые.
7. Инструмент Спираль.
Используется для создания спирали. Бывает симметричная – расстояние
между витками постоянно и логарифмическая – расстояние между витками
увеличивается от цента к краю.
8. Инструмент Миллиметровка.
Используется для разлиновки бумаги.
9. Инструмент Текст.
Используется для создания текста. Текст может быть фигурный и
простой.
Фигурный текст используется в относительно небольших по размеру
фрагментах текста, для заголовков, названий. К этому тексту можно
применять эффекты. Создание: с помощью инструмента Текст щелкнуть
219
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мышью в рабочем поле и ввести текст.
Простой текст создается в рамках и используется для больших блоков
текста. Этот текст можно форматировать.
Простой текст преобразуется в фигурный и наоборот: выделить текст,
меню Текст-Преобразовать.
Инструменты панели графика для преобразования объектов:
1. Указатель - выделение объектов. Для выделения щелкнуть мышью
по объекту или растянуть рамку выделения вокруг объектов. Все изменения
производятся на выделенном объекте. Например, перетаскивание бокового
маркера – изменение размеров объекта по горизонтали или вертикали,
перетаскивание углового маркера – изменение размера объекта по вертикали и
горизонтали
одновременно.
После
двойного
щелчка
по
объекту
перетаскивание бокового маркера приводит к скосу объекта по вертикали или
горизонтали, перетаскивание углового маркера – к повороту объекта.
2. Форма - редактирование объектов, изменение формы объектов. Для
изменения объектов мышью потянуть контур объекта.
3. Нож – разделение объектов на отдельные объекты. Для разделения
объекта по прямой линии – щелкнуть мышью по контуру объекта с одной и с
другой стороны, по кривой – протянуть мышь от контура с одной стороны до
контура с другой стороны.
4. Ластик – стирание фрагмента или всего объекта. Для удаления
выделить объект и протянуть мышью по объекту.
5. Масштаб – изменение масштаба отображения изображения (не
влияет на физический размер объектов).
6. Контур – изменение параметров контура объекта. Контур - это
линия, ограничивающая объект. Параметры контура: толщина линии, цвет
линии, тип линии, для незамкнутых – форма концов линии, для замкнутых –
форма углов.
220
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Инструменты для придания объектам эффектов:
1. Интерактивный контур. С помощью этого инструмента можно
добавить к объектам контурные линии. Контурные линии могут располагаться
внутри объекта, к центру или снаружи. Контурные объекты вместе с
исходным объектом образуют контурную группу и связаны между собой. При
изменении или перемещении исходного объекта автоматически изменяется
вся контурная группа.
2. Интерактивное перетекание. Перетекание состоит в том, что один
объект преобразуется в другой через последовательность промежуточных
фигур, количество которых определяется пользователем.
3. Интерактивное искажение. Построение: протянуть мышь от
объекта.
4. Интерактивная оболочка. Эта функция позволяет изменить форму
объекта в соответствии с формой выбранной оболочки.
5. Интерактивная прозрачность. Эффект прозрачности позволяет
видеть нижележащие объекты сквозь другой объект.
6. Интерактивное выдавливание. Эффект выдавливания – это
придание объектам объемного вида.
7. Интерактивная тень.
Заливка объектов
Инструмент Заливка позволяет задать объектам параметры заливки.
Цвета в изображении формируются на основе цветовых моделей.
Цветовая модель – способ представления цвета. Цвета одной цветовой модели
отличаются от цветов другой.
Модели создания цвета:
 RGB-модель получается путем соединения разных цветов. Основные
цвета в этой модели – красный (R), зеленый (G), синий (B).
 CMYK. Основные цвета – бирюзовый (C), пурпурный (M), желтый
(Y), черный (B).
221
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
 CMY. Отличается от CMYK отсутствием базового черного цвета.
 HSB-модель
наиболее точно соответствует восприятию цвета
человеческим глазом. Компоненты этой модели – цвет (H), контрастность (S),
яркость (B).
 HLS. Компоненты этой модели – цвет (H), контрастность (S),
интенсивность (L).
 YIQ. Компоненты – яркость (Y) и два цвета (I,Q).
 Lab. Компоненты – яркость (L) и два цвета (a,b).
 Оттенки серого.
Виды заливок:
1. Однородная заливка – сплошная заливка одним цветом.
2. Градиентная заливка – это заливка, в которой используется
постепенный (пошаговый) переход от одного цвета к другому по линейной,
радиальной, конической и прямоугольной траекториям. От траектории зависит
тип градиентной заливки. Типы градиентной заливки: линейная, радиальная,
коническая и квадратная.
3. Заливка узором – это специальная заливка, в которой один
симметричный рисунок повторяется много раз и занимает все имеющееся
пространство. Типы заливки узором: двухцветный узор, полноцветный узор,
картинка.
4. Текстурная заливка – это состоящая из разнородных фрагментов
заливка, которую можно использовать для придания натурального вида
объектам, имитирует природные материалы.
5. Заливка узором PostScript – это особый тип заливки текстурой.
Преобразование объектов и дополнительные эффекты
С помощью операции преобразования объектов можно изменить
положение объекта на Странице иллюстрации, повернуть объекты на какой-то
угол, изменить масштаб и размер объектов, наклонить объекты.
К построенным объектам в иллюстрации можно добавить эффекты,
222
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
которые значительно изменят внешний вид объектов.
Эффекты:
1. Размещение текста вдоль пути - этот эффект рекомендуется
использовать при оформлении логотипа. Текст можно разместить вдоль
абриса любого объекта, кроме текста.
2. Добавление перспективы. Перспектива – это кажущееся изменение
величины объекта, обусловленное отдаленностью от точки наблюдения.
3. Объединение
объектов.
Функция
объединения служит для
объединения нескольких объектов в один комбинированный объект. При
объединении пересекающихся объектов совпадающие области удаляются.
4. Соединение объектов. При соединении пересекающиеся объекты
образуют объект-кривую с общим контуром.
5. Пересечение объектов. В результате пересечения создается новый
объект, который содержит пересекающиеся области двух объектов.
6. Обрезка объектов. Эта операция состоит в удалении из объекта,
выделенного последним, тех областей, которые пересекаются с областями
объекта, выделенного первым.
7. Линзы – это специальный эффект для объекта, имеющего замкнутый
контур, под которым расположены другие объекты. В качестве линзы можно
использовать любой объект, имеющий замкнутый контур. В результате
применения этого эффекта объекту присваиваются особые свойства, от
которых зависит вид объектов, расположенных за ним.
Линзы
бывают:
яркость,
сложение
цветов,
цветовой
фильтр,
пользовательская палитра, рыбий глаз, температурная карта, обратить,
увеличение, оттенки, прозрачность, каркас.
Дубли и клоны. Многослойная структура графического
изображения
Дубль – это копия объекта, не связанная с ним. Клон – это копия
оригинала, связанная с ним. Можно создать любое количество клонов. Клону
назначаются те же атрибуты, что и исходному объекту. При изменении
223
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
атрибутов исходного объекта соответствующим образом изменяются
атрибуты клона. При изменении атрибутов клона разрывается связь с
исходным объектом по этим атрибутам.
Объекты векторного изображения можно размещать на нескольких
слоях. Порядок размещения объектов и слоев зависит от того, в какой
очередности объекты или слои были созданы. Объекты или слои, созданные
первыми, занимают нижнюю позицию, а последними – верхнюю позицию.
Менеджер
объектов
(меню
Инструменты-Менеджер
объектов)
показывает иерархическую структуру объектов, слоев, страниц активного
документа и позволяет выполнять операции с объектами и слоями. Окно
менеджера объектов связано с окном документа, результаты операций с
объектами в рабочей области отображаются в диспетчере и наоборот.
По умолчанию любой новый документ состоит из четырех слоев. При
работе с документом можно создать новые слои, на которых разместить
объекты.
Основные
слои:
слой
направляющие
–
для
размещения
направляющих линий, слой Сетка – для размещения сетки, слой Рабочий стол
– для работы с многостраничными документами и слой 1 – для размещения
объектов.
В менеджере объектов можно создавать новые слои, изменять порядок
расположения объектов и слоев, перемещать объекты на другой слой, удалять
слои, изменять атрибуты объектов и слоев.
224
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4 Раздел. Сетевые технологии
4.1 Лекция №18: Компьютерные коммуникации
План
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
Классификация компьютерных сетей
Топология сети
Сетевые протоколы
Компоненты сети
4.1.1 Классификация компьютерных сетей
Развитие информационных технологий привело к тому, что организация
производственной деятельности, при которой вся работа по обработке данных
выполняется одним компьютером, стала малоэффективной. Потребность в
быстром обмене большими объемами данных привела к идее объединения
ресурсов нескольких компьютеров в одно целое. Объединение множества
независимых компьютеров
Компьютерной
сетью
получило название
называют
совокупность
компьютерной сети.
взаимосвязанных
и
распределенных по некоторой территории компьютеров и коммутационных
устройств.
Основными функциями компьютерных сетей являются:
 обеспечение совместного использования аппаратных и программных
ресурсов сети;
 экономия финансовых средств;
 обеспечение надежного функционирования системы;
 увеличение скорости распространения информации.
Основными характеристиками для классификации сетей являются их
размеры (охватываемая территория), технология передачи данных и тип
225
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
организации. По территориальному признаку сети подразделяются на
локальные, региональные, корпоративные и глобальные.
1. Локальная сеть (LAN – Local Area Network) состоит из нескольких
компьютеров (рабочих станций), соединенных между собой и расположенных
недалеко друг от друга, обычно в пределах одного помещения или здания.
Локальная сеть, как правило, создается для совместного использования
ресурсов
компьютера
или
данных.
Например,
для
коллективного
использования периферийных устройств – лазерных принтеров и т.д., для
коллективного пользования базой данных или архивов. Она может
использоваться и для передачи текстовых сообщений.
2. Региональные сети объединяют компьютеры и локальные сети в
пределах одного региона.
3. Корпоративные сети объединяют компьютеры, размещенные в
разных странах и городах.
4. Глобальные сети (Wide Area Network) объединяют не только
отдельные компьютеры, но и компьютерные сети, размещенные по всему
миру. Глобальные сети строятся на основе мощных серверов (хосткомпьютеры), обеспечивающих надежную передачу данных, их хранение и
одновременную работу с данными многих пользователей. К серверам
глобальной сети подключаются серверы и соответственно сети второго
порядка (региональные), третьего порядка (отраслевые или корпоративные),
четвертого порядка (локальные), а к ним – пользователи отдельных
компьютеров – абоненты сети.
По технологии передачи данных сети делятся на широковещательные и
сети с передачей данных от узла к узлу.

