Минобрнауки России федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт

(технический университет)"

Специальность (специализация) — Логистика Факультет — Экономики и менеджмента

Отчет по учебной практике по информатике

Студент П.А.Гриневич

Руководитель,

Ст. преподаватель А.И.Москвичева

Санкт-Петербург

Понятие информации, ее измерение, количество и качество информации. Информационный ресурс. Формы и способы представления информации

Информация — сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информацион-ные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы.

Алфавитный подход к измерению информации Вам хорошо известно, что для измерения таких величин, как, например, расстояние, масса, время, существуют эта-лонные единицы. Для расстояния — это метр, для массы— килограмм, для времени — секунда. Измерение происходит путем сопоставления измеряемой величины с эталонной еди-ницей, Сколько раз эталонная единица укладывается в изме-ряемой величине, таков и результат измерения. Следова-тельно, и для измерения информации должна быть введена своя эталонная единица.

Алфавитный подход позволяет измерять информацион-ный объем текста на некотором языке (естественном или формальном), не связанный с содержанием этого текста.

Алфавит. Мощность алфавита Под алфавитом мы будем понимать набор букв, знаков препинания, цифр, скобок и др. символов, используемых в тексте. В алфавит также следует включить и пробел, т. е. пропуск между словами.

Полное число символов в алфавите принято называть мощностью алфавита. Будем обозначать эту величину бук-вой N. Например, мощность алфавита из русских букв и от-меченных дополнительных символов равна 54: 33 буквы + 10 цифр + 11 знаков препинания, скобки, пробел.

Информационный вес символа При алфавитном подходе считается, что каждый символ текста имеет определенный информационный вес, Информа-ционный вес символа зависит от мощности алфавита. А ка-ким может быть наименьшее число символов в алфавите? Оно равно двум! Скоро вы узнаете, что такой алфавит ис-пользуется в компьютере. Он содержит всего 2 символа, ко-торые обозначаются цифрами «0» и «1». Его называют дво-ичным алфавитом. Изучая устройство и работу компьютера, вы узнаете, как с помощью всего двух символов можно пред-ставить любую информацию.

Информационный вес символа двоичного алфавита принят за единицу информации и называется 1 бит.

С увеличением мощности алфавита увеличивается инфор-мационный вес символов этого алфавита. Так один символ из четырехсимвольного алфавита (N = 4) «весит» 2 бита. Объяс-нение этому можно дать следующее: все символы такого ал-фавита можно закодировать всеми возможными комбинаци-ями из двух цифр двоичного алфавита. Комбинацию из не-скольких (двух, трех и т. д.) знаков двоичного алфавита назовем двоичным кодом.

Используя три двоичные цифры, можно составить 8 раз-личных комбинаций.

Коротко о главном

Алфавитный подход — это способ измерения информаци-онного объема текста, не связанного с его содержанием.

Алфавит — это вся совокупность символов, используемых в некотором языке для представления информации. Мощ-ность алфавита — это число символов в нем.

1 бит — информационный вес одного символа двухсимвольного алфавита (N = 2).

Информационный вес символа (разрядность двоичного кода) (b) и мощность алфавита (N) связаны формулой: N= 2

Информационный объем текста равен сумме информаци-онных весов всех символов, составляющих текст.

1 байт — информационный вес символа из алфавита мощ-ностью 28 = 256 символов.1 байт — 8 битов.

Байт, килобайт, мегабайт, гигабайт — единицы измере-ния информации. Каждая следующая единица больше пре-дыдущей в 1024 (210) раза.

Единицы измерения информации служат для измерения объёма информации — величины, исчисляемой логарифмически. Это означает, что когда несколько объектов рассматриваются как один, количество возможных состояний перемножается, а количество информации — складывается.

Первичные единицы

Объём информации можно представлять как логарифм по основанию 2 количества возможных состояний. i=log2N

Наименьшее целое число, логарифм которого положителен — это 2. Соответствующая ему единица — бит— является основой исчисления информации в цифровой технике.

Целые количества бит отвечают количеству состояний, равному степеням двойки.

Особое название имеет 4 бита — ниббл (полубайт, тетрада, четыре двоичных разряда), которые вмещают в себя количество информации, содержащейся в одной шестнадцатеричной цифре.

Единицы, производные от бита Байт Следующей по порядку популярной единицей информации является 8 бит, или байт. Именно к байту непосредственно приводятся все большие объёмы информации, исчисляемые в компьютерных технологиях.

Такие величины как машинное слово и т. п., составляющие несколько байт, в качестве единиц измерения почти никогда не используются Килобайт Для измерения больших количеств байтов служат единицы «килобайт» = байт и «Кбайт"(кибибайт, kibibyte) = 1024 байт. Такой порядок величин имеют, например:

Сектор диска обычно равен 512 байтам то есть половине килобайта, хотя для некоторых устройств может быть равен одному или двум кибибайт.

Классический размер «блока» в файловых системах UNIX равен одному Кбайт (1024 байт).

«Страница памяти» в процессорах x86 имеет размер 4096 байт, то есть 4 Кбайт.

Объём информации, получаемой при считывании дискеты «3,5? высокой плотности» равен 1440 Кбайт (ровно); другие форматы также исчисляются целым числом Кбайт.

