Компьютер как средство хранения и систематизации информации

компьютер процессор память информация

Человечеству всегда приходилось сталкиваться с задачами, имеющими большой объем данных о какой-то реальной системе. Например, о книгах в библиотеке, о работниках предприятия, о товарах на складе, о дорожно-транспортных происшествиях за длительный период времени и т. п. Необходимо организовать хранение этой информации таким образом, чтобы ее было удобно:

· просматривать;

· пополнять;

· изменять;

· искать нужные сведения;

· делать любые выборки;

· осуществлять сортировку в любом порядке.

Такой работой людям приходилось заниматься и задолго до появления компьютеров. Основным средством хранения данных была бумага. Данные хранились в виде — списков в толстых журналах, папках, на картонных карточках. Последний способ используется, например, в библиотечных каталогах. Большинству учеников он хорошо знаком: на каждой карточке записаны сведения об отдельной книге. В алфавитном каталоге карточки систематизированы по фамилиям авторов в алфавитном порядке, в предметном каталоге — по тематике книг. Подобные систематизированные картотеки используются в отделах кадров предприятий. Они удобны тем, что легко можно извлечь нужную карточку, заменить, добавить новые карточки, сохраняя установленный порядок. Тем не менее, если такая картотека содержит тысячи карточек, то, как бы совершенна ни была ее организация, обработка данных в ней — дело длительное и трудоемкое.

Другой пример — архивы различных документов. Например, существуют исторические архивы, архивы судебных дел, архивы патентов на изобретения и многие другие. Порой такие архивы занимают целые здания. Поиск в них нужных документов требует значительных усилий. Кроме того, существуют киноархивы, фотоархивы, архивы звуковых записей. В наше время решению описанных проблем помогают компьютеры.

Компьютерные информационные системы позволяют хранить большие объемы данных, осуществлять в них быстрый поиск, вносить изменения, выполнять всевозможные манипуляции с данными (группировать, сортировать и пр.).

1. Основные элементы персонального компьютера

Компьютер — это электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных. Компьютер представляет собой устройство, способное исполнять четко определенную последовательность операций, предписанную программой. Бурное развитие и применение за последние двадцать лет в промышленности вообще и в металлургии в частности получили персональные компьютеры. Персональный компьютер характеризуется тем, что им может пользоваться один человек, не прибегая в помощи бригады обслуживающего персонала.

Любой компьютер имеет три основные составные части:

1) Процессор;

2) Память;

3) Периферийное устройство.

Они взаимодействуют между собой с помощью шин, стандартизация которых делает архитектуру компьютера открытой.

Процессор является основным мозговым узлом, в задачу которого входит исполнение программного кода, находящегося в памяти. Память компьютера предназначена для кратковременного и долговременного хранения информации — кодов команд и данных. Информация в памяти хранится в двоичных кодах, каждый бит — элементарная ячейка памяти — может принимать значение «0» или «1». Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, однозначно ее идентифицирующий в определенный системе координат.

Минимальной адресуемой единицей хранения информации в памяти обычно является байт, состоящий, как правило, из 8 бит.

Внутренняя память — электронная память, устанавливаемая на системной плате или на плате расширения.

Внешняя память — это память, реализованная в виде устройств с различными принципами хранения информации и обычно с подвижными носителями.

Периферийные устройства являются важной составной частью любого вычислительного комплекса. В самом общем виде периферийные устройства предназначены для взаимодействия компьютера с внешним миром, и без них компьютер был бы вещью в себе.

По назначению можно выделить следующие виды периферийных устройств:

· Устройства ввода информации;

· Устройства вывода информации;

· Внешние устройства хранения информации (внешняя память);

· Коммуникационные устройства.

2. Понятие информации

Информация — это буквы, цифры, символы, команды, изображения, звуки, сигналы. Пользователь вводит в компьютер информацию. Затем компьютер по программе обрабатывает такую информацию и результат обработки отдает пользователю. Коротко говоря, в этом и состоит суть работы компьютера.