Широковещательные сети имеют один общий канал связи,
который используется всеми подключенными компьютерами. Сообщения
(пакеты), посылаемые одним компьютером, принимаются всеми остальными.
В пакете указан адрес компьютера, для которого предназначено это
сообщение. Получив очередной пакет, компьютер проверяет – совпадает ли
226
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
адрес назначения с адресом этого компьютера. Если адреса совпадают, то
пакет обрабатывается, в противном случае – игнорируется.

Сети с передачей от узла к узлу состоят из попарно связанных
компьютеров. При доставке данных к месту назначения пакет проходит через
ряд промежуточных компьютеров. Как правило, в сетях этого типа существует
множество
возможных маршрутов передачи пакета от передающего
компьютера до получающего.
По типу организации сети делятся на одноранговые и на основе сервера.
Обычно в одноранговые сети входит не более 10 компьютеров. Главной
особенностью такой сети является то, что все входящие в нее компьютеры
(рабочие станции) равноправны, каждый из них функционирует и как клиент,
и как сервер. Одноранговые сети не требуют выделения специального
компьютера для организации их работы и администрирования, пользователь
каждого компьютера сам определяет, какие ресурсы его компьютера будут
доступны остальным пользователям сети. К достоинствам одноранговых сетей
следует отнести их простоту и меньшую стоимость по сравнению с сетями на
основе сервера. Однако для их функционирования требуются более мощные
компьютеры. Многие операционные системы, в том числе и Windows-XP,
имеют встроенную поддержку одноранговых сетей, поэтому для их
практической
реализации
не
требуется
установка
дополнительного
программного обеспечения.
При большом числе подключенных компьютеров одноранговая сеть
становится малопроизводительной, поэтому сети, рассчитанные на большое
число пользователей, работают на основе выделенного сервера. В этом случае
один из компьютеров сети является главным и используется всеми
участниками сети как выделенный сервер сети. Выделенным сервером
называется компьютер, который выполняет только функции сервера и не
работает как клиент или рабочая станция. Он предназначен для хранения
данных, быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и проведения
227
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
эффективного администрирования. К серверам предъявляются следующие
требования:
 высокое быстродействие;
 большой объем оперативной и дисковой памяти;
 высокое качество и надежность;
 высокая степень защиты файлов от несанкционированного доступа.
Достоинствами сети на основе сервера являются возможность
поддержки большого числа пользователей и менее жесткие требования к
квалификации пользователей и характеристикам их компьютеров.
Для работы сети на основе сервера необходимо специальное сетевое
программное обеспечение – комплекс программ, управляющих работой всех
компьютеров сети. Основная часть этих программ устанавливается на сервере,
часть - на компьютерах пользователей сети. Сетевая операционная система
включает в себя набор управляющих и обслуживающих программ,
обеспечивающих:

координацию работы всех звеньев и элементов сети;

оперативное распределение ресурсов по элементам сети;

распределение потоков заданий между узлами вычислительной сети;

установление последовательности решения задач и обеспечение их
общесетевыми ресурсами;

контроль
работоспособности элементов
сети и обеспечение
достоверности входной и выходной информации;

защиту
данных
и
вычислительных
ресурсов
от
несанкционированного доступа;