Мегабайт Единицы «мегабайт» = 1024 килобайт = [1 048 576] байт и «мебибайт» (mebibyte) = 1024 Кбайт = 1 048 576 байт применяются для измерения объёмов носителей информации.

Объём адресного пространства процессора Intel 8086 был равен 1 Мбайт.

Оперативную память и ёмкость CD-ROM меряют двоичными единицами, но для объёма НЖМД десятичные мегабайты были более популярны.

Современные жёсткие диски имеют объёмы, выражаемые в этих единицах минимум шестизначными числами, поэтому для них применяются гигабайты.

Гигабайт Единицы «гигабайт» = 1024 мегабайт = килобайт = байт и «Гбайт"(гибибайт, gibibyte) = 1024 Мбайт = 230 байт измеряют объём больших носителей информации, например жёстких дисков. Разница между двоичной и десятичной единицами уже превышает 7%.

Размер 32-битного адресного пространства равен 4 Гбайт? 4,295 Мбайт. Такой же порядок имеют размер DVD-ROM и современных носителей на флеш-памяти. Размеры жёстких дисков уже достигают сотен и тысяч гигабайт.

Для исчисления ещё больших объёмов информации имеются единицы терабайт и тебибайт (1012 и 240 байт соответственно), петабайт и пебибайт (1015 и 250 байт соответственно) и т. д.

Качество информации.

Качество информации является одним из важнейших параметров

для потребителя информации. Оно определяется следующими характеристиками:

репрезентативность — правильность отбора информации в целях адекватного отражения источника информации. Например, в целях большей репрезентативности данных о себе абитуриенты стремятся представить в приемную комиссию как можно больше свидетельств, дипломов, удостоверений и другой информации, подтверждающей их высокий уровень подготовки, что учитывается при зачислении в ВУЗ;

достаточность (полнота) — минимальный, но достаточный состав данных для достижения целей, которые преследует потребитель информации. Эта характеристика похожа на репрезентативность, однако разница состоит в том, что в данном случае учитывается минимальный состав информации, который не мешает принятию решения. Например, абитуриент — золотой медалист может не представлять в приемную комиссию свой аттестат: диплом, подтверждающий получение золотой медали, свидетельствует о полном наборе отличных оценок в аттестате;

актуальность — зависит от динамики изменения характеристик информации и определяется сохранением ценности информации для пользователя в момент ее использования. Очевидно, что касается информации, которая используется при зачислении, она актуальна, так как само обучение уже закончилось, и его результаты изменены быть не могут, а, значит, остаются актуальными;

точность — степень близости информации к реальному состоянию источника информации. Например, неточной информацией является медицинская справка, в которой отсутствуют данные о перенесенных абитуриентом заболеваниях;

Информационные ресурсы — это знания, идеи человечества и указания по их реализации, зафиксированные в любой форме, на любом носителе информации.

Информационные ресурсы — это документы и массивы документов в информационных системах (библиотеках, архивах, фондах, банках данных, депозитариях, музейных храненьях)

Между информационными ресурсами и всякими иными существует важное различие: всякий ресурс, кроме информационного, после его использование исчезает (например, иссякают месторождения металлов, расходуются финансовые ресурсы). Информационные ресурсы можно использовать многократно. Кроме того их использование влечет за собой создание новых ресурсов, в том числе и информационных. Информационные ресурсы тем быстрее растут, чем быстрее их расходуют.

Преобразование и кодирование знаковых систем

Язык как знаковая система. Для обмена информацией с др. людьми человек использует естественные языки (русский, английский, китайский и др.), т. е. информация представляется с помощью естественных языков. В основе языка лежит алфавит, т. е. набор символов (знаков), которые человек различает по их начертанию. Последовательности символов алфавита, в соответствии с правилами грамматики, образуют основные объекты языка — слова. Предложения из слов данного языка, называются синтаксисом. Наряду с естественными языками были разработаны формальные языки (системы счисления, алгебра, языки программирования, отдельных профессий и др.). Основное отличие формальных языков от естественных состоит в наличие не только жестко зафиксированного алфавита, но и строгих правил грамматики и синтаксиса. Некоторые языки используют в качестве знаков не буквы и цифры, а др. символы, например, музыкальные ноты, изображения элементов электрических или логических схем, дорожные знаки, точки и тире (код азбуки Морзе) и др. Кодирование информации. В процессе преобразования информации из одной формы представления (знаковой системы) в другую происходит кодирование. Средством кодирования служит таблица соответствия знаковых систем, которая устанавливает взаимно однозначное соответствие между знаками или группами знаков 2-х различных знаковых систем. В процессе обмена информацией часто приходится производить операции кодирования и декодирования информации. Чаще всего кодированию подвергаются тексты на естественных языках.

Существуют 3 основных способа кодирования текста:

графический — с помощью спец. рисунков или значков;

числовой — с помощью чисел;

символьный — с помощью символов того же алфавита, что и исходный текст.