Чтобы вводить новую информацию в компьютер, наиболее часто применяется клавиатура. На клавиатуре есть клавиши для ввода букв, цифр, различных символов и некоторых простых команд, которые понимает компьютер.

Кроме клавиатуры, для ввода информации и общения с компьютером может применяться мышка, которой очень удобно пользоваться для управления многими современными прикладными программами. Мышка позволяет очень легко и быстро перемещаться по экрану монитора и выбирать нужную информацию. Монитор или дисплей предназначен для вывода информации из компьютера. А для игр вместо мышки к компьютеру может быть подключен джойстик.

Компьютер отличается от телевизора еще и тем, что предполагается не пассивное наблюдение пользователя за работой компьютера, а обязательно сотрудничество и активность обеих сторон. При работе на компьютере между пользователем и компьютером обязательно возникает взаимное общение — диалог. Пользователь что-то сообщает или приказывает компьютеру с помощью клавиатуры, мышки или джойстика, а компьютер отвечает сообщениями на экране. Впрочем, ответная информация может выводиться компьютером не только на экран, но и на принтер. Монитор и принтер подключены кабелями к системному блоку.

2.1 Информационные процессы

Информационные процессы: поиск, обработка, хранение и передача. Технические средства реализации информационных процессов. Компьютер как универсальное устройство для автоматизированной обработки информации.

Существуют три вида информационных процессов: хранение, передача, обработка.

Схема

2.2 Обработка информации

* Общая схема процесса обработки информации;

* Постановка задачи обработки;

* Исполнитель обработки;

* Алгоритм обработки;

* Типовые задачи обработки информации.

Схема обработки информации:

Исходная информация — исполнитель обработки — итоговая информация.

В процессе обработки информации решается некоторая информационная задача, которая предварительно может быть поставлена в традиционной форме: дан некоторый набор исходных данных, требуется получить некоторые результаты. Сам процесс перехода от исходных данных к результату и есть процесс обработки. Объект или субъект, осуществляющий обработку, называют исполнителем обработки.

Для успешного выполнения обработки информации исполнителю (человеку или устройству) должен быть известен алгоритм обработки, т. е. последовательность действий, которую нужно выполнить, чтобы достичь нужного результата.

Различаютдва типа обработки информации:

Первый тип обработки: обработка, связанная с получением новой информации, нового содержания знаний (решение математических задач, анализ ситуации и др.).

Второй тип обработки: обработка, связанная с изменением формы, но не изменяющая содержания (например, перевод текста с одного языка на другой).

Важным видом обработки информации является кодирование — преобразование информации в символьную форму, удобную для ее хранения, передачи, обработки. Кодирование активно используется в технических средствах работы с информацией (телеграф, радио, компьютеры). Другой вид обработки информации — структурирование данных (внесение определенного порядка в хранилище информации, классификация, каталогизация данных).

Ещё один вид обработки информации — поиск в некотором хранилище информации нужных данных, удовлетворяющих определенным условиям поиска (запросу). Алгоритм поиска зависит от способа организации информации.

2.3 Передача информации

* Источник и приемник информации.

* Информационные каналы.

* Роль органов чувств в процессе восприятия информации человеком.

* Структура технических систем связи.

* Что такое кодирование и декодирование.

* Понятие шума; приемы защиты от шума.

* Скорость передачи информации и пропускная способность канала.

Схема передачи информации:

Источник информации — информационный канал — приемник информации.

Информация представляется и передается в форме последовательности сигналов, символов. От источника к приёмнику сообщение передается через некоторую материальную среду. Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, ТВ. Органы чувств человека исполняют роль биологических информационных каналов.

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. Для защиты от шума применяются разные способы, например, применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума.

Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведёт к задержкам и подорожанию связи.

При обсуждении темы об измерении скорости передачи информации можно привлечь прием аналогии. Аналог — процесс перекачки воды по водопроводным трубам. Здесь каналом передачи воды являются трубы. Интенсивность (скорость) этого процесса характеризуется расходом воды, т. е. количеством литров, перекачиваемых за единицу времени. В процессе передачи информации каналами являются технические линии связи. По аналогии с водопроводом можно говорить об информационном потоке, передаваемом по каналам. Скорость передачи информации — это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.