выдачу справок об использовании информационных, программных и
технических ресурсов сети.
Проведением политики информационной безопасности и организацией
работы пользователей компьютерной сети на основе сервера занимается
228
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
специально
выделенный
пользователь,
называемый
системным
администратором.
4.1.2 Топология сети
Под топологией сети принято понимать способ организации связи
компьютеров и других компонентов сети. Существуют четыре основные
разновидности топологий: шинная, звездная, кольцевая и ячеистая. Сеть
может быть составлена из взаимосвязанных комбинаций этих основных
конфигураций. В этом случае говорят, что сеть имеет гибридную топологию.
В сетях с топологией шины (рис.59) всех компьютеров подключены к
одному кабелю, называемому магистралью. Сеть с топологией шины является
широковещательной – сигнал передается от одного компьютера ко всем
остальным. Благодаря простоте реализации и низкой стоимости, это самая
распространенная
конфигурация.
Ее основным недостатком является
уязвимость - разрыв магистрального кабеля ведет к остановке сети.
ЭВМ
ЭВМ
ЭВМ
Рис 59. Схема сети с топологией шины
Топология кольца (рис.60) применяется как в старых сетях, так и в
современных оптоволоконных сетях. В сетях этого типа передача сигналов
осуществляется по кругу в одном направлении через все задействованные
компьютеры. Каждый из них усиливает сигналы и передает их следующему.
Неисправности даже одного компьютера приводят к отказу работы всей сети,
поэтому сеть с топологией кольца не может быть отнесена к разряду
отказоустойчивых.
229
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЭВМ
ЭВМ
ЭВМ
ЭВМ
Рис 60. Сеть кольцевой топологии
Топология звезды (рис.61) популярна для новых сетей. «Связующим
звеном» такой сети является концентратор или хаб (HUB), к которому
подключаются кабели от всех рабочих мест. Сигналы передающего
компьютера передаются через концентратор всем остальным компьютерам. К
недостаткам этой топологии следует отнести увеличение расхода кабеля и
необходимость установки хаба. Основным достоинством конфигурации
является ее более высокая надежность – неисправности одного или
нескольких компьютеров не оказывают влияние на функционирование сети.
ЭВМ
ЭВМ
ЦК
ЭВМ
ЭВМ
Рис 61. Сеть топологии звезда
Ячеистая топология (рис. 62). Каждый компьютер такой сети связан
отдельным кабелем со всеми остальными. Передаваемый одним компьютером
сигнал может
проходить до места назначения различными маршрутами,
поэтому неисправности в одной из линий сети не повлияют на работу сети в
230
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
целом, а приведет к увеличению нагрузки на оставшиеся линии. Сети,
имеющие
ячеистую
применяются
в
топологию,
являются
наиболее устойчивыми и
наиболее ответственных организациях, типа банков.
Стоимость сети велика, но обрыв любого кабеля не ведет к остановке всей
сети.
ЭВМ
ЭВМ
ЭВМ
ЭВМ
ЭВМ
Рис 62. Сеть ячеистой топологии
4.1.3 Сетевые протоколы
Работа любого устройства в сети реализуется в соответствии с
некоторым набором правил – протоколом. В общем случае протоколом
называются
правила (соглашения) взаимодействия
друг с другом
коммуникационных компонентов. Применительно к рассматриваемой теме
под
протоколом понимается совокупность правил, регламентирующих
форматы и порядок передачи данных в сети. Международным стандартом для
разработки сетевых продуктов и построения сетей является модель
взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection Reference
Model), разработанная Международной организацией по стандартизации ISO
(International
Standards
Organization).
Эта
модель
также
называется
семиуровневой, поскольку имеет семь уровней, каждому из которых
соответствуют различные сетевые операции, оборудование и протоколы. В
настоящее время стандартом сетевого взаимодействия является протокол
231
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol – протокол управления
передачей/протокол Интернета). Его главными достоинствами являются
совместимость – возможность обеспечения связи между компьютерами
различных типов и высокая надежность управления сетью. Большинство
сетевых ОС имеют встроенную поддержку протоколов TCP/IP. Протокол
TCP/IP был разработан в США для сети министерства обороны ARPANet.
ТCP – протокол транспортного уровня, обеспечивает передачу
информации между компьютерами сети, а также установление связи между
ними. IP – адресный протокол (протокол маршрутизации) определяет, куда
происходит передача, обеспечивает маршрутизацию IP-пакетов, т.е. доставку
информации от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю.
Согласно протоколу ТСР, отправляемые данные делятся на пакеты,
пакеты маркируются для правильной сборки документа. Пакеты на пути к
компьютеру-получателю
проходят
разными
маршрутами
через
многочисленные промежуточные серверы Интернета. На компьютереполучателе
пакеты
собираются
в
правильной
последовательности.
Транспортный протокол обеспечивает разбиение файлов на IP-пакеты в
процессе передачи и сборку файлов в процессе получения.
Протокол IP
предназначен для поддержки адресации передаваемых
данных и выбор пути для их передачи. Для выбора пути передачи данных
(маршрутизации) используются маршрутизаторы, которые представляют
собой компьютеры или специализированные устройства, направляющие
(маршрутизирующие) данные в различные подключенные к ним сети.
Для своей идентификации в сети каждый входящий в нее компьютер
имеет уникальный адрес (IP адрес) – двоичное число длиной 32 бита (4 байта).
Например, 101.95.178.25, последнее число указывает на номер компьютера в
локальной сети, а первые три числа определяют адрес этой сети в Internet , т.е.
показывают номера сетей и подсетей.
Выдачей адресов в глобальном масштабе распоряжается единый орган –
InterNIC (Сетевой информационный центр). Служба регистрации InterNIC
232
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
отвечает за выделение сетевых адресов и доменных имен верхнего уровня.
Регистрацией и выделением адресов конкретных пользователей занимается
провайдер - поставщик услуг Интернет. Таким образом, InterNIC выдает не
индивидуальные адреса, а группы адресов для сетей. Конкретные адреса из
группы распределяются владельцами этих локальных сетей независимо от
InterNIC.
4.1.4 Компоненты сети
Основными компонентами сети являются рабочие станции, серверы,
передающая среда и сетевое оборудование. Напомним, что рабочей станцией
называют каждый из компьютеров сети, на котором пользователи решают
свои задачи, а сервером - аппаратно-программную систему, предназначенную
для управления распределением сетевых ресурсов общего доступа.
Для соединения компьютеров в сети могут быть использованы
различные проводящие среды, или линии связи. Основной характеристикой
линии связи является пропускная способность, т.е. максимальная скорость
передачи информации. Измеряется она в бит/с, килобит/с, мегабит/с.
Пропускная способность зависит от вида линии связи.
Основными видами каналов связи являются:

Витая пара – проводной канал связи, содержащий две пары
скрученных попарно проводников. Переплетение проводов необходимо для
защиты от электрических помех, наводимых соседними проводами и иными
внешними источниками. Различаются неэкранированная и экранированная
витая
пара.
Витая
пара
обладает относительно
малой пропускной
способностью, ее нельзя использовать для передачи данных на большие
расстояния. Безусловными достоинствами витой пары являются дешевизна и
простота подключения.
233
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Коаксиальный кабель обладает средней пропускной способностью,
обеспечивает большую дальность по сравнению с витой парой. Он состоит из
центрального
цельного или витого проводника, окруженного слоем
диэлектрика.
Второй
проводящий
слой
из
металлической
оплетки,
алюминиевой фольги, или же их комбинации окружает диэлектрик и
выполняет одновременно функцию экрана против электрических наводок.
Внешнюю оболочку кабеля образует общий изолирующий слой.