Аналоговый и дискретный способы представления изображения и звука. Человек способен воспринимать и хранить информацию в форме образов (зрительных, звуковых, осязательных, вкусовых и обонятельных). Зрительные образы могут быть сохранены в виде изображений, а звуковые зафиксированы на пластинках, магнитных лентах, лазерных дисках и т. д. Информация, в том числе графическая и звуковая, может быть представлена в аналоговой и дискретной форме. При аналоговом представлении информации физическая величина может принимать бесконечное множество значений. При дискретном представлении информации физическая величина может принимать конечное множество значений, при этом она изменяется скачкообразно. Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, т. е. разбиения непрерывного графического изображения или непрерывного (аналогового) звукового сигнала на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, т. е. присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики. Системная память: ОЗУ, ПЗУ, кэш. Внешняя память: винчестер; стример; накопитель на гибких магнитных дисках; накопители на компакт-дисках.

Запоминающее устройство — носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.

Классификация По форме записанной информации:

аналоговые;

цифровые.

По устойчивости записи и возможности перезаписи:

Постоянные (ПЗУ), содержание которых не может быть изменено конечным пользователем (например, BIOS). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.

Записываемые (ППЗУ), в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, CD-R).

Многократно перезаписываемые (ПППЗУ) (например, CD-RW).

Оперативные (ОЗУ) — обеспечивают режим записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки. Быстрые, но дорогие ОЗУ (SRAM) строят натриггерах, более медленные, но более дешёвые разновидности ОЗУ — динамические ЗУ (DRAM) строят на элементах состоящих из ёмкости (конденсатора) и полевого транзистора, используемого в качестве ключа разрешения записи-чтения. В обоих видах ЗУ информация исчезает после отключения от источника питания (например, тока).

По энергозависимости:

энергонезависимые, записи в которых не стираются при снятии электропитания;

энергозависимые, записи в которых стираются при снятии электропитания;

статические, которым для хранения информации достаточно сохранения питающего напряжения;

динамические, в которых информация со временем разрушается (деградирует), и, кроме подачи электропитания, необходимо производить её периодическое восстановление (регенерацию).

По типу доступа:

С последовательным доступом (например, магнитные ленты).

С произвольным доступом (RAM; например, оперативная память).

С прямым доступом (например, жёсткие диски).

С ассоциативным доступом (специальные устройства, для повышения производительности баз данных).

По геометрическому исполнению:

дисковые (магнитные диски, оптические, магнитооптические);

ленточные (магнитные ленты, перфоленты);

барабанные (магнитные барабаны);

карточные (магнитные карты, перфокарты, флэш-карты, и др.);

печатные платы (карты DRAM, картриджи).

По физическому принципу:

перфорационные (с отверстиями или вырезами)

перфокарта

перфолента

с магнитной записью

магнитные сердечники (пластины, стержни, кольца, биаксы)

магнитные диски

Жёсткий магнитный диск

Гибкий магнитный диск

магнитные ленты

магнитные карты

оптические

CD

DVD

HD-DVD

Blu-ray Disc

магнитооптические:

CD-MO

использующие накопление электростатического заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки);

использующие эффекты в полупроводниках (EEPROM, флэш-память)

звуковые и ультразвуковые (линии задержки);

использующие сверхпроводимость (криогенные элементы) По количеству устойчивых (распознаваемых) состояний одного элемента памяти:

двоичные троичные десятичные Внутренняя память Внутренняя память — это память, расположенная на материнской плате. Внутреннюю память составляют два устройства: ОЗУ и ПЗУ.

ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) предназначено для хранения текущих программ и текущей информации, т. е. программ и информации, с которыми в данный момент работает пользователь. В англоязычной литературе ОЗУ называют RAM (random access memory — память случайного доступа).

Основными характеристиками ОЗУ являются: объем и время доступа.

Объем ОЗУ (ед. измерения — Мбайт) — это общее количество ячеек памяти на всех кристаллах ОЗУ. В каждой ячейке может хранится либо «1» либо «0». Ячейки в кристаллах памяти объединены в блоки по 8 ячеек, и в каждый такой блок таким образом можно записать байт информации. От объема ОЗУ во многом зависит скорость работы компьютера: чем больше объем ОЗУ, тем быстрее работает компьютер.

Время доступа — время, за которое процессор может прочитать содержимое ячейки ОЗУ или записать в нее информацию. Чем меньше время доступа, тем быстрее общается процессор с ОЗУ и тем быстрее работает компьютер.

ОЗУ является энергозависимой памятью, т. е. при отключении питания оно «забывает» всю записанную в него информацию.

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — хранит программу первоначальной загрузки компьютера, информацию о системной плате и расположенных на ней устройствах, информацию о подключенных устройствах внешней памяти, текущее время др.

Эта память является энергонезависимой, т. е. при отключении питания информация в ПЗУ не стирается. Информация в ПЗУ записывается один раз и затем уже не изменяется, хотя в современных компьютерах часть ПЗУ — так называемая flash-память, может быть перезаписана. При этом пользователь лишь запускает специальную программу, периодически поставляемую производителями материнских плат, и содержимое flash-памяти обновляется. Flash-память как и все ПЗУ энергонезависима, т.к. она потребляет очень мало энергии и питается от отдельной батареи независимо от того, включен или выключен компьютер. Кроме того, содержимое еще одной части ПЗУ (CMOS-памяти), содержащей данные о конфигурации компьютера, настройках, текущем времени и др., может быть изменено пользователем вручную. Питается CMOS-память обычно от той же батареи, что и flash-память.