Еще одно понятие — пропускная способность информационных каналов — тоже может быть объяснено с помощью «водопроводной» аналогии. Увеличить расход воды через трубы можно путем увеличения давления. Но этот путь не бесконечен. При слишком большом давлении трубу может разорвать. Поэтому предельный расход воды, который можно назвать пропускной способностью водопровода. Аналогичный предел скорости передачи данных имеют и технические линии информационной связи. Причины этому также носят физический характер.

2.4 Технологии сбора и хранения информации

Сбор предполагает получение максимально выверенной исходной информации и является одним из самых ответственных этапов в работе с информацией, поскольку от цели сбора и методов последующей обработки полностью зависит конечный результат работы всей информационной системы. Технология сбора подразумевает использование определенных методов сбора информации и технических средств, выбираемых в зависимости от вида информации и применяемых методов ее сбора. На заключительном этапе сбора, когда информация преобразуется в данные, т. е. в информацию, представленную в формализованном виде, пригодном для компьютерной обработки, осуществляется ее ввод в систему Когда сбор информации завершен, собранные данные сводятся в систему для создания, хранения и поддержания в актуальном состоянии информационного фонда, необходимого для выполнения различных задач в деятельности объекта управления. Следует отметить, что хранимые данные должны быть в достаточном объеме доступны для извлечения из места хранения, отображения, передачи или обработки по запросу пользователя. А сбор данных должен обеспечивать необходимую полноту и минимальную избыточность хранимой информации, что может быть достигнуто за счет выбора данных, оценки их необходимости, а также анализа существующих данных и разделения их на входные, промежуточные и выходные.

Входные данные — это данные, получаемые из первичной информации, создающие исходное описание предметной области и подлежащие хранению. Промежуточные данные формируются из других данных в процессе преобразований и обработки, и, как правило, не подлежат длительному хранению. Выходные данные есть результат обработки входных данных по соответствующему алгоритму; они служат основанием для принятия управленческих решений и подлежат хранению в течение определенного срока. Для сбора данных необходимо сначала определить технические средства, позволяющие осуществлять сбор быстро и высококачественно и поддерживающие операции ввода информации и представления данных в электронной форме. В качестве средств сбора в информационных системах обычно выступают агрегаты, представляющие собой совокупность устройств и программного обеспечения к ним, которые служат для преобразования информации, представленной в неэлектронной форме, в электронную для ее последующего использования в системе.

С развитием компьютерной техники стали появляться разнообразные технические средства, позволяющие осуществлять ручной или автоматизированный сбор информации непосредственно из ее источника либо через промежуточные звенья. Следует отметить, что в каждом отдельном случае технические средства выбираются в зависимости от типа собираемой информации и ее назначения (рис. 2.1). Так, для различных этапов сбора текстовой и графической информации, а также для выбора из предлагаемых системой вариантов обычно применяются такие средства, как клавиатура, различные манипуляторы («мышь», шаровой джойстик, световое перо и т. д.), сканер, планшет, сенсорный экран, монитор. Для сбора звуковой информации чаще всего используются диктофон и микрофон, в некоторых случаях применяются звуковые датчики и аппаратура распознавания речи, а также средства записи эфира радиостанций. Сбор видеоинформации осуществляется с помощью видеокамер и фотоаппаратов; кроме того, существуют средства, позволяющие записывать видеосигналы телевизионного вещания Рис. 2.1. Технические средства сбора информации В промышленных системах в зависимости от сферы применения часто используются также технические средства для сканирования штрих-кода, захвата изображений, автоматические датчики объема, давления, температуры, влажности, системы распознавания сигналов и кодов и т. д. В целом применение подобных промышленных средств сбора информации называют технологией автоматической идентификации, т. е. идентификацией и/или прямым сбором данных в микропроцессорное устройство (компьютер или программируемый контроллер) без использования клавиатуры. Такая технология применяется для исключения ошибок, связанных со сбором данных, и ускорения процесса сбора; она позволяет не только идентифицировать объекты, но и следить за ними, кодировать большое количество информации.