Оптоволоконный кабель обладает самой высокой пропускной
способностью. Носителем данных в нем является световой луч. Сигнал в
кабеле практически не затухает, что позволяет передавать большие объемы
данных с высокой скоростью. Помимо этого, такой вид связи устойчив к
внешним электрическим помехам. С помощью оптического волокна можно
передавать данные только в одном направлении, поэтому кабель состоит из
двух волокон с отдельными коннекторами. Одно из них используется для
передачи, второе - для приема сигнала. Недостатками оптоволоконного кабеля
являются высокая стоимость и сложность подсоединения.

Беспроводные локальные сети. В них информация передается в СВЧ-
диапазоне, либо с помощью инфракрасных лучей. Беспроводные сети,
безусловно, являются очень удобными, поскольку не требуют прокладки
кабелей. Имеют они и свои недостатки. Так при удалении сетевых устройств
друг от друга скорость работы сети довольно быстро падает. Помимо этого,
защита передаваемых данных от перехвата требует дополнительной надежной
системы безопасности сетевого взаимодействия.

Сети на телефонных линиях. При проектировании сетей такого типа
следует учитывать, что далеко не все телефонные линии нашей страны
отвечают стандартам качества западных стран, в расчете на которые
разрабатывалось сетевое оборудование.

Сети на основе электропроводки. Для работы в таких сетях
используются сетевые карты, подключающиеся к розеткам электропроводки с
помощью
специальных
разъемов.
Недостатками
сетей
на
основе
234
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
электропроводки являются электрические помехи, вызванные работой
оборудования и слабая защищенность сообщений от перехвата с помощью
постороннего компьютера.
Сетевое оборудование предназначено для выполнения соединительных
и коммутирующих функций по отношению к сегментам сети.
Основными видами сетевого оборудования являются:

Сетевые карты (сетевые адаптеры) подключаются к слотам
расширения материнской платы компьютера и предназначены для соединения
компьютера с сетевым кабелем. С помощью сетевой карты осуществляется
подготовка данных для их передачи в сеть, передача сигнала, прием сигналов
из сети и их расшифровка, а также
управление потоком данных между
компьютером и сетью.

Концентраторы (Hub)
используются для соединения сегментов
локальной сети. Концентратор имеет несколько портов, к каждому из которых
подключена своя линия. Когда на один из портов приходит пакет, он
копируется и пересылается на все остальные порты, таким образом, все
подключенные к хабу устройства сети могут видеть все передаваемые пакеты.
Концентраторы подразделяются на активные и пассивные. Активные
концентраторы усиливают полученные сигналы и передают их, в то время как
пассивные концентраторы только пропускают через себя сигнал, не производя
над ним никаких действий.

Коммутаторы
(Switch)
по
своему
назначению
сходны
с
концентраторами. К ним подключается несколько линий. Принципиальное
отличие состоит в том, что в концентраторе сигнал, поступивший на один
порт, попадает во все остальные порты концентратора, а в коммутаторе
происходит прямое связывание портов отправки и назначения через
виртуальный канал. Все остальные порты не воспринимают этот сигнал.
Таким образом, коммутатор является программно-управляемым устройством
сети, позволяющим сократить сетевой трафик за счет анализа пришедшего
235
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пакета с целью определения адреса его назначения и передачи данных только
получателю. Использование коммутаторов позволяет повысить пропускную
способность сети и улучшить ее безопасность, поскольку перехват
передаваемых данных может быть осуществлен только на отдельном
маршруте сети.

Маршрутизаторы (Router) являются стандартными устройствами
сети, обеспечивающими выбор маршрута передачи блоков данных между
несколькими сетями, имеющими различную архитектуру или протоколы.
Маршрутизаторы работают на сетевом уровне.

Повторители (репитер, repeater) предназначены для усиления и
восстановления исходной формы сигнала с целью увеличения расстояния его
передачи между станциями или сетевыми элементами. Повторитель работает
на электрическом уровне для соединения двух сегментов сети.

Мосты (Bridge) используются для
соединения двух отдельных
сегментов одной сети, ограниченных своей физической длиной, или
нескольких локальных сетей, использующих одинаковые протоколы. Помимо
этого, мосты могут усиливать сигналы, что дает возможность увеличить
размер сети, не нарушая ограничений на максимальную длину кабеля,
количество подключенных устройств или количество повторителей на сегмент
сети.

Шлюзы (Gateway) являются программно-аппаратными комплексами,
обеспечивающими соединение разнородных сетей или сетевых устройств.
Шлюз извлекает данные из пришедшего сигнала и затем преобразовывает их в
формат, действующий на стороне получателя. Использование шлюзов
позволяет решать проблемы, возникающие из-за различия протоколов или
систем адресации.

Терминатор представляет собой резистор номиналом 50 Ом.
Терминаторы используют для обеспечения затухания сигнала на концах
сегмента сети.
236
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Мультиплексоры
обеспечивают
совместное
проводящей среды двумя и более каналами.
использование
Достигается это за счет
группирования (мультиплексирования) сигналов от нескольких источников
для их передачи по одному каналу. В настоящее время различают три вида
мультиплексирования: пространственное, временное и частотное. При
пространственном
и
временном
мультиплексировании
происходит
последовательная циклическая передача сигналов нескольких каналов по
общему каналу, а при частотном мультиплексировании осуществляется
одновременная передача данных на различных частотах.

Брандмауэры (firewall, межсетевые экраны) предназначены для
обеспечения информационной безопасности сетей и отдельных компьютеров
на основе контроля над передаваемой и принимаемой информацией и
обеспечивают защиту посредством фильтрации данных на основе различных
критериев (содержимого, адресов и т.д.). Брандмауэры могут быть
программными
и/или аппаратными.
Как правило,
функционирование
брандмауэров основывается на традиционных моделях разграничения
доступа, согласно которым субъекту (пользователю, программе, процессу или
сетевому пакету) разрешается или запрещается доступ к какому-либо объекту
(файлу или узлу сети) на основании некоторых заданных правил.
4.2 Лекция №19: Глобальная компьютерная сеть Интернет
План
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.4
4.2.5
4.2.6
История сети Интернет
Адресация в Интернете
Сервисы (службы) сети Интернет
Унифицированный указатель ресурса (URL)
Поиск информации в WWW
Защита информации в сети Интернет
237
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Интернет –
это
всемирная
компьютерная сеть, объединяющая
разнородные локальные и глобальные компьютерные сети. Само слово Internet
произошло от словосочетания interconnected networks – связанные сети.
4.2.1
История сети Интернет
Со второй половины ХХ века стала прослеживаться тенденция
объединения компьютеров в сети. Основные причины объединения:

потребность в совместной обработке данных;

возможность экономии затрат на приобретение аппаратных и
программных средств;