Внешняя память

Внешняя (периферийная) память — это память, расположенная вне материнской платы. На устройствах внешней памяти хранятся тексты программ, документы и другая информация. Эту память часто называют долговременной. Если необходимо работать с какой-то программой, то она сначала копируется с устройств внешней памяти в оперативную память и затем запускается. Наиболее часто внешняя память ПК представлена накопителями на гибких магнитных дисках и накопителями на жестких дисках

Накопители на гибких дисках (дискетах).

Гибкие диски позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить наиболее ценную информацию с жесткого диска. Наиболее распространены гибкие диски (дискеты) размером 3,5 дюйма емкостью 1,44 Мбайт.

Накопитель на жестком диске (винчестер) — предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых программ, документов и т. д. Основными характеристиками винчестеров являются емкость и скорость работы диска. Первые винчестеры для компьютеров IBM PC/XT имели емкость 10 Мбайт, современные винчестеры имеют емкости до 50 Гигабайт и больше. Скорость работы диска определяется временем доступа к информации. Скорость обмена информацией с винчестером значительно ниже, чем с ОЗУ. Тем не менее, в сравнении с другими видами внешней памяти винчестеры имеют самое высокое быстродействие.

Накопители на оптических дисках (CD-ROM, накопители на компакт дисках) — устройство, аналогичное лазерному проигрывателю, обеспечивает ввод информации с компакт-дисков, записанных в специальном формате. Объем одного диска — 640 Мбайт.

Существует много других видов накопителей, используемых на практике реже: накопители на магнитной ленте (стриммеры), накопители на магнитооптических дисках, ZIPнакопители, накопители MiniDisk и др.

Организация и средства человеко-машинного интерфейса, мультисреды и гиперсреды

Взаимодействие пользователя и операционной системы всегда осуществляется по специальным правилам, особым для каждой операционной системы способом. Эти правила образуютинтерфейс пользователя, который является частным случаем общего понятия интерфейса.

Совокупность стандартных соглашений, средств, методов и правил взаимодействия пользователя с той или иной программной системой называется пользовательским интерфейсов (или интерфейсом пользователя) системы.

Существуют следующие разновидности пользовательского интерфейса операционных систем:

текстовый;

табличный;

графический.

Текстовый интерфейс. Разберем основные особенности текстового интерфейса пользователя, который используется в таких операционных системах как MS-DOS, UNIX и некоторых других. Взаимодействие между пользователем и операционной системой происходит в форме диалога. Это означает, что операционная система после загрузки подает некоторый сигнал о своей готовности к приему указаний, команд пользователя. В операционной системе MS-DOS этот сигнал представляет собой выводимое на экран дисплея приглашение к вводу. Обычно приглашение представляет собой символ >, слева от которого может быть выведена некоторая служебная, вспомогательная информация, например, имя некоторого дискового устройства, текущее время, текущая дата и некоторые другие данные. Так, в приглашении

07−04−03 C:>

показано, что текущая дата — это 7 апреля 2003 года, а текущим дисковым устройством является устройство C:. Для запроса на выполнение какой-либо функции операционной системы пользователь должен ввести с клавиатуры справа от символа > указание. команду операционной системе. Например, узнать версию установленной на компьютере операционной системы можно с помощью следующей команды:

07−04−02 C:>ver

Напоминаем, что команда находится справа от знака приглашения >. В данном случае команда — это слово «ver» (от version — версия). Если, например, на машине установлена операционная система MS-DOS версии 6.22, то выполнение этой команды приведет к выводу на экран дисплея ответа

MS DOS Version 6.22

После завершения выполнения команды операционная система вновь выводит на экран приглашение и ожидает следующей команды пользователя. Таким образом, диалог пользователя и операционной системы протекает в виде обмена текстовыми фразами, поэтому интерфейс такого типа называют текстовым. Так как приглашение вместе с командой пользователя обычно занимает на экране дисплея одну строку, эту строку стали называть командной строкой, а текстовый интерфейс приобрел еще одно название — интерфейс командной строки.

Табличный интерфейс. Практика работы с операционной системой MS-DOS очень быстро показала, что для большинства пользователей текстовый интерфейс сложен и неудобен, так как приходится запоминать правила записи достаточно большого количества необходимых в работе команд. Поэтому стали разрабатывать всевозможные вспомогательные программы, которые должны обеспечивать более удобный для пользователя способ взаимодействия с операционной системой. Такие программы получили название оболочек. Являясь по сути дела надстройками над операционной системой, оболочки изменяют стиль и правила взаимодействия пользователя и операционной системы, обеспечивая при этом доступ к ее основным возможностям.

Еще раз подчеркнем, что оболочки не являются независимыми программами, они могут функционировать только совместно с операционной системой, для которой они разработаны.

Различные оболочки используют разный интерфейс пользователя. Так, оболочки типа Norton Commander или Far используют табличный интерфейс, отличительной особенностью которого является указание или выбор команды или ее элементов в готовой таблице, а не ввод текста команды. Обычно наряду с выбором из таблиц при использовании табличного интерфейса сохраняется возможность использовать и текстовый интерфейс — в нижней части видна командная строка с приглашением текстового интерфейса.

Графический интерфейс. В настоящее время наибольшую популярность завоевал графический интерфейс. Его особенностью является широкое использование условных, легко запоминающихся значков, закрепленных за теми или иными действиями, программами, устройствами и т. д. Пользователю достаточно определенным образом указать на нужный значок, и операционная система выполнить связанное с ним действие. Графический интерфейс является основным для подавляющего большинства современных операционных систем, в том числе семейства Windows.

Мультимедиа Мультимедиа представляет собой совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих создание звуковых и визуальных эффектов, а также влияние человека на ход выполнения программы, предусматривающей их создание.

Первоначально компьютеры умели «работать» только с числами. Немного позднее они «научились» работать с текстами и графикой. И лишь в последнем десятилетии XX века компьютер «освоил» звук и движущееся изображение. Новые возможности компьютера получили название мультимедиа (multimedia — множественная среда, то есть среда, состоящая из нескольких компонентов различной природы).

Ярким примером применения мультимедийных возможностей являются различные энциклопедии, в которых вывод текста той или иной статьи сопровождается показом связанных с текстом изображений, фрагментов кинофильмов, синхронным озвучиванием выводимого текста и т. д. Мультимедиа широко применяется в обучающих, познавательных, игровых программах. Эксперименты, проводившиеся над большими группами обучаемых, показали, что в памяти остается 25% услышанного материала. Если материал воспринимается зрительно, то запоминается 1/3 увиденного. В случае комбинированного воздействия на зрение и слух доля усвоенного материала повышается до 50%. А если обучение организовано при диалоговом, интерактивном (interaction — взаимодействие) общении обучаемого и мультимедийных обучающих программ, усваивается до 75% материала. Эти наблюдения свидетельствуют об огромных перспективах применения мультимедийных технологий в области обучения и во многих других аналогичных областях применения.

Одной из разновидностей мультимедиа считается так называемое кибернетическое пространство.

Развитием гипертекстовых и мультимедийных систем являются гипермедиа системы.

Гипермедиа системы — системы, в которых принципы гипертекста комбинируются с возможностями мультимедийной среды и распространяются на тексты, создаваемые не в одной и той же, а в различных программных средах, которые, к тому же, могут находиться на разных машинах компьютерной сети.

Электронные таблицы

Электронная таблица — компьютерная программа, позволяющая проводить вычисления с данными, представленными в виде двумерных массивов, имитирующих бумажные таблицы[2]. Некоторые программы организуют данные в «листы», предлагая, таким образом, третье измерение.

Электронные таблицы (ЭТ) представляют собой удобный инструмент для автоматизации вычислений. Многие расчёты, в частности в области бухгалтерского учёта, выполняются в табличной форме: балансы, расчётные ведомости, сметы расходов и т. п. Кроме того, решение численными методами целого ряда математических задач удобно выполнять именно в табличной форме. Использование математических формул в электронных таблицах позволяет представить взаимосвязь между различными параметрами некоторой реальной системы. Решения многих вычислительных задач, которые раньше можно было осуществить только с помощью программирования, стало возможно реализовать через математическое моделирование в электронной таблице.

Методы и технологии моделирования

Методы и технологии моделирования

Все многообразие способов моделирования, рассматриваемого теорией моделирования, можно условно разделить группы. Аналитическое моделирование заключается в построении модели, основанной на описании поведения объекта или системы объектов в виде аналитических выражений — формул. При таком моделировании объект описывается системой линейных или нелинейных алгебраических или дифференциальных уравнений, решение которых может дать представление о свойствах объекта. К полученной аналитической модели, с учетом вида и сложности формул применяются аналитические или приближенные численные методы. Реализация численных методов обычно возлагается на вычислительные машины, обладающие большими вычислительными мощностями. Тем не менее, применение аналитического моделирования ограничено сложностью получения и анализа выражений для больших систем. Имитационное моделирование предполагает построение модели с характеристиками, адекватными оригиналу, на основе какого-либо его физического или информационного принципа. Этоозначает, что внешние воздействия на модель и объект вызывают идентичные изменения свойств оригинала и модели. При таком моделировании отсутствует общая аналитическая модель большой размерности, а объект представлен системой, состоящей из элементов, взаимодействующих между собой и с внешним миром. Задавая внешние воздействия, можно получить характеристики системы и провести их анализ. В последнее время имитационное моделирование все больше ассоциируется с моделированием объектов на компьютере, что позволяет в интерактивном режиме исследовать модели самых разных по природе объектов. При имитационном моделировании воспроизводится алгоритм функционирования системы во времени — поведение системы; причем имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания, что позволяет по исходным данным получить дающие возможность оценить характеристики системы сведения о состояниях процесса в определенные моменты времени. Основным преимуществом имитационного моделирования является возможность решения сложных задач. Имитационные модели позволяют достаточно просто учитывать такие факторы, как наличие дискретных и непрерывных элементов, нелинейные характеристики элементов системы, многочисленные случайные и другие воздействия, которые часто создают трудности при аналитических исследованиях. В настоящее время имитационное моделирование — наиболее эффективный метод исследования систем, а часто единственный, практически доступный метод получения информации о поведении системы.

Эвристическое моделирование — разновидность инновационного моделирования, заключающаяся в стремлении человека воспроизвести то, что однажды уже привело его случайно к успеху. Этот вид моделирования представляет собой механизм самообучения человека на собственном положительном опыте.

Эволюционное моделирование — направление в математическом моделировании, объединяющее компьютерные методы моделирования биологических процессов эволюции, а также другие, идеологически близкие направления в математическом программировании, использующие вристические методы и эволюционный принцип. Инструментами эволюционного моделирования являются генетические алгоритмы, генетическое программирование, эволюционные стратегии, эволюционное программирование, а также искусственные нейронные сети, нечеткая логика.

Типы информационных моделей Информационные модели отражают различные типы систем объектов, в которых реализуются различные структуры взаимодействия и взаимосвязи между элементами системы. Для отражения систем с различными структурами используются различные типы информационных моделей: табличные, иерархические и сетевые. Табличные информационные модели Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является прямоугольная таблица, которая состоит из столбцов и строк. Такой тип моделей применяется для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств. С помощью таблиц могут быть построены как статические, так и динамические информационные модели в различных предметных областях. Широко известно табличное представление математических функций, статистических данных, расписаний поездов и самолетов, уроков и так далее.

Интегрированные среды программирования

Интегрированная среда программирования — система программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения.

Обычно среда программирования включает в себя:

текстовый редактор;

компилятор и/или интерпретатор;

средства автоматизации сборки;

отладчик.

Редактор исходного кода — текстовый редактор для создания и редактирования исходного кода программ. Он может быть отдельным приложением, или встроен в интегрированную среду разработки (IDE).

Редакторы исходного кода имеют некоторые возможности, упрощающие и ускоряющие написание и изменение кода, такие как подсветкасинтаксиса, автодополнение, проверка правильности расстановки скобок, контекстная помощь по коду и многие другие. Такие редакторы предоставляют удобный способ для запуска компилятора, интерпретатора, отладчика или других программ необходимых в процессе разработки программного обеспечения. Несмотря на то, что многие текстовые редакторы могут быть использованы для редактирования исходного кода, если они не не имеют расширенных возможностей, автоматизирующих или упрощающих ввод и модификацию кода, то они не могут называться «редакторами исходного кода», а просто являются «текстовыми редакторами, которые также могут быть использованы для редактирования исходного кода».

Подсвемтка симнтаксиса — выделение синтаксических конструкций текста с использованием различных цветов, шрифтов и начертаний. Обычно применяется в текстовых редакторах для облегчения чтения исходного текста, улучшения визуального восприятия. Часто применяется при публикации исходных кодовв Интернете.

Иногда интегрированная среда программирования содержит также средства для интеграции с системами управления версиями и разнообразные инструменты для упрощения конструирования графического интерфейса пользователя. Многие современные среды программирования также включают браузер классов, инспектор объектов и диаграмму иерархии классов — для использования при объектно-ориентированной разработке программного обеспечения. Хотя, и существуют среды разработки, предназначенные для нескольких языков программирования — такие, как Eclipse, NetBeans, Embarcadero RAD Studio, Qt Creator или Microsoft Visual Studio, обычно среда разработки предназначается для одного определённого языка программирования — как, например, Visual Basic, Delphi, Dev-C++.

Частный случай интегрированных сред программирования — среды визуальной разработки, которые включают в себя возможность визуального редактирования интерфейса программы.

Среда визуальной разработки — среда разработки программного обеспечения, в которой наиболее распространенные блоки программного кода представлены в виде графических объектов. Применяются в основном для создания прикладных программ и разработки графического интерфейса пользователя (GUI).

Преимущества:

быстрота разработки;

лёгкость освоения;

стандартизация внешнего вида программ.

Недостатки:

привязка к конкретной среде разработки связана с проблематичностью перехода на другую среду разработки;

затруднённое использование нестандартных компонентов;

наличие недокументированных особенностей компонентов.

Некоторые визуальные среды разработки имеют собственный формат хранения проекта, и при переходе на другую среду может возникнуть непереносимость свойств проекта и некоторых частей проекта, таких как собственные библиотеки используемой среды разработки.

Некоторые изменения могут вноситься и в язык программирования. Так, например, несмотря на то, что в среде разработки Delphi за основу взят Pascal, она представляет собой уже новый язык программирования. Среду разработки, как и язык программирования, следует выбирать на этапе проектирования программного обеспечения. Правильно спроектированное программное обеспечение должно учитывать развитие и внедрение новых технологий, поэтому перенос разработки такого программного обеспечения в другую среду разработки не должен представлять трудностей.

Структурное программированиеэто методология разработки программного обеспечения, в основе которой лежит представление программы в виде иерархической структуры блоков (модулей).

Идеи структурного программирования появились в начале 70-годов в компании IBM, в их разработке участвовали известные ученые Э. Дейкстра, Х. Милс, Э. Кнут, С. Хоор.

Структурное программирование основано на модульной структуре программного продукта и типовых управляющих структурах алгоритмов обработки данных различных программных модулей.

Типы управляющих структур:

последовательность;

альтернатива (условие выбора);

цикл.

Распространены две методики (стратегии) разработки программ, относящиеся к структурному программированию:

программирование «сверху вниз»;

программирование «снизу вверх».

Программирование «сверху вниз», или нисходящее программирование — это методика разработки программ, при которой разработка начинается с определения целей решения проблемы, после чего идет последовательная детализация, заканчивающаяся детальной программой.

Сначала выделяется несколько подпрограмм, решающих самые глобальные задачи (например, инициализация данных, главная часть и завершение), потом каждый из этих модулей детализируется на более низком уровне, разбиваясь в свою очередь на небольшое число других подпрограмм, и так происходит до тех пор, пока вся задача не окажется реализованной.

В данном случае программа конструируется иерархически — сверху вниз: от главной программы к подпрограммам самого нижнего уровня, причем на каждом уровне используются только простые последовательности инструкций, циклы и условные разветвления.

Программирование «снизу вверх», или восходящее программирование — это методика разработки программ, начинающаяся с разработки подпрограмм (процедур, функций), в то время когда проработка общей схемы не закончилась (Эта методика является менее предпочтительной по сравнению с нисходящим программированием так как часто приводит к нежелательным результатам, переделкам и увеличению времени разработки.)

Очень важная характеристика подпрограмм — это возможность их повторного использования. С интегрированными системами программирования поставляются большие библиотеки стандартных подпрограмм, которые позволяют значительно повысить производительность труда за счет использования чужой работы по созданию часто применяемых подпрограмм.

Подпрограммы бывают двух видов — процедуры и функции. Отличаются они тем, что процедура просто выполняет группу операторов, а функция вдобавок вычисляет некоторое значение и передает его обратно в главную программу (возвращает значение). Это значение имеет определенный тип.

Чтобы работа подпрограммы имела смысл, ей надо получить данные из внешней программы, которая эту подпрограмму вызывает. Данные передаются подпрограмме в виде параметров или аргументов, которые обычно описываются в ее заголовке так же, как переменные.

Подпрограммы вызываются, как правило, путем простой записи их названия с нужными параметрами.

Подпрограммы активизируются только в момент их вызова. Операторы. Которые находятся внутри подпрограммы, выполняются, только если эта подпрограмма явно вызвана.

Подпрограммы могут быть вложенными — допускается вызов подпрограммы не только из главной программ, но и из любых других программ.

Трансляция. Компиляция и интерпретация

Транслятор — это программа или техническое средство, выполняющее преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в программу на другом языке, в определенном смысле равносильную первой.

Компиляция в программировании — преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в коды на машинно-ориентированном языке, которые принимаются и исполняются непосредственно процессором. Результатом компиляции является объектный файл с необходимыми внешними ссылками для компоновщика. Программа уже переведена в машинные инструкции, однако еще не полностью готова к выполнению.

Компилятор — это программа, предназначенная для трансляции исходного текста программы с высокоуровневого языка в объектный код. Входной информацией для компилятора является описание алгоритма или программа на языке программирования. На выходе компилятора — эквивалентное описание алгоритма на машинно-ориентированном языке (объектный код).

Компоновка — это один из этапов создания исполняемого файла.

Компилировать — проводить трансляцию машинной программы с проблемно-ориентированного языка на машинно-ориентированный язык (создание объектного кода) для ее исполнения. Результатом компиляции является объектный файл с необходимыми внешними ссылками для компоновщика. Программа уже переведена в машинные инструкции, однако еще не полностью готова к выполнению. В объектном файле имеются ссылки на различные системные функции. Даже если в программе явно не упомянута ни одна функция, необходим, по крайней мере, один вызов системной функции — завершение программы и освобождение всех принадлежащих ей ресурсов.

Компоновщик — модуль системы программирования или самостоятельная программа, которая собирает результирующую программу из объектных модулей и стандартных библиотечных модулей. Этот процесс называется компоновкой, его результатом и будет исполняемый файл. С процедурой интерпретации компоновка не связана. При работе с программами существуют этапы:

а)компиляции

б)компоновки

в)интерпретации

г)исполненияпрограммы.

Создание исполняемого файла из исходного текста программы предполагает выполнение этапов, а и б (компиляции и компоновки)

Исполняемый файл — это файл, который может быть обработан или выполнен компьютером без предварительной трансляции. Обычно исполняемый файл получается в результате компиляции и компоновки объектных модулей и содержит машинные команды и/или команды операционной системы.

Интерпретатор анализирует и тут же выполняет программу покомандно, по мере поступления ее исходного кода на вход интерпретатора.

Алгоритм работы простого интерпретатора:

1) прочитать инструкцию;

2) проанализировать инструкцию и определить соответствующие действия;

3) выполнить соответствующие действия;

4) если не достигнуто условие завершения программы, прочитать

Сетевой сервис.

Взаимодействие компьютеров между собой, а также с другим активным сетевым оборудованием, в TCP/IP-сетях организовано на основе использования сетевых служб, которые обеспечиваются специальными процессами сетевой операционной системы (ОС) — демонами в UNIX-подобных ОС, службами в ОС семействаWindows и т. п. Примерами сетевых сервисов являются веб-серверы (в т.ч. сайты всемирной паутины), электронная почта, FTP-серверы для обмена файлами, приложения IP-телефонии и многое другое.

Специальные процессы операционной системы (демоны, службы) создают «слушающий» сокет и «привязывают» его к определённому порту (пассивное открытие соединения), обеспечивая тем самым возможность другим компьютерам обратиться к данной службе. Клиентская программа или процесс создаёт запрос на открытие сокета с указанием IP-адреса и порта сервера, в результате чего устанавливается соединение, позволяющее взаимодействовать двум компьютерам с использованием соответствующего сетевого протокола прикладного уровня.

Антивирусные средства

Материальным носителем информационной безопасности являются конкретные программно-технические решения, которые объединяются в комплексы в зависимости от целей их применения. Организационные меры вторичны относительно имеющейся материальной основы обеспечения информационной безопасности, поэтому в данном разделе пособия основное внимание будет уделено принципам построения основных программно-технических решений и перспективам их развития.

Угрозой интересам субъектов информационных отношений обычно называют потенциально возможное событие, процесс или явление, которое посредством воздействия на информацию или другие компоненты ИРК может прямо или косвенно привести к нанесению ущерба интересам данных субъектов.

В силу особенностей современных ИРК, существует значительное число различных видов угроз безопасности субъектам информационных отношений.

Одним из распространенных видов угроз являются компьютерные вирусы. Они способны причинить значительный ущерб ИРК. Поэтому важное значение имеет не только защита сети или отдельных средств информационного обмена от вирусов, но и понимание пользователями принципов антивирусной защиты.

В нашей стране наиболее популярны антивирусные пакеты «Антивирус Касперского» и DrWeb. Существуют также другие программы, например «McAfee Virus Scan» и «Norton AntiVirus». Динамика изменения информации в данной предметной области высокая, поэтому дополнительную информацию по защите от вирусов можно найти в Internet, выполнив поиск по ключевым словам «защита от вирусов».

Известно, что нельзя добиться 100%-й защиты ПК от компьютерных вирусов отдельными программными средствами. Поэтому для уменьшения потенциальной опасности внедрения компьютерных вирусов и их распространения по корпоративной сети необходим комплексный подход, сочетающий различные административные меры, программно-технические средства антивирусной защиты, а также средства резервирования и восстановления. Делая акцент на программно-технических средствах, можно выделить три основных уровня антивирусной защиты:

поиск и уничтожение известных вирусов;

поиск и уничтожение неизвестных вирусов;

блокировка проявления вирусов

Основные операции с данными.

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество различных операций. По мере развития научно-технического прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе трудозатраты на обработку данных неуклонно возрастают. Прежде всего, это связано с постоянным усложнением условий управления производством и обществом. Второй фактор, также вызывающий общее увеличение объемов обрабатываемых данных, тоже связан с научно-техническим прогрессом, а именно с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств их хранения и доставки.

В структуре возможных операций с данными можно выделить следующие основные:

* сбор данных — накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений;

* формализация данных — приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;

* фильтрация данных — отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом должен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных должны возрастать;

* сортировка данных — упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; повышает доступность информации;

* архивация данных — организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме; служит для снижения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;

* защита данных — комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных;

* транспортировка данных — прием и передача (доставка и поставка) данных между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято называть сервером, а потребителя — клиентом;

* преобразование данных — перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую. Преобразование данных часто связано с изменением типа носителя, например книги можно хранить в обычной бумажной форме, но можно использовать для этого и электронную форму, и микрофотопленку. Необходимость в многократном преобразовании данных возникает также при их транспортировке, особенно если она осуществляется средствами, не предназначенными для транспортировки данного вида данных. В качестве примера можно упомянуть, что для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей (которые изначально были ориентированы только на передачу аналоговых сигналов в узком диапазоне частот) необходимо преобразование цифровых данных в некое подобие звуковых сигналов, чем и занимаются специальные устройства — телефонные модемы.

Приведенный здесь список типовых операций с данными далеко не полон. Миллионы людей во всем мире занимаются созданием, обработкой, преобразованием и транспортировкой данных, и на каждом рабочем месте выполняются свои специфические операции, необходимые для управления социальными, экономическими, промышленными, научными и культурными процессами. Полный список возможных операций составить невозможно, да и не нужно. Сейчас нам важен другой вывод: работа с информацией может иметь огромную трудоемкость, и ее надо автоматизировать.

Вывод

В ходе выполнения данной работы я лучше ознакомился с основными понятиями дисциплины «Информатика». Узнал много новой информации о понятие информации, ее измерении, количестве и качестве информации, информационных ресурсах. Организации и средства человеко-машинного интерфейса, а так же о мултисредах и гиперсредах. Также я познакомился с Электронными таблицами, методами и технологией моделирования. С интегрированными средами программирования, трансляцией компиляцией и интерпретацией, а также с сетевым сервисом. А так же узнал много новых аспектов о информационной безопасности и ее составляющих.