Автоматическая идентификация объединяет пять групп технологий, обеспечивающих решение проблемы сбора разнообразных данных:

1.Технологии штрихового кодирования (Bar Code Technologies).

2.Технологии радиочастотной идентификации (RF1D — Radio Frequency Identification Technologies).

3.Карточные технологии (CardTechnologies).

4.Технологии сбора данных (Data Communications Technologies).

5. Новые технологии, такие, как распознавание голоса, оптическое и магнитное распознавание текста, биометрические технологии и некоторые другие. При первоначальной разработке технологии сбора данных после выбора технических средств необходимо продумать план сбора данных, который обычно включает несколько этапов, особенно характерных для исследовательских проектов: определение проблемной ситуации и формулирование цели сбора данных;

· детальное изучение предметной области с помощью опроса экспертов, изучения литературы и групповых дискуссий и уточнение задач сбора данных;

· разработка концепции сбора данных на основании выработки гипотез, их практической проверки, выявления причинно-следственных связей;

· детальное планирование сбора данных, определение источников информации (вторичные данные, уже собранные кем-то до проекта, или первичные, новые данные);

· отбор источников информации и сбор вторичных данных;

· оценка полученных вторичных данных (актуальность, точность, полнота, пригодность для дальнейшей обработки);

· планирование сбора первичных данных, выбор способа сбора;

· проведение сбора и ввода первичной информации;

· анализ полученных данных;

· представление результатов сбора данных, передача их на хранение и в обработку В зависимости от целей, сферы деятельности и располагаемых технических средств можно выделить целый спектр методов сбора данных: 1) в экономических информационных системах (например, маркетинга): * опрос и интервью — групповой, индивидуальный или телефонный опрос, опрос в форме анкетирования, формализованные и неформализованные интервью; * регистрация (наблюдение) — систематическое, планомерное изучение поведения того или иного объекта или субъекта; * эксперимент — исследование влияния одного фактора на другой при одновременном контроле посторонних факторов; * панель — повторяющийся сбор данных у одной группы опрашиваемых через равные промежутки времени; * экспертная оценка — оценка исследуемых процессов квалифицированными специалистами-экспертами; 2) в геоинформационных системах: * сбор информации из нормативной и методической документации; * сбор пространственных (координатных и атрибутивных) данных; * мониторинг потоков данных, поступающих с научно-исследовательских воздушных и морских судов, береговых станций и буев в оперативном и задержанном режиме; * сбор данных, поступающих по каналам удаленного доступа к данным; 3) в статистических информационных системах: * сбор данных с первичных документов; * заполнение собственных форм и шаблонов при сборе данных; * сбор данных из подотчетных организаций с помощью заполнения ими предписанных форм отчетности; 4) в информационных системах управления производственными процессами широко применяются методы сбора данных, основанные на технологии автоматической идентификации.

Собранная информация, переведенная в электронную форму, представляет собой одну из основных ценностей любой современной организации, поэтому обеспечение надежного хранения и оперативного доступа к информации для дальнейшей ее обработки являются приоритетными задачами. Процедура хранения информации заключается в формировании и поддержке структуры хранения данных в памяти ЭВМ. Несмотря на высокий уровень развития современных информационных технологий, на данный момент не существует универсальной методики построения системы хранения данных, которая была бы приемлемой для большинства организаций. В каждом отдельном случае такая задача решается индивидуально, однако представляется возможным сформулировать основные требования, предъявляемые к современным структурам хранения:

· независимость от программ, использующих хранимые данные;

· обеспечение полноты и минимальной избыточности данных;

· возможность актуализации данных (т. е. пополнения или изменения значений данных, записанных в базе);

· возможность извлечения данных, а также сортировки и поиска по заданным критериям.