необходимость передачи больших массивов информации за малые
промежутки времени.
Первая компьютерная сеть – прообраз современного Интернета,
связавшая
компьютеры
крупных
университетов
и
некоторых
правительственных учреждений США, была создана агентством по работе с
перспективными исследовательскими проектами ARPA (Advanced Research
Projects Agency) в конце 1969 года. Сеть быстро развивалась и расширялась. В
1983 году она была переведена на использование универсального протокола
передачи данных и разделилась на две части: отдельно для военных целей MILnet и научных исследований - сеть ARPAnet.
В 1986 году Национальным Научным Фондом США (National Science
Foundation - NSF) была создана магистральная сеть NSFnet, которая
объединила компьютерные центры NSF и связала их с ARPAnet. Это время
можно считать временем возникновения сети Интернет.
К началу 90-х годов сеть Интернет объединяла уже сотни отдельных
сетей в различных странах мира. Помимо университетов и научных
институтов к Интернету стали подключаться компьютерные и телефонные
компании, большие корпорации различных отраслей промышленности.
К 1995 году темпы роста сети Интернет показали, что регулирование
238
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вопросов подключения и финансирования не может находиться в руках
одного NSF, и в этом же году произошла передача региональным сетям
функций
оплаты
за подсоединение различных внутренних сетей к
национальной магистрали.
Для работы в Интернете необходимо:
 физически подключить компьютер к одному из узлов Всемирной
сети;
 получить IP-адрес на постоянной или временной основе;
 установить и настроить программное обеспечение – программыклиенты
тех
служб
Интернета,
услугами
которых
предполагается
пользоваться.
В настоящее время существует множество технологий, позволяющих
пользователю воспользоваться услугами Интернета. Основными средствами
доступа в Интернет являются:

коммутируемая телефонная линия и модем. Для телефонных линий
связи характерна низкая пропускная способность - не более 56 Кбит/с;

DSL – технологии. Это семейство технологий (xDSL) также
предназначено для передачи данных по существующим телефонным сетям.
Высокая скорость передачи данных в этом случае обеспечивается за счет
использования широкой полосы частот;

выделенная телефонная линия, представляющая собой телефонную
линию связи, в которой два абонента соединяются без коммутации;

сеть кабельного телевидения и специальный кабельный модем;

радиоканал для связи пользователя с опорной точкой радиосети
провайдера. Радиоканал может быть организован только в условиях прямой
видимости между антеннами абонента и провайдера;

спутниковая связь.
239
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.2.2
Адресация в Интернете
Каждый компьютер для своей идентификации в сети имеет уникальный
IP-адрес. В начале развития Интернета, когда подключенных к сети
компьютеров было мало, пользователи могли установить связь с удаленным
компьютером, набрав его IP-адрес. В дальнейшем, по мере развития сети, для
удобства пользователей, поскольку человеку трудно оперировать
разрядными
числами,
для
именования
сетевых
компьютеров
с 32-х
стали
использоваться имена хостов. Хостами называются любые устройства,
подключенные к сети, – рабочие станции, сервера, маршрутизаторы и т.д.,
имеющие собственные IP-адреса и средства сетевого взаимодействия. Имена
хостов могут иметь различную форму, но наиболее часто используется DSN
схема именования (Domain Name System - система имен доменов).
Доменом называется группа компьютеров, составляющая часть сети и
управляемых как единое целое
с помощью общих правил и процедур.
Каждый домен имеет иерархическую структуру с несколькими уровнями.
Таким образом, компьютер входит в домен, который, в свою очередь, входит в
домен высшего уровня и так далее. Каждый домен внутри домена высшего
уровня имеет уникальное имя. Имена входящих друг в друга доменов
разделяются при написании точками. Крайняя правая группа символов в
имени домена обозначает домен первого, или верхнего, уровня. Существуют
два типа доменов верхнего уровня: административные (описывают сферу
деятельности человека) и географические (указывают страну, которой
принадлежит домен). Для географических доменов используется две буквы, а
для административных – три.
Домены первого уровня стандартизированы (таблица 19), а остальные
выбираются по желанию владельца адреса.
Таблица 19.
Домены верхнего уровня
Географические
Страна
Административные
Тип организации
240
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Канада
Германия
Япония
Россия
Англия
США
Франция
Ca
De
Jp
Ru
Uk
Us
Fr
Домены
второго
коммерческая
образовательная
правительственная
международная
военная
компьютерная сеть
некоммерческая
Com
Edu
Gov
Int
Mil
Net
org
уровня
при
доменах
верхнего
уровня
административного типа распределяются международными, а при доменах
географического типа – национальными центрами.
Пример, www.microsoft.com – имя основного сервера компании
Microsoft.
Правила для доменных имен:

домены в именах отделяются друг от друга точками;

в имени может быть любое число доменов;

читается доменное имя слева направо. На первом месте стоит имя
компьютера, далее следует имя группы, присвоившей имя этому компьютеру,
затем имя более крупной группы, присвоившей имя этой группе, и т.д.
4.2.3 Сервисы (службы) сети Интернет
Все сервисы, предоставляемые службами Интернета, условно можно
разделить на две категории:
 средства виртуального общения или обмена информацией между
абонентами сети (электронная почта, теле- и видеоконференции и др.);
 доступ к удаленным компьютерам или использование баз данных
сети (серверы новостей, файловые серверы FTP и др.).
Работу разных служб Интернета обеспечивают разные протоколы.
Рассмотрим основные сервисы Интернета.
1) Telnet.
Telnet является одним из старейших сервисов Интернета. Он появился в
1969 году еще в ARPANET. Одноименный протокол, использующийся при
241
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
работе этого сервиса, получил свое название от первых букв английских слов
telecommunications network protocol (сетевой коммуникационный протокол).
Функцией Telnet является обеспечение удаленного доступа к компьютеру. При
работе по этому протоколу компьютер пользователя становится терминалом
удаленного компьютера: пользователь получает возможность управлять
ресурсами удаленного компьютера так же, как и его локальный пользователь.
В режиме удаленного доступа он может работать с файлами, запускать на
выполнение приложения, проводить системное администрирование и т.д.
Возможности пользователя при этом ограничиваются только тем уровнем
доступа,
который
определил
для
него
администратор
удаленной
компьютерной системы.
2) Электронная почта.
Электронная почта позволяет пользователю отправлять сообщения по
сети с одного компьютера на другой. Работу электронной почты обеспечивают
почтовые серверы. После отправки сообщения почтовые серверы пересылают
его по цепочке к почтовому серверу адресата, где эти сообщения
накапливаются. Доставка поступивших сообщений на компьютер адресата
осуществляет при установлении связи с его почтовым сервером. Электронная
почта использует два протокола – SMTP (Simple Mail Transfer Protocol простой протокол пересылки почты) и РОРЗ (Post Office Protocol - протокол
почтового офиса). Первый используется при отправке сообщений с
компьютера пользователя на сервер, а второй — при доставке поступивших
сообщений получателю. Каждый абонент электронной почты при регистрации
получает свой собственный «почтовый ящик» - некоторый объем памяти на
сервере, в который попадают все адресованные ему сообщения. Чтобы
получить письмо, необходимо сообщить системе имя почтового ящика и
пароль, дающий право на доступ к почтовому ящику. Электронное письмо
содержит электронный адрес, текстовое сообщение и файлы с разнообразной
информацией. Электронный адрес состоит:
<имя_пользователя>@<имя_компьютера>.
242
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Имя
пользователя
–
пользовательское имя,
под
которым он
зарегистрирован в данной системе. Имя компьютера – имя того компьютера
или доменное имя, на котором находится почтовый ящик. Следует
подчеркнуть, что адрес электронной почты соответствует не его конечному
адресу доставки, то есть компьютеру пользователя, а адресу сервера, на
котором он получает почту.
Преимущества электронной почты:
 высокая скорость пересылки сообщений;
 электронное письмо может содержать текст, вложенные файлы
(программу, графику, звук и т.д.);
 письмо можно послать сразу нескольким абонентам.
К настоящему времени разработано большое число клиентских
почтовых программ. Например, в состав операционной системы Windows
входит программа Microsoft Outlook Express, а пакет Microsoft Office включает
программу Microsoft Outlook. Известным почтовым клиентом является
программа The Bat!
3) Списки рассылки (Mail Lists).
Списки рассылок обеспечивают специальные тематические серверы,
собирающие информацию по определенным темам и переправляющие ее
подписчикам в виде сообщений электронной почты. Списки рассылки
являются практически единственной службой, не имеющей собственного
протокола и программы-клиента и работающей исключительно через
электронную почту.
4) Телеконференции.
Телеконференции
представляют
собой
сервис
Интернета,
предназначенный для поддержки коллективных дискуссий, в которых могут
участвовать огромное количество пользователей. В классическом понимании
телеконференцию можно представить как большую доску объявлений.
Пользователь, подписавшийся на выбранную им телеконференцию, получает
статьи по интересующей его теме, написанные другими участниками
243
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обсуждения. Помимо этого, он имеет возможность отправить на конференцию
и свою статью, которая будет доступна всем участникам данной конференции.
В настоящее время в сети Интернет проводятся дискуссии более чем в десяти
тысячах телеконференций, каждая из которых имеет свое собственное
уникальное имя. Названия телеконференций имеют иерархическую структуру
и состоят из нескольких частей, соответствующих подуровням иерархии и
разделенных точками. Начинается оно с имени верхнего уровня иерархии.
5) Служба передачи файлов (FTP).
Служба FTP, работающая по одноименному протоколу (File Transfer
Protocol - протокол передачи файлов), предназначена для обмена файлами.
Она позволяет просматривать архивы файлов документов и программ,
осуществлять копирование файлов с удаленного компьютера на компьютер
пользователя и в обратном направлении. FTP- архивы являются одним из
важнейших информационных ресурсов Интернета. Они представляют собой
совокупности файлов, сгруппированных в каталоги по какому-либо признаку
и размещенных на различных компьютерах по всему миру. Такая организация
позволяет получать многие необходимые данные, в частности, программы из
Интернета. Программное обеспечение, размещаемое на таких серверах, можно
разделить на две группы: свободно распространяемое ПО (freeware) и условно
бесплатное ПО (shareware).
Для работы по протоколу FTP задействовано одновременно два канала
соединения между сервером и клиентом. Один канал используется
непосредственно для передачи данных, а второй - как управляющий. При
работе первый канал открывается и закрывается по мере надобности, а второй
остается открытым вплоть до завершения соединения. Такой подход позволяет
оставаться на связи, даже если передачи данных не осуществляется. Так, по
завершении передачи файлов пользователь может продолжить работу через
некоторое время, не закрывая сессию и, следовательно, не выполняя
процедуру установки связи с удаленной машиной заново. Следует отметить,
что в большинстве случаев время пассивного соединения ограничено. Если в
244
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
течение определенного интервала времени передачи данных не происходит, то
пользователь отключается от сервера принудительно. Целью введения такого
ограничения является уменьшение нагрузки на сервер.
Протокол FTP обеспечивает серверу средства для идентификации
обратившегося пользователя, что позволяет ограничить доступ, выдавая
запрос на имя пользователя и его пароль. Эта функция применяется
коммерческими
серверами
и
серверами
ограниченного
доступа,
предоставляющими информацию только зарегистрированным пользователям.
В тоже время существуют и огромное количество FТР-серверов с анонимным
доступом для всех пользователей без ограничения, при установлении связи с
которыми в качестве имени, как правило, указывается "anonymous", а в
качестве пароля - e-mail пользователя. Наиболее распространенными
клиентами FTP являются CuteFTP и FAR.
6) Служба виртуального общения (IRC, чат).
Служба IRC (Internet Relay Chat - чат) предназначена для прямого
общения нескольких человек в режиме реального времени. Она позволяет
производить
обмен
текстовыми
сообщениями
по
многочисленным
независимым каналам, каждым из которых может пользоваться два или