База данных (БД) — специально организованная совокупность взаимосвязанных данных, отражающих состояние выделенной предметной области в реальной действительности и предназначенной для совместного использования при решении задач многими пользователями.

БД представляет собой комплекс информационных, технических, программных, лингвистических и организационных средств, обеспечивающих сбор, хранение, поиск и обработку данных. Банк данных — универсальная база данных, обслуживающая любые запросы прикладных программ вместе с соответствующим программным обеспечением. Для обеспечения доступа к базе данных, составления обобщенных и детализированных отчетов, выполнения анализа данных с помощью запросов используются системы управления базами данных (СУБД).

Среди наиболее ярких можно отметить: LotusApproach, MicrosoftAccess, BorlanddBase, BorlandParadox, MicrosoftVisualFoxPro, а также базы данных Microsoft SQL Server и Oracle, используемые в приложениях, построенных по технологии «клиент—сервер». Кроме баз и банков данных, современную структуру хранения информации предоставляют хранилища данных, которые включают следующие функциональные блоки: * инструменты настройки информационной модели, отражающей все виды информации, необходимой для решения задач предприятия; * репозиторий метаданных, т. е. описание структуры хранилища данных, доступное как внутренним программам хранилища, так и внешним системам, обеспечивающее гибкость хранилища; * технология сбора данных из внешних источников, а также из удаленных подразделений с помощью двух методов: — применение средств ETL (Extract, Transformation, Loadin — извлечение, трансформация, загрузка), присущих специальным системам, для извлечения данных из других баз данных, трансформации в соответствии с правилами, описанными в системе, и загрузки в хранилище данных; — применение стандартного формата сбора данных и разработка процедур их выгрузки на стороне источника, что обеспечивает однородность данных, извлеченных из разных систем, и децентрализацию разработки за счет передачи ее специалистам, знающим исходную систему; * механизмы расчета агрегатов и показателей, базирующихся на детальных данных хранилища, с помощью технологий иерархической настройки структуры данных или показателей, а также встроенного языка программирования; * пользовательские интерфейсы, позволяющие коллективу сотрудников разделять функции и выполнять различные задачи, включая администрирование, дизайн приложений, технологическую поддержку хранилища, анализ данных по запросам и т. д.; * механизмы выполнения произвольных запросов, включая средства генерации запросов и необходимых индексов;

Рис. 2.2. Операции для быстрого восстановления данных в системах хранения

* инструменты настройки и выпуска отчетов как конечных продуктов хранилища данных, в том числе отчетов регламентированной формы, аналитических и настраиваемых пользователем. Следует отметить, что немаловажным требованием к любой системе хранения данных является обеспечение резервного копирования, архивирования, структурированного хранения и восстановления данных в требуемые сроки (рис. 2.2). Эти операции можно организовать с помощью пофайлового анализа подлежащих хранению данных, учитывающего даты создания, модификации и последнего обращения к файлам, их расширение, расположение в каталогах файловой системы и т. д. Рассмотрим эти операции более подробно.

Резервное копирование — это создание копий файлов для быстрого восстановления работоспособности системы при возникновении аварийной ситуации. Копии файлов хранятся на резервных носителях в течение определенного времени, а затем перезаписываются. Различают полное, инкрементальное и дифференциальное резервное копирование. Полное резервное копирование предполагает создание копий всех данных, подлежащих резервному копированию, что позволяет в случае аварийной ситуации быстро восстановить информацию; однако такое копирование занимает довольно продолжительное время.

Дифференциальное резервное копирование предполагает дублирование только тех файлов, которые были созданы или изменены с момента проведения предыдущего сеанса полного копирования. При возникновении аварийной ситуации для восстановления данных потребуются последняя полная и дифференциальная копии.

Инкрементальное резервное копирование предполагает создание копий только тех файлов, которые были созданы или изменены с момента последнего полного, дифференциального или инкрементального копирования. Такое копирование осуществляется довольно быстро, однако при возникновении аварийной ситуации для восстановления данных потребуется последняя полная и все последующие инкрементальные копии, а процедура восстановления будет очень длительной. Учитывая достоинства и недостатки существующих методов резервного копирования, на практике параллельно применяют полное копирование (например, 1 раз в неделю) и инкрементальное (например, 1 раз в день).

Архивное копирование есть процесс копирования файлов для бессрочного или долговременного хранения на архивных носителях. Архивное копирование также может быть полным, инкрементальным и дифференциальным, однако оно осуществляется реже резервного копирования. Для удешевления процесса хранения редко используемых данных применяют систему структурированного хранения, т. е. организации иерархической структуры устройств хранения информации, когда на верхнем уровне находятся жесткие диски, а на нижних уровнях — съемные накопители, которые объединяются в единый логический диск для хранения редко используемой информации. Перемещение файлов по уровням организуется таким образом, чтобы объем свободного пространства на дисках серверов сохранялся в заданных пределах.

Заключение

Компьютер проникают практически во все сферы человеческой деятельности. То, что недавно считалось фантастикой, теперь благодаря научно-технического прогресса, особенно прогресса в области компьютерной технологий, стало реальностью.

Компьютерные технологии применяются в производстве, промышленности, издательствах и крупных библиотеках, в парламентах и министерствах, в банках и на складах, в системах связи и системах управления транспорта, в налоговых инспекциях и в сфере развлечений и т. д. Теперь практически невозможно представить современный офис без повседневного и широкого применения компьютерных технологий. Компьютер стал непременным атрибутом рабочего места работников многих профессий.

В этих условиях продолжает расти спрос на компьютерных специалистов, особенно на молодых специалистов высокой квалификации. Большой популярностью пользуются специалисты по компьютерной верстки и макетирования, компьютерные художники и дизайнеры, специалисты по банковским и бухгалтерских компьютерных систем, специалисты по компьютерным сетям и ряд других.

Теперь, как и в 20-е годы, а о коренное перевооружение всех отраслей народного хозяйства, их интенсификации. А новые технологии — это успех, завоеванный не количеством, а умением. В них — мудрая изящество машин, требующих минимум энергии по наивысшей производительности.

Новые технологии — это экономия материальных и трудовых ресурсов. Под технологией понимают необходимый для изготовления продукции набор методов обработки, изменения свойств и формы сырья, материала или полуфабриката.

Однако в промышленном производстве свобода выбора невероятно расширяется. Детали автомобиля можно изготавливать методом литья, штамповки, прессования, токарной обработки. Здесь не обойтись без строгого расчета и научной организации труда.

Новые технологии — жизненная необходимость. Ведь сегодня немало производств работает на пределе возможностей орудий и технологий. Речь идет о создании таких процессов, когда детали, ткани, одежда изготавливаются без резца, челнока, иглы инструментами, которые исключают непосредственный механическое воздействие, зато меняют внутреннюю структуру предмета труда. И появляются в швейной промышленности ультразвуковые установки для шитья тканей так называемым безнитковим швом, нет иглы и челнока, так как нет нити. Производство становится мало стадийно, а следовательно, экономнее, а изделие — качественным.

Новые технологии должны отвечать трем требованиям: созданию принципиально новых видов высококачественной продукции; оптимальному сочетанию технологических процессов; минимума вложенных в производство средств.

Информатика стала модной наукой — о ней много пишут, говорят, от нее ждут. Но мода быстро пройдет, а информатика останется, войдя в научно-технический потенциал человечества. Более того, она уже сейчас является катализатором научно-технического прогресса.

Список используемой литературы

1.Романова Ю. Д., Информатика и информационные технологии-Эксмо, 2009. — 320 с.

2.Козлова И. С., Информатика-Высшее образование, 2008. — 192 с.

3.Самылкина Н. Н., Информатика: все темы для подготовки к ЕГЭ-Эксмо 2011. -208 с.

4.Мамонова Т. Е., Информатика. Общая информатика. Основы языка C+± Томского политехнического университета.2011. — 220 с.