несколько пользователей. Для участия в общении необходимо запустить
клиентскую программу, такую как, например mIRC, Visual IRC, MirandaIM,
которая обеспечит подключение к одному из серверов IRC в Интернете.
Передача сообщений участникам беседы осуществляется с помощью сети,
состоящей из множества IRC-серверов, способных автоматически связываться
друг с другом. Особого подключения к сети IRC производить нет
необходимости, достаточно обычного подключения к Интернету. Общение
происходит в пределах одного канала, в работе которого могут принимать
участие несколько человек. Каждый пользователь может или просмотреть
активные каналы и присоединиться к одному из открытых в данный момент
каналов, или же создать собственный канал и пригласить в него участников
245
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
для общения. Группа пользователей имеет возможность отделиться от общего
канала и закрыть его для доступа других пользователей.
7) Интернет-телефония (IP – телефония).
IP-телефония позволяет использовать Интернет или любую другую
компьютерную сеть для организации и ведения телефонных переговоров. В
этом сервисе телефонная и компьютерная сети объединяются с помощью
устройства, называемого шлюзом (gateway). Шлюз является устройством, к
которому с одной стороны подключаются телефонные линии, а с другой
стороны – компьютерная сеть (например, Интернет). IP-телефония базируется
на двух основных операциях: преобразовании двунаправленной аналоговой
речи в цифровую форму внутри кодирующего/декодирующего устройства и
упаковке данных в пакеты для передачи по компьютерной сети. Эти основные
функции могут выполняться различным оборудованием - от настольных
телефонов до шлюзов операторов связи.
С помощью IP-телефонии пользователь может позвонить:
 с компьютера на обычный телефон. Компьютер связывается со
специальным телефонным сервером Интернета, который подключен к
Интернету и к телефонной сети. Сервер обеспечивает связь по указанному
телефонному номеру;
 с обычного телефона на компьютер, подключенный к Интернету;
 с одного компьютера на другой, если они оба в данный момент
подключены к Интернету.
8) Служба ICQ.
Служба
ICQ
является
относительно
молодой.
Первая
версия
программного обеспечения, разработанного израильской фирмой Mirabilis,
вышла в свет в 1996 году. Основное назначение ICQ состоит в том, что она
позволяет пользователям обмениваться сообщениями в режиме реального
времени. Установив на своем компьютере соответствующее программное
обеспечение и зарегистрировавшись в службе ICQ, пользователь получает
возможность прямого общения со своими партнерами сразу после входа в
246
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Интернет, в отличие от чата, где необходимо производить подключение к
какому-либо серверу и информировать участников чата о своем появлении.
При каждом запуске на компьютере пользователя клиент ICQ
определяет
текущий
IP-адрес
и передает его
центральной службе.
Центральная служба сообщает адрес партнерам. После чего возможно
установление прямого соединения между партнерами и их общение. ICQ
использует собственный, эффективный, сетевой протокол, позволяющий
работать на низких скоростях передачи данных (от 2,4 кбит/сек). Помимо
общения в реальном времени, служба осуществляет поддержку ряда других
сервисов: передачу файлов, запуск почтового клиента, телефонные разговоры
с помощью звуковой карты, при условии, что скорость передачи данных не
менее 19,2 кбит/сек, режим обычного чата, сетевые игры и возможность
поиска людей в сети.
9) Всемирная паутина WWW.
Служба World Wide Web. WWW – это единое информационное
пространство, состоящее из взаимосвязанных электронных документов,
хранящихся
на
веб-серверах.
Отдельные
документы,
составляющие
пространство Web, называют веб-страницами. Каждая страница может
содержать текст, рисунки, анимацию и др. Группы тематически и
организационно-объединенных Web-страниц называют сайтом (веб-сайтом,
веб-узлом).
В настоящее время всемирная паутина является самым известным и
признанным средством доступа к информационным ресурсам Интернета.
Временем появления WWW на свет принято считать 1992 год. Она была
создана Тимом Бернерсом-Ли из Европейской Лаборатории Физики
Элементарных Частиц, расположенной в Женеве, Швейцария, предложившим
новый способ обмена данными. К октябрю 1993 года она насчитывала свыше
200 действующих веб-серверов, а к июню 1995 года общее число Webсерверов составляло свыше 6,5 миллиона.
В основу технологии WWW положена технология гипертекста. Под
247
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
гипертекстом принято понимать
совокупность документов, отдельные
элементы которой связаны между собой, что позволяет просматривать
взаимосвязанные наборы данных и проводить поиск необходимых данных.
Веб-страницы
содержат
гиперссылки
или,
по-другому,
гиперсвязи.
Гиперссылкой называется видимый пользователю элемент страницы (текст
или графическое изображение), устанавливающий связь с другой страницей и
позволяющий переходить к ней. Возможность перехода достигается за счет
того, что каждая гиперссылка содержит указатель на ресурс, на который
ссылается. При наведении курсора на гиперссылку он принимает, как правило,
вид ладони. Каждая гиперссылка обеспечивает, по щелчку мыши на ней,
переход к другой веб-странице, в которой, в свою очередь, могут быть тоже
гиперсвязи с другими страницами. Эта система связанных между собой
документов и называется гипертекстом.
При работе службы WWW используется протокол HTTP (Hypertext
Transfer Protocol - передачи гипертекста). Служба WWW организована по
принципу клиент-сервер. Пользователь с помощью клиентской программы
(браузера) осуществляет запрос интересующей его страницы на сервере, а
web-сервер
обслуживает запрос браузера. Браузером (обозревателем)
называется программы для просмотра веб-страниц. Основными функциями
браузера являются запрос данных у сервера, интерпретация полученных
данных и их отображение на компьютере пользователя. Помимо этого,
современные браузеры имеют дополнительные сервисные функции - хранение
закладок, указывающих на избранные страницы, упрощение поиска и т.д.
Наиболее распространенными браузерами являются Internet Explorer, Netscape
Communicator, Mozilla Firefox, Opera.
4.2.4 Унифицированный указатель ресурса (URL)
Каждый файл одного локального компьютера обладает уникальным
полным именем, в которое входит собственное имя файла и путь доступа к
248
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
файлу, начиная от имени устройства, на котором он хранится. Адрес любого
файла во всемирном масштабе определяется унифицированным указателем
ресурса – URL (Uniform Resource Locator – унифицированный указатель
ресурса). Именно по этому адресу и осуществляется доступ к ресурсам
Internet.
URL имеет следующий общий формат:
Протокол://адрес_сервера/имя_директории/имя_файла.
URL состоит из трех частей, указывающих соответственно на:
 службу, которая осуществляет доступ к данному ресурсу (обычно
обозначается именем прикладного протокола, соответствующего данной
службе). После имени протокола ставится (:) и два знака (//). Например, http://;
 доменное имя компьютера (сервера), на котором хранится данный
ресурс: http://www.abcde.com…;
 полный
путь
доступа
к
файлу
на
данном
компьютере:
http://www.abcde.com/Files/New/abcdefg.zip .
Символы www означают, что пользователь запрашивает веб-страницу, а
не какой-либо другой ресурс. При записи адреса необходимо соблюдать
регистры
записи, поскольку веб-сервера работают под управлением
различных операционных систем, и некоторые из них распознают верхний и
нижний регистры.
Пользователи далеко не всегда используют все поля URL. Как правило,
при обращении к ресурсу указывается только доменное имя. В этом случае в
браузер автоматически загружается веб-страница, называемая стартовой
страницей сайта. Правила назначения имен для стартовых страниц
определяются настройками конкретного сервера. В большинстве случаев
стартовые страницы имеют имя index.htm или index.html. В зависимости от
технологии создания сайта расширение может быть и иным, например, shtml.
Таким образом, адрес http://www.sportedu.ru/ означает то же самое, что и
запись http://www.sportedu.ru/index.html.
249
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.2.5 Поиск информации в WWW
Документы Интернета предназначены для отображения в электронной
форме с помощью специальной программы–браузера.
Способы поиска информации в WWW:
 в окне программы-браузера вводится URL-адрес Web-страницы;
 с помощью гиперссылок на уже открытых веб-страницах;
 с помощью поисковых систем.
Основными видами поисковых систем являются:
 Поисковые машины состоят из специального робота, называемого в
просторечье «пауком», и поискового механизма. Робот непрерывно обходит
сеть, руководствуясь определенными алгоритмами, и формирует базу данных
из ссылок на найденные им ресурсы. Поисковая машина опрашивает
сформированную роботом базу данных, используя заданные пользователем
ключевые слова, и выдает результаты поиска.
 Поисковые каталоги являются базами данных, содержащими адреса
ресурсов и их описания. Они представляют собой иерархическую структуру
разделов и подразделов и
используются для тематического поиска
информации.
 Метапоисковые системы не имеют собственных баз данных. По
требованию пользователя они транслируют запрос для поиска сразу
нескольким поисковым машинам, анализируют полученные результаты и
выдают список найденных ссылок.
 Онлайновые энциклопедии содержат толкования слов.
4.2.6 Защита информации в сети Интернет
Проблемы защиты информации в настоящее время стали очень
актуальными. Сеть Интернет не обеспечивает необходимой информационной
безопасности, количество нарушений постоянно растет.
Основные причины незащищенности Интернета:
 открытость сети, свободный доступ к информации;
250
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
 разнородность используемого программного обеспечения;
 возможность несанкционированного доступа к информации;
 сложность организации защиты.
Все угрозы информационным сетевым компьютерным системам можно
объединить в три группы:
1. Угроза раскрытия – возможность того, что информация станет
известной тому, кому не следовало бы ее знать.
2. Угроза целостности – умышленное несанкционированное изменение
(модификация или удаление) данных, хранящихся в вычислительной системе
или передаваемых из одной в другую.
3. Угроза отказа в обслуживании – возможность появления блокировки
доступа к некоторому ресурсу вычислительной системы.
Средства обеспечения информационной безопасности можно
разделить на классы:
1. Организационные
методы
подразумевают
рациональное
конфигурирование, организацию и администрирование системы.
2. Технологические
методы,
включающие
в
себя
технологии
выполнения сетевого администрирования, мониторинга и аудита безопасности
информационных ресурсов, ведения электронных журналов регистрации
пользователей,
фильтрации
и
антивирусной обработки поступающей
информации.
3. Аппаратные методы, реализующие физическую защиту системы от
несанкционированного
доступа,
аппаратные
функции
идентификации
периферийных терминалов системы и пользователей, режимы подключения
сетевых компонентов и т.д.
4. Программные методы – самые распространенные методы защиты
информации (например, программы идентификации пользователей, парольной
защиты и проверки полномочий, брандмауэры, криптопротоколы и т.д.).
Основными направлениями защиты информации являются:
251
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. Использование межсетевой защиты. Ограничение или в некоторых
случаях запрет доступа из Интернета во внутреннюю сеть.
2. Защита
от
несанкционированного
доступа
информационных
ресурсов сетевых компьютеров. Эта функция реализуется программными,
программно-аппаратными и аппаратными средствами.
3. Защита секретной, конфиденциальной и личной информации от
чтения посторонними лицами и целенаправленного ее искажения. Эта
функция обеспечивается как средствами защиты от несанкционированного
доступа, так и с помощью криптографических средств.
252
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Список литературы
1.
Акулов О.А. Информатика. Базовый курс / О. А. Акулов, Н. В. Медведев. – М.:
Омега-Л, 2009. – 576с.
2.
Безека С.В. Создание презентаций в PowerPoint 2007 / С. В. Безека. – М.: НТ-Пресс,
2008. - 192с.
3.
Безручко В.Т. Практикум по курсу "Информатика" / В. Т. Безручко. - М.: ИнфраМ, 2007 г. – 368с.
4.
Вашкевич Э.М. PowerPoint 2007.Эффективные презентации на компьютере / Э. М.
Вашкевич. - СПб: Питер, 2008. - 240с.
5.
Гаврилов М.В. Информатика / М. В. Гаврилов, Н. В. Cпрожецкая - М.: Гардарики,
2006. – 432с.
6.
Гурский Ю.А. CorelDRAW X4. Трюки и эффекты / Ю. А. Гурский, А. В.
Жвалевский, И. Ю. Гурская. – СПб: Питер, 2008. - 496с.
7.
Дабижа Г.Н. Компьютерная графика и верстка: CorelDRAW, Photoshop, PageMaker
/ Г. Н. Дабижа - СПб: Питер, 2007. - 272с.
8.
Джонсон С. Microsoft Word 2007 / С. Джонсон. - М.: НТ Пресс, 2008 г. - 480с.
9.
Донцов Д.А. CorelDRAW X4 / Д. А. Донцов, А.В. Жвалевский. - СПб: Питер, 2008.
– 144с.
10.
Информатика. Учебник / Под редакцией Макаровой Н.В. - М.: Финансы и
статистика, 2006. – 768с.
11.
Каймин В.А. Информатика / В. А. Каймин. – М.: Инфра-М, 2007. – 288с.
12.
Кудряшов Б.Д. Теория информации / Б. Д. Кудряшов. - СПб: Питер, 2009. – 320с.
13.
Кузнецова О.С. Информатика. Краткий курс / О. С. Кузнецова – М.: Окей-книга,
2009. - 176с.
14.
Курбатова Е.А. Microsoft Office Excel 2007: самоучитель / Е. А. Курбатова. – М.:
Диалектика 2008. - 384с.
15.
Максимов Н. В. Технические средства информатизации / Н. В. Максимов, Т. Л.
Партыка, И.И. Попов. - М.: Инфра-М, 2008. - 592с.
16.
Мирюков В.Ю. Информация, информатика, компьютер, информационные
253
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
системы, сети/ В. Ю. Мирюков. - М: Феникс, 2007. - 448c.
17.
Мотов В.В. Word, Excel, PowerPoint - просто, кратко, быстро: Руководство
пользователя / В. В. Мотов. - М: Инфра-М, 2008. - 206с.
18.
Официальный учебный курс Microsoft. Microsoft Office Excel 2003. Базовый
уровень - М.: Бином, 2006. - 248с.
19.
Официальный учебный курс Microsoft. Microsoft Office Word 2003. Базовый курс М.: Бином 2005. - 408c.
20.
Романова Ю.Д. Информатика и информационные технологии / Ю. Д. Романов. М.: Эксмо, 2009. - 320с.
21.
Свиридова М.Ю. Текстовый редактор Word. Учебное пособие для вузов / М. Ю.
Свиридова. – М.: Academia, 2008. - 176с.
22.
Симонович СВ. Информатика. Базовый курс / С. В. Симонович и др. -СПб.: Питер,
2000.
23.
Соболь Б.В. Информатика: учебник / Б. В. Соболь, А. Б. Галин,
Ю. В. Панов, Е. В. Рашидова, Н.Н. Садовой. – М.: Феникс, 2009. - 448с.
24.
Столяров А.М. Microsoft Excel / А. М. Столяров, Е. С. Столярова. – М.: НТ Пресс,
2007. – 336с.
25.
Стоцкий Ю.А. Office 2007: Изучаем самостоятельно: Работа с текстом в Word;
Электронные таблицы Excel; Презентации в PowerPoint и др.: Самоучитель / Ю.
А. Стоцкий, А. А. Васильев, И. С. Телина. - СПб: Питер, 2007. - 524с.
26.
Уокенбах Дж. Excel 2003. Библия пользователя / Дж. Уокенбах. – М.: Диалектика,
2007. - 768с.
27.
Федорова А.В. CorelDRAW для студента / А. В. Федорова. - СПб: БХВ-Петербург,
2007. - 576с.
28.
Цветкова А.В. Информатика и информационные технологии / А. В. Цветкова. –
М.: Эксмо, 2007. - 172с
29.
Чекмарев Ю.В. Вычислительные системы, сети и коммуникации / Ю. В. Чекмарев.
– М.: ДМК пресс, 2009. – 184с.
30.
Шевченко Н.А. Просто и доступно о работе в Microsoft Word 2003 / Н. А.
Шевченко. – М.: НТ Пресс, 2007. - 336с.
254
Документ
Категория
Другое
Просмотров
609
Размер файла
4 946 Кб
Теги
лекция, информатика, 2854, курс
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа