Лекции по курсу Информатика

--PAGE_BREAK--Все многообразие окружающей нас информации можно сгруппировать по различным признакам:

1.      по признаку «область возникновения» информация, отражающая процессы, явления неодушевленной природы называется элементарной или механической, процессы животного и растительного мира биологической,  человеческого общества — социальной.

2.      различают виды информации по способу передачи и восприятия. Информацию, передаваемую видимыми образами и символами, называют, визуальной, звуками — аудиальной, ощущениями — тактильной, запахами и вкусами — органолептической, информацию, выдаваемую и воспринимаемую средствами вычислительной техники, — машинной.

3.      информацию, создаваемую и используемую человеком, по общественному назначению можно разбить на три вида: личная, массовая и специальная. Название классов используемой информации раскрывает и их содержание, так личная информация предназначается для конкретного человека, массовая — предназначается для любого желающего ее пользоваться (общественно-политическая, научно-популярная и т.д.), специальная — предназначена для использования узким кругом лиц занимающихся решением сложных специальных задач в области науки, техники, экономики, а в органах внутренних дел оперативно-розыскные данные, криминалистические данные и т.п.

Разнообразие источников и потребителей информации привело к существованию различных форм ее представления: символьной, текстовой и графической. Символьная форма, основана на использовании символов — букв, цифр, знаков и т.д., является наиболее простой, но она практически применяется только для передачи несложных сигналов о различных событиях. Примером может служить зеленый свет уличного светофора, который сообщает о возможности начала движения пешеходам или водителям автотранспорта, милицейский свисток дает информацию о действиях, которые должен предпринять милиционер услыхавший этот звуковой сигнал.

Более сложной является текстовая форма представления информации. Здесь так же, как и в предыдущей форме, используются символы: буквы, цифры, математические знаки. Однако информация заложена не только в этих символах, но и в их сочетании, порядке следования. Так, слова КОТ и ТОК имеют одинаковые буквы, но содержат различную информацию. Благодаря взаимосвязи символов и отображению речи человека текстовая информация чрезвычайно удобна и широко используется в деятельности человека: книги, брошюры, журналы, различного рода документы, аудиозаписи и т.д.

Наиболее емкой   и   сложной   является   графическая форма представления информации. К этой форме относятся фотографии, схемы, чертежи, рисунки, играющие большое значение в деятельности человека вообще и сотрудника органов внутренних дел в частности.

Переходя к рассмотрению свойств информации необходимо отметить, что информация выступает как свойство объектов и явлений (процессов) порождать многообразие состояний, которые посредством отражения передаются от одного объекта к другому и запечатляются в его структуре (возможно, в измененном виде).

Свойства информации можно рассматривать в трех аспектах: техническом — это точность, надежность, скорость передачи сигналов и т.д.; семантическом — это передача смысла текста с помощью кодов и прагматическом — это насколько эффективно информация влияет на поведение объекта.

Целевая функция информации (ее прагматический аспект) характеризуется способностью влиять на процессы управления, на соответствующее целям управления поведением людей. В этом, по существу, и состоит полезность или ценность информации. В определенных случаях ценность информации становится отрицательной, полезность сменяется вредностью, а сама информация становится дезинформацией. Ее источником служат субъективные факторы (мнения, взгляды, оценки), а также преднамеренные искажения информации с какой-либо целью. Если эта цель вызвана общественными интересами, то дезинформация может быть полезной (широко, например, используется дезинформация в военном деле. Чтобы ввести в заблуждение противника применяются ложные сигналы, сообщения, обозначения и т.д.). В общем же дезинформация — это ложь, искажение фактов, нарушение принципа адекватности информации, объективного освещения явлений общественной жизни.

Информация охватывает все сферы, все отрасли общественной жизни, прочно входит в жизнь каждого человека, воздействует на его образ мышления и поведение. Она обслуживает общение людей, социальных групп, классов, наций и государств, помогает людям овладеть научным мировоззрением, разбираться в многообразных явлениях и процессах общественной жизни, повышать уровень своей культуры и образованности, усваивать и соблюдать законы и нравственные принципы. Огромную, ничем незаменимую роль выполнят информация в управленческой деятельности. По существу, без информации не может быть и речи о любом виде управления, о целенаправленной деятельности взаимосвязанных объектов и систем.

В настоящее время разнообразная по своему значению информация, зафиксированная на специальных носителях, стала национальным богатством нового типа — информационным ресурсом государства.Являясь предметом купли-продажи во все времена, информация имеет свои специфические особенности: при обмене информацией ее количество увеличивается, как говорят в Америке: " Если у вас есть по яблоку и вы обменяетесь ими, у вас опять будет по яблоку, но если у вас есть по идее и вы обменяемся, то у каждого их будет по две". Общение людей, информирование друг друга приводит к их сближению, повышению интеллектуального потенциала. У информационных ресурсов есть еще уникальное свойство — они не убывают от интенсивного использования. Более того, в процессе применения они постоянно развиваются и совершенствуются, избавляясь от ошибок и уточняя свои параметры.

В определении практической ценности информации нет каких-либо точных количественных параметров.Да и определить их не легко, поскольку ценность зависит от полезности информации для множества конкретных людей, ее получателей и пользователей. Ценность информации принято определять величиной тех потерь, которые эта информация предотвращает, или величиной затрат на добывание этой информации.

Оптимальный — значит наилучший в каком-либо отношении. Например, по времени — самый быстрый процесс, по расходу энергии — самая экономичная система и т.п. Оптимальных во всех отношениях объектов и процессов не бывает. Это объясняется противоречивостью условий достижения оптимальности. Наилучшие в одном отношении свойства обычно достигаются ценой ограничений на другие свойства. Например, увеличение объема выпуска продукции при прочих равных условиях ограничивает повышение ее качества. Поэтому когда говорят об оптимальности сообщений, то требуется уточнение: в каком отношении оно оптимально?

Весьма важным является и второе уточнение: по отношению к кому, к какому конкретно получателю? Для одного сообщения будет оптимальным, для другого оно или непонятно, или не содержит ничего нового.

В идеальном случае сообщение будет оптимальным, если оно по своей форме, содержанию, цели и времени соответствует возможностям и потребностям его получателя. В таком сообщении полностью учтены синтаксические, семантические и прагматические свойства информации, отсутствуют избыточность и элементы неопределенности. Оптимальное сообщение отличается краткостью, ясностью, своевременностью, новизной. Ярким примером оптимизации сообщения может служить составление телеграммы. Ее отправитель все взвешивает: и смысл, и длину текста, и время отправления. Важно учесть, что именно в технике связи для передачи дискретных сообщений впервые стала использоваться на практике теория оптимального кодирования сообщений. В настоящее время она широко используется и в вычислительной технике.

Оптимизация сообщений — непростая задача, требующая высокой информационной культуры человека, учета многих противоречивых факторов. Взять, к примеру, избыточность. Эта категория негативная, увеличивающая длину сообщений. Но в ряде случаев она необходима для повышения надежности передачи сообщений и их восприятия. Приемы развернутого ( избыточного ) изложения материала используется, например, на лекциях с целью оптимизации восприятия аудиторией сущности понятий высокой сложности.

Анализируя информацию, мы сталкиваемся с необходимостью оценки качества и определения количества получения информации. Определить качество информации чрезвычайно сложно, а часто и вообще невозможно. Какие-либо сведения, например исторические, могут десятилетиями считаться ненужными и вдруг их ценность может резко возрасти. Вместе с этим определить количество информации не только нужно, но и можно. Это прежде всего необходимо для того, чтобы сравнить друг с другом массивы информации, определить, какие размеры должны иметь материальные объекты (бумага, магнитная лента и т.д.), хранящие эту информацию.

Для определения количества информации нужно найти способ представить любую ее форму (символьную, текстовую, графическую) в едином виде.Иначе говоря, надо суметь эти формы информации преобразовать так, чтобы она получила единый стандартный вид. Таким видом стала так называемая двоичная форма представления информации. Она заключается в записи любой информации в виде последовательности только двух символов.

Эти символы могут на бумаге обозначаться любым способом: буквами А, Б; словами ДА, НЕТ. Однако ради простоты записи взяты цифры 1 и 0. В электронном аппарате, хранящем либо обрабатывающем информацию, рассматриваемые символы могут также обозначаться по разному: один из них — наличием в рассматриваемой точке электрического тока либо магнитного поля, второй — отсутствием в этой точке электрического тока либо магнитного поля.

Методику представления информации в двоичной форме можно пояснить, проведя следующую игру. Нужно у собеседника получить интересующую нас информацию, задавая любые вопросы, но получая в ответ только одно из двух ДА либо НЕТ.

Известным способом получения во время этого диалога двоичной формы информации является перечисление всех возможных событий.

Рассмотрим простейший случай получения информации. Вы задаете только один вопрос: «Идет ли дождь?». При этом условимся, что с одинаковой вероятностью ожидаете ответ: «ДА» или «НЕТ». Легко увидеть, что любой из этих ответов несет самую малую порцию информации. Эта порция определяет единицу измерения информации, называемую БИТОМ. Благодаря введению понятия единицы информации появилась возможность определения размера любой информации числом битов. Образно говоря, если, например, объем грунта определяют в кубометрах, то объем информации — в битах.

Условимся каждый положительный ответ представлять цифрой 1, а отрицательный — цифрой 0. Тогда запись всех ответов образует многозначную последовательность цифр, состоящую из нулей и единиц, например 0100.

Рассмотренный процесс получения двоичной информации об объектах исследования называют кодированием информации.

Кодирование информации перечислением всех возможных событий очень трудоемко. Поэтому на практике кодирование осуществляется более простым способом. Он основан на том, что один разряд последовательности двоичных цифр имеет уже вдвое больше различных значений — 00, 01, 10, 11, — чем одноразрядная (0 и 1). Трехразрядная последовательность имеет также вдвое больше значений — 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111, — чем двухразрядная, и т.д. Добавление одного разряда увеличивает число значений вдвое, это позволяет составить следующую таблицу информационной емкости чисел:



Число разрядов

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

2

4

8

16

32

64

128

256

512

1024

2048

4096

8192

16384

32768

65536

Количество различных значений


Пользуясь вышеприведенной таблицей легко закодировать любое множество событий. Например, нам нужно закодировать 32 буквы русского алфавита, для этой цели достаточно взять пять разрядов, потому что пятиразрядная последовательность имеет 32 различных значения.

В информационных документах широко используются не только русские, но и латинские буквы, цифры, математические знаки и другие специальные знаки всего примерно 200-250 символов. Поэтому для кодировки всех указанных символов используется восьмиразрядная последовательность цифр 0 и 1. Например, русские буквы

представляются восьмиразрядными  последовательностями   следующим

образом: А — 11000001, И — 11001011, Я — 11011101.

Следует отметить, что указанный способ кодирования используется тогда, когда к нему не предъявляются дополнительные требования, допустим необходимо указать на возникшую ошибку, исправление ошибки, обеспечить секретность информации.  В этих случаях применяют специальное кодирование, при использовании которого коды получаются длиннее, чем в указанной таблице.

Для представления графической информации в двоичной форме используется так называемый поточечный способ. На первом этапе вертикальными и горизонтальными линиями делят изображение. Чем больше при этом получилось квадратов, тем точнее будет передана информация о картинке. Как известно из физики, любой цвет может быть представлен в виде суммы различной яркости зеленого, синего, красного цветов. Поэтому информация о каждой клетки будет иметь довольно сложный вид: я р к о с т ь

номер клетки

зеленого

синего

красного

10110010

01111010

1010

1101

0011



Перед тем как кодировать любую информацию нужно договориться о том, какие используются коды, в каком порядке они записываются, хранятся и передаются. Это называется языком представления информации.

Из примеров, рассмотренных выше, видно, что информация описывается многоразрядными последовательностями двоичных чисел. Поэтому для удобства эти последовательности объединяются в группы по 8 бит. Такая группа именуется байтом, например число — 11010011 — эта информация величиной один байт.

В своей деятельности человек использует все большие массивы информации. Так, если с 1940 по 1950 годы объем информации удвоился примерно за 10 лет, то в настоящее время это удвоение уже происходит за 2-3 года. При работе с информацией приходится решать большое число вопросов, связанных с удобными и выгодными формами ее хранения, передачи, поиска, обработки. Кроме этого, возникают задачи, связанные с определением структуры информации. Необходимо также изучать общие свойства информации. Всем этим занимается новая наука, получившая название ИНФОРМАТИКА.
3. Информатика как наука о технологии обработки информации.
Информатика исследует следующие группы основных вопросов:

— технические, связанные с изучением методов и средств надежного сбора, хранения, передачи, обработки и выдачи информации;

— семантические, определяющие способы описания смысла информации, изучающие языки ее описания;

— прагматические, описывающие методы кодирования информации;

— синтактические, связанные с решением задач по формализации и автоматизации некоторых видов научно-информационной деятельности, в частности индексирование, автоматическое реферирование, машинный перевод.

Информатика как понятие прочно вошло в нашу жизнь, стало одним из синонимов научно-технического прогресса.  Слово это появилось в начале 60-х годов во французском языке для обозначения автоматизированной обработки информации в обществе.

Информатика(от французского information — информация и automatioque -автоматика) — область научно-технической деятельности, занимающаяся исследованием процессов получения, передачи, обработки, хранения, представления информации, решением проблем создания, внедрения и использования информационной техники и технологии во всех сферах общественной жизни; одно из главных нап-

равлений научно-технического прогресса.

В некоторых более кратких определениях информатика трактуется как особая наука о законах и методах получения и измерения, накопления и хранения, переработки и передачи информации с применением математических и технических средств. Однако все имеющиеся определения отражают наличие двух главных составляющих информатики — информации и соответствующих средств ее обработки. Бытует и такое, самое краткое определение: информатика — это информация плюс автоматика.

Становление и бурный прогресс информатики обусловлены резким ростом масштабов, сложности и динамизма общественной практики

— объектов исследования, систем управления, задач проектирования и т.д. Дальнейшее развитие многих областей науки, техники и производства потребовало количественного и качественного роста возможностей переработки информации, существенного усиления интеллектуальной деятельности человека. Информационные ресурсы общества приобрели на современном этапе стратегическое значение. Огромную, по существу, революционизирующую роль в становлении и развитии информатики сыграло создание электронно-вычислительной машины (ЭВМ) и современной компьютерной техники, ставшее одним из ключевых направлений научно-технического прогресса, подлинным его катализатором.

В структуре информатики как науки выделяют1-алгоритмическую, 2-программную и 3-техническую области. Смежными дисциплинами с информатикой являются кибернетика и вычислительная техника, которые во многих случаях решают общие задачи, связанные с переработкой информации. Стержневым направлением и предметом информатики является разработка автоматизированных информационных технологий на основе использования ЭВМ. Академик А.П.Ершов называл информатику наукой «о рациональном использовании ЭВМ для решения различных задач».К числу основных особенностей информатики относят ее высокую наукоемкость, использование новейших достижений различных наук — математики, семиотики, теории моделирования, теории алгоритмов и др. Информатике присущ высокий динамизм, активное влияние на развитие научно-технического прогресса, широкий диапазон сфер практического использования в управлении, производственной деятельности, образовании, здравоохранении, науке, культуре и т.д., высокая эффективность применения, быстрота окупаемости расходов на внедрение новых информационных технологий на базе компьютерной техники.

Применение электронно-вычислительных машин (ЭВМ) послужило основой для создания новой информационной технологии, позволяющей не только накапливать, хранить, перерабатывать информацию, но и получать новую информацию, новые знания. В этом состоит коренное отличие возможностей ЭВМ от возможностей любой другой информационной техники — средств связи, проекционной аппаратуры, телевидения и др. Перечисленные устройства воспроизводят информацию в том виде, в каком она подается на их вход.В таких случаях говорят, что количество информации на выходе устройства не превышает ее количества на входе. И совсем другие возможности открывает применение ЭВМ. По оценке специалистов, информация на выходах сетей ЭВМ отличается от информации на входах примерно так, как нерешенная задача отличается от решенной. В получении новых сведений, новых данных, количественно и качественно отличающихся от исходных, подаваемых на вход ЭВМ, и состоит сущность толкования ЭВМ как усилителя интеллекта, а если учесть ее быстродействие, то и ускорителя интеллекта. За счет чего это происходит? Чтобы ответить на этот вопрос, напомним сначала, что усиление мощности объектов любой природы происходит за счет расхода энергии каких-либо внешних источников.  Чтобы ЭВМ стала усилителем интеллекта, могла решать интеллектуальные задачи,  следует  проделать  колоссальную предварительную  работу  и по созданию самой ЭВМ,  и принципов ее функционирования и по соответствующей подготовке задач для решения их на ЭВМ. Именно за счет этого предварительного расхода интеллектуальной энергии высочайшего уровня и возможно усиление мощности интеллекта человека. И это главное в общей совокупности расходов энергии (в частности, электрической) и ресурсов.

Компьютерная информационная технология включает в себя последовательное выполнение определенных этапов работы с информацией. Подготовительные этапы выполняются непосредственно человеком, исполнительные — машиной или машиной с участием человека (диалоговые режимы работы ЭВМ).

На подготовительных этапах осуществляется содержательный и формализованный анализ решаемой задачи, выбор метода и математической модели ее решения. Определяется последовательность и порядок решения, его алгоритмическое описание, составляются программы на каком-либо доступном для машины языке. Затем программы вводятся в ЭВМ, отлаживаются, редактируются и записываются для хранения на внешних носителях.

Содержание исполнительных этапов зависит от характера задачи и типа используемой ЭВМ. Оно сводится к автоматическому выполнению программы, причем часть программы может выполняться с участием человека. Завершающим этапом является анализ, оценка полученных результатов для их практического использования и совершенствования разработанных алгоритмов и программ.

Содержание подготовительных этапов существенно упрощается, если имеются готовые программы, соответствующие характеру решаемых задач. Тогда основная часть работы — операции с данными: их отбор, ввод в ЭВМ, формирование массивов данных и др. Вызов программы и ее выполнение осуществляются в соответствии с инструкциями по эксплуатации данной ЭВМ.

Характерной чертой современных компьютеров является то, что преобладающая их часть (по данным специалистов, до 80 %) используются не для решения вычислительных задач, а для разнообразной обработки информации. Это — обработка текстов, выполнение графических работ, накопление и оперативная выдача разнообразных данных, программное предъявление информации в процессе компьютерного обучения, автоматизированный контроль знаний и др.

Для формирования управленческих решений, адекватных целям управления и реализации принципа обратной связи в управлении, руководителю необходима полная и достоверная информация о конкретных исполнителях, о состоянии дел в руководимых коллективах, а также информация, отражающая общественное мнение по тем или иным вопросам. Средствами получения такой информации являются: личные наблюдения и общение с людьми, опросы и анкетирование, периодические аттестации работников и т.д. При наличии больших массивов полученных данных оперативная их обработка возможна лишь на основе применения компьютерной информационной технологии. Это экономит труд и время руководителя, освобождает от большого объема рутинной работы.

Существенное влияние оказывает информатика и компьютерная техника на реализацию принципа иерархии в управлении, позволяя оптимизировать структуру ступенчатой соподчиненности систем управления. И здесь важно, что наличие достаточного количества компьютеров создает предпосылки для устранения ряда промежуточных ступеней системы (в основном контрольных, учетных, пересылочных).

В результате этого происходит приближение нижней (исполнительной) ступени к вершине пирамиды системы. Например, в Министерстве морского флота РФ благодаря широкой компьютеризации управленческой деятельности аппарат управления перевозками продовольственных и других экспортно-импортных грузов сократился за год на 35 % и будет сокращаться в дальнейшем, не смотря на то что объем перевозок постоянно возрастает. И таких примеров сегодня множество на страницах периодических изданий.

" В компании «Форд»,- рассказывает автор статьи «Век информации» И.Силин,- организационная лестница, от клерка до президента фирмы, насчитывала совсем недавно 16 ступеней, их удалось сократить теперь до 10". Он утверждает, что рушится столь любимая бюрократией всего мира «вертикальная», т.е. иерархическая, структура производства с ее многочисленными уровнями. Такое утверждение не соответствует реальности, т.к. проведенные примеры свидетельствуют не о крушении иерархической структуры организации управления, а о ее совершенствовании за счет удаления ряда промежуточных подсистем, функции которых выполняют компьютеры. Сама же иерархическая структура существовала, существует и всегда будет существовать. Это категория объективная и не зависит от чьей-либо воли. Формы ее будут постоянно совершенствоваться и развиваться.

Оптимизация организационных структур управления опирается не только на удаление тех или иных «изживших себя подсистем», но и на включение в систему новых звеньев, компьютеризованных звеньев и подсистем. Тем самым управляющий или обслуживающий объект освобождается в значительной мере от переработки избыточной информации, а потребности исполнителей или пользователей удовлетворяются полнее и оперативнее. Примером таких компьютеризованных ступеней могут служить автоматические справочники и кассы на вокзалах, разнообразные автоматы обслуживания и др. Ярким примером структурной оптимизации системы за счет включения в нее дополнительной ступени является организация компьютерного обучения. В традиционном обучении иерархия в управлении познавательным процессом практически отсутствует: есть преподаватель и обучаемый. В компьютерном обучении между преподавателем и обучаемым вводится новая промежуточная ступень — индивидуальные контрольно-обучающие устройства (дисплеи, персональные компьютеры). Это уже иерархия в действии. Вся избыточная, неоднократно повторяемая информация замыкается в подсистемах «обучаемый — компьютер», а наиболее значимая учебно-воспитательная информация доводится до обучаемых непосредственно преподавателем — главным объектом системы. Освобождение преподавателя от переработки избыточной информации позволяет ему наиболее полно реализовать свой опыт и мастерство, индивидуализируя обучение. Важнейшее преимущество автоматизированных обучающих систем в учебных АИС — возможность хранения и многократного использования лучших учебно-методических материалов, в которых «законсервированы» не только необходимые обучаемым знания, но и соответствующие управляющие воздействия, отражающие опыт лучших педагогов.

Любой компьютер, каким бы совершенным он не был, является продуктом человеческого разума и реализует лишь запрограммированные человеком действия. Говорят:" Автоматизировать можно все, что программируется, однако не все можно запрограммировать". По мнению специалистов, даже «чесательный» рефлекс собаки во всех деталях формализовать весьма сложно. Поэтому разумность диалога компьютера с человеком всегда ограничена рамками возможностей формальной логики, степенью учета в программе типовых, лежащих на поверхности, устойчивых жизненных ситуаций.

Сложность научного понятия информации и различные его толкования обусловливают неоднозначность и в других сопутствующих ей понятий, одно из которых — ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА — особенно важно.
4.     Информационные системы их функционирование.

    продолжение
--PAGE_BREAK-- Информационная система — это организованные человеком системы сбора,  хранения,  обработки и выдачи информации,  необходимой для эффективного функционирования субъектов и объектов управления. Данные системы являются средством удовлетворения потребностей управления в информации, которое заключается в том, чтобы в нужный момент из соответствующих источников получать информацию, причем такую, которая должна быть предварительно систематизирована и определенным образом обработана.

К компонентам информационной системы относятся:

1.      информация, необходимая для выполнения одной или нескольких функций управления;

2.      персонал, обеспечивающий функционирование информационной системы;

3.      технические средства;

4.      методы и процедуры сбора и переработки информации.

Информационные системы,  как и любые другие системы,  помимо структуры характеризуются функциями, которые они выполняют. С технологической точки зрения их функции можно подразделить на подготовительный и основные. Первые заключаются в фиксации, сборе данных, кодировании и записи их на машинные носители, вводе в память электронно-вычислительных машин (в случае автоматизации) и систематизированном хранении. Вторые — сводятся к поиску или содержательной обработке информации, документальному оформлению и размножению результатов поиска и обработки, передаче выходной информации потребителям.

Некоторые отечественные и зарубежные исследователи связывают понятие информационной системы с автоматизацией информационных процессов на базе ЭВМ. Автоматизация информационных процессов является актуальной задачей в проблематике совершенствования социального управления. Однако связывать понятие информационной системы только с внедрением в информационный процесс ЭВМ неправомерно. Потребность в систематизированной и специально обработанной информации для нужд управления была давно создана человеком, и человек научился собирать, обрабатывать и передавать информацию, и к моменту появления автоматизации информационная система уже существовала как реальность. В настоящее время, когда решаются задачи создания информационных систем на базе ЭВМ, наряду с последними функционируют и такие информационные системы, автоматизация которых или невозможна, или невыгодна .

В научной литературе наряду с понятием «информационная система» употребляется и понятие «система информации». В этой связи представляется необходимым сказать несколько слов об их соотношении. Наибольшее распространение получил подход, при котором система информации рассматривается как совокупность различных видов информации, обеспечивающих выполнение определенных задач. Авторы придерживающиеся данной позиции, акцентируют внимание на видах информации, на их взаимосвязи между собой и выполняемыми системой управления функциями, т.е. на информации как таковой.

Существует и противоположная точка зрения, сторонники которой под системой информации понимают не совокупность информации, а то, посредством чего она функционирует. В органах внутренних дел рассматриваемая точка зрения нашла свое выражение в такой формулировке: «Система информации в органах внутренних дел складывается из ряда взаимосвязанных элементов: источников получения информации, каналов связи и передачи, средств хранения и обработки».

Всю циркулирующую в любом органе управления информацию можно представить в виде системы, но при этом нельзя указанное понятие ограничивать лишь совокупностью различных видов информации или только суммой методов и средств ее сбора и обработки. Нелогично, видимо, отделять информацию от информационных процессов, т.е. от ее движения и преобразования. Для реализации непрерывного управленческого процесса важна не только сама информация, но и организация обмена информацией как между компонентами системы, так и между системой и внешней средой. Поэтому более правильным было бы такое толкование системы информации, когда в число ее компонентов включаются виды, потоки и массивы информации; каналы связи; приемы, методы и средства сбора, обработки и хранения. Если исследуется информационная модель какой-то системы управления, то важным является не только уяснение содержания информации, но и понимание механизма функционирования модели. К материальной же основе такого механизма следует отнести совокупность используемых приемов, методов и средств сбора, передачи и обработки информации. Существенным компонентом системы информации считаются органы (подразделения), осуществляющие организацию и реализацию информационного процесса.

Следовательно под системой информации мы понимаем совокупность всех видов информации, необходимой для эффективного функционирования конкретной системы управления, а также комплекс методов, средств и организационных форм реализации информационного процесса.

Каково же соотношение понятий «система информации» и «информационная система»?

«Некоторые системы, — отмечает Ю.И. Черняк, — необозримы для наблюдателя либо во времени, либо в пространстве, т.е. задачу над данным объектом нельзя решать без того, чтобы не принимать во внимание тот факт, что наблюдатель физически не может одновременно обозревать всю систему… В таких случаях выход из положения заключается в последовательном рассмотрении системы по частям. Таким образом, большая система — это система, которая не может рассматриваться иначе, как в качестве совокупности априорно выделенных подсистем». К такого рода системам относятся и системы информации, в которых выделенными подсистемами выступают информационные системы. Если понятием «система информации» охватывается вся информация органа управления, то понятием «информационная система» — часть этой информации. Объективная необходимость создания не одной, а многих информационных систем обуславливается тем, что информация в органе управления отличается по содержанию, задачам, которые с ее помощью решаются, методам и средствам сбора, передачи и обработки. Деление системы информации на отдельные информационные системы позволяет применять разнообразные методы и средства решения информационных задач в зависимости от наличия различных факторов, осуществлять поэтапное проектирование и внедрение локальных информационных систем с последующей увязкой их в единую систему информации, что происходит на практике.

Таким образом, системы информации можно представить как совокупность информационных систем, обеспечивающих эффективное выполнение функций управления. При этом понятия информационной системы и системы информации соотносятся как часть к целому.

Информационные системы  в органах внутренних дел различаются

по назначению, характеру решаемых задач, уровням функционирования

и другим признакам.  Задача их классификации связана с  проблемой

классификации самих информационных систем, так как любая информационная система может быть в той или иной степени автоматизирована. Информационные системы можно разбить на три класса: учетные (следящие, прогнозирующие, справочные); аналитические (советующие, прогнозирующие, диагностические); решающие (управляющие, планирующие). Как видно из приведенной классификации информационные системы разделяются на следующие уровни: не производящие качественного изменения информации (учетные системы); анализирующие информацию (аналитические системы); вырабатывающие решения (решающие системы).


Между этими классами существует определенная зависимость, выражающаяся в том, что предыдущий класс является исходной базой для последующего, а каждый последующий предполагает возможность решения задач предыдущего класса. Так, статистические системы помимо собственных задач выполняют справочные функции, а следящие системы решают задачи статистического и справочного характера.

Приведенная классификация автоматизированных информационных систем раскрывает перспективы их развития. В основу классификации автоматизированных информационных систем функционирующих в настоящее время в органах внутренних дел может быть положен такой признак как особенности машинной обработки информации. Их решение с помощью ЭВМ имеет определенную специфику, которая проявляется в особенностях технологии реализации информационных задач. По этому признаку информационные задачи можно разделить на три группы: расчетные, аналитико-статистические, информационно-поисковые.

Автоматизированные расчетные информационныесистемы характеризуются относительно небольшими объемами входной и выходной информации и значительным удельным весом вычислительных операций.

Автоматизированные аналитико-статистические информационные системыпредназначены для сбора и обработки статистической информации характеризуются большим объемом входной и выходной информации, а также большим удельным весом логических операций по сравнению с арифметическими в программах используемых этими системами.

Автоматизированные информационно-поисковые системыиспользуются для выполнения основных функций органов внутренних дел. Их особенность заключается в накоплении и постоянном корректировании больших массивов информации о лицах, фактах и предметах, представляющих оперативный интерес. Можно отметить большую трудоемкость первоначального ввода рабочего массива информации и разнесенную во времени работу по добавлению новой информации. Кроме того, объекты непрерывно находятся в динамике, что требует постоянного корректирования информации, характеризующей эти объекты.

В процессе развития автоматизированных информационно-поисковых систем сформировались три вида информационного обслуживания — ДОКУМЕНТАЛЬНОЕ, ФАКТОГРАФИЧЕСКОЕ И КОНЦЕПТОГРАФИЧЕСКОЕ. Каждому из этих видов соответствует своя информационная система, представляющая собой подсистему общей информационной системы общества.

ДОКУМЕНТАЛЬНАЯсистема, в течении уже многих веков обеспечивала информационное обслуживание общества в целом и различных его институтов, в том числе науки и техники.

Сущность документального обслуживания заключается в том, что информационные потребности членов общества удовлетворяются путем предоставления им первичных документов, необходимые сведения из которых потребители извлекают сами. Обычно грамотное документаль-

ное обслуживание осуществляется в два этапа:  сначала потребителю

предоставляется некоторая совокупность релевантных (релевантность

— смысловое соответствие содержания документа информационному запросу смысловое соответствие между двумя текстами) его запросу вторичных документов (этот этап называется библиографическим), а затем, после отбора потребителем из этой совокупности определенного числа уже пертинентных (пертинентность — соответствие содержания документа информационной потребности конкретного специалиста) документов, ему предоставляют сами документы (этот этап называется библиотечным обслуживанием). Таким образом, потребность в информации при документальном обслуживании удовлетворяется опосредовано, через первичный документ.

В отличии от документального обслуживания ФАКТОГРАФИЧЕСКОЕ предполагает удовлетворение информационных потребностей непосредственно, т.е. путем представления потребителям самих сведений (отдельных данных, фактов, концепций). Эти сведения, также релевантные запросам потребителей, предварительно извлекаются информационными работниками из первичных документов и после определенной их обработки (оформления) представляются потребителям. Следует уточнить само понятие «фактографическая информация». ФАКТОГРАФИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ следует понимать сведения не только фактического характера, но и теоретического, предположительного, оценочного характера, т.е. включать и факты, и концепции, все то, что может быть объектом извлечения из текста, описания на определенном информационном языке, хранения и поиска в той или иной информационной системе.

Если в случае документального и фактографического обслуживания потребителю информации предоставляются документы или сведения, извлеченные из информационного потока, так сказать, в «натуральном» виде, то при КОНЦЕПТОГРАФИЧЕСКОМобслуживании все это (документы и сведения) подвергаются интерпретации, оценке, обобщению со стороны информационного работника. В результате такой интерпретации формулируется так называемая ситуативная информация, содержащая в себе оценку рассматриваемых сведений, тенденций и перспективы развития отдельных научных и технических направлений, рекомендаций и пр. По этой причине под концептографическим обслуживанием можно также понимать формулирование и доведения до потребителей ситуативной информации, в явном виде не содержащейся в анализируемых источниках, а полученной в результате информационно-логического и концептографического анализа некоторой совокупности сообщений. Другими словами, в случае концептографического обслуживания потребителю представляются не только сведения о документе или сами сведения из документа, но и некоторая дополнительная информация, привнесенная информационным работником в процессе их интерпретации.

Все виды информационного обслуживания функционируют на основе своих специфичных рядов вторичных документов. По сути дела каждая из разновидностей обслуживания сводиться к созданию своего ряда вторичных документов и доведению их до потребителя различными средствами и в различных режимах информационного обслуживания.

Существенное повышение эффективности информационных систем в настоящих условиях, когда открыты возможности внедрения в информационный процесс высокопроизводительных технических средств, может быть достигнута за счет их автоматизации. Появление автоматизированных информационных систем — результат объективного процесса, обусловленного научно-технической революцией. Эти системы, интегрируя информацию, обеспечивают комплексное решение задач управления.






Тема 3. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ,

ИХ АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.

Вопросы:

1. Аппаратное обеспечение компьютерной технологии, назначение и функционирование основных устройств.

2. Типы, характеристики и назначение компьютеров и компьютерных устройств, используемых в ОВД.

3. Компьютерные сети и системы.

1. Аппаратное обеспечение компьютерной технологии, назначение и функционирование основных устройств.

ЭВМ — это сложная система, включающая как технические средства, так и программное обеспечение. Для изучения ЭВМ целесообразно использовать ту или иную степень детализации. Мы представим ЭВМ в виде трех последовательно усложняющихся уровней детализации:

1.      Аппаратные средства — электронные схемы, из которых состоят отдельные устройства ЭВМ;

2.      Архитектура— состав, характеристики и взаимосвязь устройств ЭВМ (структурная организация ЭВМ), принцип функционирования ЭВМ и ее машинный язык;

3.      Программное обеспечение ЭВМ. Первые два уровня будут рассмотрены в этой лекции, а третий — в следующей. Рассмотрим с использованием этих уровней, как изменились ЭВМ за 40 с небольшим лет их существования.

Развитие аппаратных средств вычислительной техники можно условно разбить на несколько этапов, которые имеют свои характерные особенности. Коротко рассмотрим эти этапы.

Первый этап— до 55г.За точку отсчета эры ЭВМ принимается 1946 год, когда началась опытная эксплуатация первых опытных образцов вычислительных машин. Известны также данные о первых из них: общая масса — 30 тонн, число электронных ламп — 18 тыс., потребляемая мощность — 150 квт.(мощность достаточная для небольшого завода), объем памяти — 20 10-ти разрядных чисел, время выполнения операции: сложения — 0,0002 с., умножения — 0,0028 с. Числа в ЭВМ вводились с помощью перфокарт и набора переключателей, а программа задавалась соединением гнезд на специальных наборных платах. Производительность этой гигантской ЭВМ была ниже, чем карманного калькулятора «Электроника МК-54».

Ламповые ЭВМ имели большие габариты и массу, потребляли много энергии и были очень дорогостоящими, что резко сужало круг пользователей ЭВМ, а следовательно, объем производства этих машин. Основными их пользователями были ученые, решавшие наиболее актуальные научно-технические задачи, связанные с развитием реактивной авиации, ракетостроения и т. д. Увеличению количества решаемых задач препятствовали низкая надежность, ограниченность их ресурсов и чрезвычайно трудоемкий процесс подготовки, ввод и отладка программ, написанных на языке машинных команд.

Повышение быстродействия ЭВМ шло за счет увеличения ее памяти и улучшения архитектуры: использование двоичных кодов для представления чисел и команд, а также размещения их в увеличивающейся памяти ЭВМ упростили структуру процессора и повысили производительность обработки данных. Для ускорения процесса подготовки программ стали создавать первые языки автоматизации программирования (языки символьного кодирования и автокоды). Представителями первых ЭВМ являлись ЭНИАК (США) и МЭСМ (СССР).

Второй этап— до 65 года.  Развитие  электроники  привело  к изобретению  нового  полупроводникового устройства — транзистора, который заменил лампы. Появление ЭВМ, построенных на транзисторах, привело к уменьшению их габаритов, массы, энергозатрат и стоимости, а также к увеличению их надежности и производительности. Это сразу расширило круг пользователей и, следовательно, номенклатуру решаемых задач. Стали создавать алгоритмические языки для инженерно-технических и экономических задач.

Но и на этом этапе основной задачей технологии программирования оставалось обеспечение экономии машинных ресурсов(машинного времени и памяти).

Для ее решения стали создавать операционные системы (комплексы служебных программ, обеспечивающих лучшее распределение ресурсов ЭВМ при использовании пользовательских задач).

Первые ОС просто автоматизировали работу оператора ЭВМ, связанную с выполнением задания пользователя: ввод в ЭВМ текста программы, вызов нужного транслятора, вызов необходимых библиотечных программ и т.д. Теперь же вместе с программой и данными в ЭВМ вводится еще и инструкция, где перечисляются этапы обработки и приводится ряд сведений о программе и ее авторе. Затем в ЭВМ стали вводить сразу по несколько заданий пользователей (пакет заданий), ОС стали распределять ресурсы ЭВМ между этими заданиями — появился мультипрограммный режим обработки.

Третий этап — до 70 г. Увеличение быстродействия и надежности полупроводниковых схем, а также уменьшения их габаритов, потребляемой мощности и стоимости удалось добиться за счет создания технологии производства интегральных схем (ИС), состоящих из десятка электронных элементов, образованных в прямоугольной пластине кремния с длиной стороны не более 1см. Такая пластина (кристалл) размещается в небольшом пластмассовом корпусе, размер которого определяется, как правило, только числом «ножек».

Это позволило не только повысить производительность и снизить стоимость больших ЭВМ, но и создать малые, простые, дешевые и надежные машины-мини-ЭВМ (СМ-1420 и т.д.). Мини-ЭВМ первоначально предназначались для замены аппаратно-реализованных контролеров (устройств управления) в контуре управления каким-либо объектом.

Организации, покупавшие мини-ЭВМ для создания контроллеров, довольно быстро поняли, что, обладая функциональной избыточностью, мини-ЭВМ может решать и вычислительные задачи традиционные для больших ЭВМ. Простота обслуживания мини-ЭВМ, их сравнительно низкая стоимость и малые габариты позволяли снабдить этими машинами небольшие коллективы исследователей, разработчиков- экспериментаторов и т.д., т.е., дать прямо в руки пользователей ЭВМ. В начале 70-х годов с термином мини-ЭВМ связывали уже два существенно различных типа средств вычислительной техники:

— универсальный блок обработки данных и выдачи управляющих сигналов, серийно выпускаемых для применения в различных специализированных системах контроля и управления;

— небольших габаритов универсальную ЭВМ, проблемно-ориентированную пользователем на решение ограниченного круга задач в рамках одной лаборатории, тех. участка и т.д., т.е., задач, в решении которых оказывались заинтересованы 10-20 человек, работавших над одной проблемой.

Представители этого поколения ЭВМ: СМ-1420.

Четвертый этап — до 78 г. Успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электронных элементов. Это позволило разработать более дешевые ЭВМ, имеющие большую память и меньший цикл выполнения команд:  стоимость байта памяти  и  одной машинной операции резко снизилась.  Но,  так как затраты на программирование почти не сокращались,  то  на  первыйплан вышла задача экономии человеческих, а не машинных ресурсов.

Разрабатывались новые ОС, позволяющие программистам отлаживать свои программы прямо за дисплеем ЭВМ и ускоряло разработку программ. Это полностью противоречило концепциям первых этапов информационной технологии: «процессор выполняет лишь ту часть работы по обработке данных, которую принципиально выполнить не могут люди, т.е., массовый счет». Стала прослеживаться другая тенденция: «все, что могут делать машины, должны делать машины; люди выполняют лишь ту часть работы, которую нельзя автоматизировать».

В 71 году был изготовлен первый микропроцессор— БИС, в которой полностью размещался процессор ЭВМ простой архитектуры. Стала реальной возможность размещения в одной БИС почти всех электронных устройств несложной по архитектуре ЭВМ, т.е., возможность серийного выпуска простых ЭВМ малой стоимости. Появились дешевые микрокалькуляторы и микроконтроллеры — управляющие устройства, построенные на одной или нескольких БИС, содержащих процессор, память и системы связи с датчиками и исполнительными органами в объекте управления. Программа управления объектами вводилась в память ЭВМ либо при изготовлении, либо непосредственно на предприятии.

В 70-х годах стали изготовлять и микро-ЭВМ — универсальные ВС, состоящие из процессора, памяти, схем сопряжения с устройствами В/В и тактового генератора, размещенных в одной БИС (однокристальная ЭВМ) или в нескольких БИС, установленных на одной плате (одноплатная ЭВМ). Повторяется картина 60-х годов, когда первые мини-ЭВМ отбирали часть работы у больших ЭВМ.

Представители этого поколения ЭВМ: СМ-1800, «Электроника 60М».

    продолжение
--PAGE_BREAK--Пятый этап— н/в.  Улучшение технологии БИС позволяло изготовлять дешевые электронные схемы, содержащие сотни тысяч элементов в кристалле — схемы сверхбольшой степени интеграции — СБИС.

Появилась возможность создать настольный прибор с габаритами массового телевизора, в котором размещались микро-ЭВМ, клавиатура, а также схемы сопряжения с малогабаритным печатающим устройством, измерительной аппаратурой, другими ЭВМ и т.п. Благодаря ОС, обеспечивающей простоту общения с этой ЭВМ большой библиотеки прикладных программ по различным отраслям человеческой деятельности, а также малой стоимости, такой персональный компьютер становится необходимой принадлежностью любого специалиста и даже ребенка.

Кроме функций помощника в решении традиционных задач расчетного характера персональный компьютер (ПК) может выполнять функции личного секретаря; помогать в составлении личной картотеки; создавать, хранить, редактировать и размножать тексты и т.п.

ПК, как правило, состоит из следующих функциональных устройств: 16 или 32-разрядного процессора; оперативно-запоминающего устройства — информационной емкостью 64-1024 Кбайт; системного постоянно-запоминающего устройства емкостью 32-64 Кбайт; контроллера для связи с клавиатурой и периферийных устройств через стандартные параллельные и последовательные интерфейсы; а также контроллеров для локальных сетей; растрового дисплея для вывода текстовой и графической информации; внешнего запоминающего устройства: 1 или 2 накопителя на гибких магнитных дисках (НГМД) емкостью 400 — 1200 Кбайт, более дорогие ПК включают накопители на жестких магнитных дисках (тина «Винчестер») емкостью 5-100 Мбайт.

Несмотря на эволюцию вычислительной техники в структуре компьютера общего назначения можно выделить следующие наиболее существенные подсистемы: обрабатывающую, памяти, ввода/вывода, печатающего устройства и телеобработки.



Все эти подсистемы (п/с) различные по функциональному назначению и отличаются уровнем логической организации.

Обрабатывающая подсистема (центральный процессор — ЦП) является устройством, непосредственно осуществляющим обработку данных и управления другими устройствами ЭВМ.

Подсистема памяти— средства памяти, используемые для хранения информации, необходимой для хранения текущего процесса обработки данных. Центральный процессор использует информацию в основной памяти также и для управления системой. Как правило, основная память является оперативной.

Подсистема ввода/выводаобеспечивает ввод/вывод информации в ЭВМ, осуществляя связь с центральным процессором и операционной системой с одной стороны и печатающим устройством- с другой.

Подсистема печатающего устройства выполняет функции хранения, ввода/вывода информации. В ее состав входят: внешнее запоминающее устройство- НГМД, НЖМД; клавиатура, мышь и т.д. Подсистема допускает значительные расширения как по составу, так и по количеству печатающих устройств. Подсистема печатающего устройства практически не зависит от выбранной организации и технических параметров центральных устройств.

Подсистема телеобработки  позволяет  подключить персональный

компьютер к территориально удаленным старшим моделям ЭВМ и использовать их в качестве «интеллектуальных» терминалов в распределенных системах обработки данных.

Остановимся более подробно на архитектурном строение ПК. Архитектура ЭВМ — это  множество ресурсов, доступных пользователю. Архитектура включает в себя: разрядность слова, форматы и систему команд, режимы адресации ОП, состав программно-доступных регистров, объем ОЗУ, способ адресации внешних устройств, слово-состояние процессора и т.д. Не будем более детально рассматривать эти понятия, а остановимся на свойствах архитектуры.

К наиболее существенным свойствам архитектуры и характеристикам ЭВМ общего назначения можно отнести: 1) универсальность; 2) совместимость; 3) развитое программное обеспечение; 4) агрегатность технических средств и широкая номенклатура внешних (периферийных) устройств; 5) высокая технологичность; 6) соответствие широко распространенным мировым стандартам.

1)
Универсальность обеспечивает возможность одинаково решать задачи различных классов практически для всех областей деятельности. Это достигается прежде всего:

-         универсальной системой команд, содержащей кроме операций двоичной арифметики полный набор операций десятичной арифметики с операндами (т.е. элементами данных, над которыми выполняется операция);

-         универсальной логической структурой, имеющей обязательные (стандартные) аппаратные и программные средства для всех моделей ЭВМ, образующих единое семейство;

-         сбалансированностью входящих в нее устройств по быстродействию и потокам информации между ними.

2)Совместимость достигается аппаратно-программными средствами с целью создания единого прикладного и системного программного обеспечения для всех моделей ЭВМ общего назначения одного семейства. За счет совместимости обеспечивается одинаковость результатов программ и перенос программных средств между различными моделями ЭВМ. Достижение полной совместимости (абсолютной) представляется очень сложной задачей, поэтому в большинстве случаев ограничиваются частичной совместимостью, а именно, совместимостью «снизу — вверх», при которой программы, разработанные для менее мощной ЭВМ (младшей), должны обязательно и с тем же результатом проходить на более мощной ЭВМ (старшей). Перенос «сверху- вниз» ограничен. Но даже в этом случае должна обеспечиваться совместимость по крайней мере на 4-х уровнях аппаратно-программных средств: 1) операционной системы и пакетов ее расширяющих; 2) языковых интерфейсов; 3) системы программ; 4) пользовательских средств.

3)Развитие  программного  обеспечения  ориентированного  на конкретные структурные и функциональные  возможности  аппаратуры, позволяющие эффективно решать задачи пользователя. Для ЭВМ общего назначения ОС стала  неотъемлемой  частью,  представляющей  собой программное расширение аппаратных средств ЭВМ.

4) Агрегатный принцип построения технических средств, стандартный интерфейс ввода-вывода, позволяющий подключать различные по назначению периферийные устройства (ПУ) широкой номенклатуры; в совокупности с программным обеспечением позволяют строить конкретный вычислительный комплекс, наиболее подходящий для заданного применения с учетом требований и производительности, функциональным возможностям и набору ПУ.

5)Высокая технологичность обеспечивает возможность крупносерийного производства и высокую технико-экономическую эффективность ЭВМ общего назначения.

6) Соответствие стандартам позволяет обеспечить совместимость с мировым парком ЭВМ общего назначения в части представления информации, способов сопряжения и организации обмена данными.
2. Типы, характеристики и назначение компьютеров и компьютерных устройств, используемых в ОВД.

В своей работе сотруднику ОВД приходится обращаться для получения определенной информации к компьютерам, которые функционируют в различных информационных подразделениях внутренних дел. Компьютеры, как было сказано ранее, используются для накопления, обработки, хранения и передачи поступающей в ОВД информации. В разных информационных подразделениях будь это: Главный информационный центр МВД РФ, региональный или зональный информационные центры, а также информационные центры в отделениях милиции используются компьютеры различных типов.

Большие компьютеры типа ЕС ЭВМ или типа Ряд.ЕС ЭВМ — это единая система электронно-вычислительных машин представляет собой семейство программно-совместимых моделей электронных вычислительных машин третьего поколения, предназначенных для решения широкого круга научно-технических, экономических, информационно-логических и управленческих задач.

Стандарты, принятые при разработке ЕС ЭВМ, позволили обеспечить аппаратную и программную совместимость как внутри системы, так и с аналогичными зарубежными комплексами. Это в свою очередь обеспечило единую систему сбора, обработки и обмена информацией между пользователями внутри страны и между странами.

Малые и микро компьютеры типа СМ ЭВМ, предназначены для построения преимущественно управляющих вычислительных комплексов создана во второй половине 70-х годов в странах-членах СЭВ. Средства СМ ЭВМ ориентированы на применение для комплексной автоматизации технологических процессов, автоматизации контроля и измерений, научных исследований, обучения, коммутации сообщений, научных и инженерных расчетов, обработки экономической и статистической информации, в локальных и территориально распределенных комплексах сбора и обработки данных.

СМ ЭВМ представляет собой агрегатную систему технических и программных средств вычислительной техники, нормативного, методического и эксплуатационного обеспечения с рациональной совместимостью и унификацией, архитектурных и конструктивных решений.

Система малых ЭВМ позволяет образовывать комплексы с различным составом оборудования и обеспечивать замену одного устройства комплекса другими, аналогичного назначения, без изменений общего функционирования комплекса.

Персональные компьютеры— первые в истории вычислительной техники ЭВМ, предназначенные для индивидуального использования. Их появление позволило вычислительной машине стать доступным средством и мощным инструментом, который многократно превышает производительность умственного труда специалистов различных областей в том числе и сотрудников органов внутренних дел. До этого доступ конкретного специалиста к дорогостоящей ЭВМ был труден и неэффективен, что в особенности имело место при решении конкретных задач, связанных с его производственной деятельностью. Персональные компьютеры обеспечивают возможность создания проблемно ориентированных рабочих мест для всех специалистов и тем самым позволяют решать стоящие перед ними задачи, применяя новые высокоэффективные технологии. Таким образом, реализуется существенный экономический эффект благодаря резкому повышению производительности труда в сфере интеллектуальной деятельности.

В общем случае термин «персональный компьютер» относится к ЭВМ, характеризующимся двумя основными свойствами: доступностью (низкая стоимость, компактность, отсутствие специальных требований к условиям эксплуатации) и универсальностью (возможность этих ЭВМ решать задачи самых разнообразных классов).

Персональные компьютеры можно классифицировать по следующим признакам.

1.      По структуре и организации — однопроцессорные и многопроцессорными.

2.      По способу использования — автономно и в сетях ЭВМ.

3.      По конструктивному исполнению — в единой конструкции и в виде набора отдельных конструктивных модулей.

4.      По режиму работы — однопрограммные и многопрограммные.

В соответствии с основными направлениями использования выделяют три типа ПЭВМ: бытовые, учебные и профессиональные. Бытовые ПЭВМ ориентированы на массовое применение в быту, учебные — в школах, техникумах, вузах, профессиональные — на рабочих местах специалистов различного профиля.

В бытовых ПЭВМ системный блок обычно конструктивно объединен с клавишным устройством. В качестве устройства ввода-вывода используется телевизор, внешнего запоминающего устройства — кассетный магнитофон или НГМД. Учебные ПЭВМ имеют более расширенную номенклатуру внешних устройств: монохроматические или цветные дисплеи, НГМД и средства для подключения каналов связи. Профессиональные ПЭВМ имеют значительно большие функциональные возможности, обеспечиваемые за счет повышения быстродействия, разрядности, емкости оперативной памяти и внешних запоминающих устройств. Основной областью применения ПЭВМ являются автоматизированные рабочие места (АРМ) и автоматизированные бюро (учрежденческие сети). Под автоматизированным рабочим местом понимаются аппаратно-программные средства обработки информации на рабочих местах пользователей, включающие технические средства ПЭВМ и программы решения задач пользователя (функциональные пакеты прикладных программ). Автоматизированные бюро в пределах одной организации объединяют автономные АРМ отдельных пользователей в единую систему обработки данных. Технической базой автоматизированных бюро являются локальные вычислительные сети, которые позволяют:

-         создать базы данных коллективного пользования;

-         обеспечивать внутри организации передачу технических и директивных документов (электронная почта);

-         коллективно использовать для абонентов высокопроизводительные и дорогостоящие технические средства: высококачественные печатающие устройства, накопители на магнитных дисках большой емкости и т.д.

В настоящее время распространение персональных компьютеров в мире имеет постоянную тенденцию к росту. Ведущей фирмой по производству персональных компьютеров в мире считается фирма IBM, которая в 1981 году представила публике новый компьютер под названием IBM PC. Через один-два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке компьютерной техники. Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Если бы он был сделан так же, как и другие существовавшие во время его появления компьютеры, он бы устарел через два-три года. В IBM PC была заложена возможность усовершенствования его отдельных частей и использования новых устройств. Фирма сделала компьютер не единым неразъемным устройством, а обеспечила возможность его сборки из независимо изготовленных частей аналогично детскому конструктору. При этом методы сопряжения устройств с компьютером не только не держались в секрете, но и были доступны всем желающим. Этот принцип, называется принципом открытой архитектуры.

Персональные ЭВМ строятся на основе модульной конструкции, которая включает набор конструктивно законченных модулей:

-         системный модуль — конструктивно размещенные на одной плате центральный процессор, основная память и разъемы для подключения функциональных модулей;

-         функциональные модули — конструктивно размещенные на одной плате контроллеры, адаптеры и дополнительная память, подключаемые к разъемам системного модуля.

Системный и функциональный модули совместно с блоком питания и некоторыми внешними устройствами конструктивно объединяются в единый системный блок, к которому через соответствующие разъемы подключаются выносные ВУ: печатающие и клавишное устройства, дисплеи и т.д.

Типовой состав микроЭВМ включает центральный процессор (ЦП), основную память (ОП) и внешние устройства (ВУ).

Центральный процессор выполняет функции обработки данных и управления в соответствии с командами программы решения задачи.

Основная память, включающая оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), используются для хранения программ и данных.

Внешние устройства  обеспечивают связь пользователя с микро-

ЭВМ и долговременное хранение данных.

Подключение внешних устройств к системной магистрали осуществляется с помощью специальных электронных блоков, называемых контроллерами внешних устройств. С помощью контроллеров ВУ достигается согласование алгоритмов функционирования ВУ и системной магистрали. Организация связей между ЦП, ОП и контроллерами внешних устройств в современных микроЭВМ унифицирована. Унифицированная система электрических цепей и соединительных разъемов, алгоритмов передачи сигналов и их электрических параметров называется системным интерфейсом микроЭВМ.

Управление системной магистралью возлагается на  центральный

процессормикроЭВМ, который в результате последовательного чтения

и дешифрации команд программы обеспечивает  взаимосвязь  и  обмен

данными между функциональными модулями через системную магистраль.

Центральный процессор (ЦП) системного устройства содержит: основной микропроцессор, основной синхрогенератор, схемы синхронизации, внешние регистры и буферы. Конструкция системной платы позволяет дополнительно подключать арифметический сопроцессор, повышающий вычислительную мощность и производительность ПК. Рассмотрим обобщенную структурную схему ЦП.



Микропроцессоры связаны между собой линиями передачи данных, адресов и управляющих сигналов, образующими внутреннюю шину. Большая часть линий внутренней шины используется всеми схемами и цепями ПК. Это вызывает необходимость усиления и буферизации сигналов, как с целью временного согласования, так и для разделения некоторых из них, при подаче которых одна линия внутренней шины используется параллельно несколькими цепями. Это осуществляется с помощью внешних регистров и буферов ЦП. Линии, распространяющиеся за этими регистрами, объединены в так называемую системную шину, или канал центрального процессора, или канал ввода/вывода.

Микропроцессор (МП) работает с тактовой частотой 4.77МГц, задаваемой основным синхронизатором. По этому основному синхросигналу схемы синхронизации формируют для других устройств ПК необходимые сигналы.
Основная память системы.

Для эффективного использования памяти необходимо изучить ее организацию. Микропроцессор может адресовать 1 048 576 байт (1М байт) памяти, подразделяемой, как известно, на два основных типа: постоянную, называемую также постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) и оперативную (ОЗУ). Каждому байту (ячейке) памяти присвоен свой адрес. Адресное пространство памяти охватывает адреса от 00000 до FFFFF (шестнадцатеричные). Распределение адресного пространства профессионального компьютера приведено в таблице:

Адрес

Тип памяти, назначение

Примечание

00000

до

3FFFF

От 64 до 256 Кбайт, расположенной на системной плате

Первые 1024 байт – для векторов прерывания

40000

до

9FFFF

До 384 Кбайт ОП на дополнительных платах расширения конфигурации системы



A0000

до

AFFFF

Резервное адресное пространство



B0000

до

B7FFF

Буфер памяти текстового видеоконтроллера



B8000

до

BFFFF

Буфер памяти графического видеоконтроллера



C0000

до

EFFFF

192 Кбайт для расширения памяти (обычно ПЗУ или ППЗУ)

Область дополнительного ПЗУ

F0000

до

F5FFF

Резервное адресное пространство



F6000

до

FFFFF

40 Кбайт для ПЗУ или ППЗУ внутреннего системного программного обеспечения

Интерпретатор BASIC и базовая система ввода-вывода

Постоянная память.

Емкость основной постоянной памяти профессионального компьютера составляет 40К байт, занимающих старшую область адресного пространства, начинающегося с адреса F6000 и заканчивающуюся адресом FFFFF. Постоянная память реализована в виде пяти модулей ПЭУ емкостью по 8Кб, установленных на системной плате в специальные монтажные цоколи (гнеэда) для интегральных схем. В профессиональных компьютерах могут использоваться и модули большей емкости. Необходимо лишь, чтобы они имели время доступа, не большее 250нс, и время цикла, не превышающее 375нс.

Первые четыре модуля ПЭУ (с адресами от F6000 до FDFFF) общей емкостью 32Кб содержат интерпретатор программного языка Бейсик.  В     остальных  8Кб  (один  модуль  ПЭУ с адресом от FE000 до FFFFF) записаны программы, обеспечивающие выполнение следующих функций системы:

-         установку системы в начальное состояние;

-         внутреннее тестирование после первоначального включения электропитания;

-         управление обменом информацией с печатающим устройством;

-         загрузка системной программы с гибкого магнитного диска;

-         реализацию знакового генератора на 128 символов.

Эти функции образуют так  называемую  базовую  систему  ввода/вывода (BIOS  — от английского Basic Input and Output System).

Имеется два вида программ управления обменом: программы обслуживания основных прерываний (так называемые драйверы прерывания) и программы обслуживания ПУ ( драйверы периферийных устройств). Типовая драйверная программа содержит программные модули, которые управляют соответствующим устройством через его регистры ввода/вывода. Кроме того, в ней могут быть один или несколько драйверов прерывания, обеспечивающих связь с программами пользователя.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Оперативная память.

На системной плате обычно размещается ОП емкостью не менее 64Кб, а также цоколи для установки дополнительных интегральных схем ОП на емкость 192Кб.

Как было сказано выше персональная ЭВМ является настольной универсальной машиной индивидуального применения. Ее отличительные особенности:

-         компактность и экономичность, обеспечивающие массовое применение в различных сферах профессиональной деятельности пользователей;

-         несложная оперативная система, предоставляющая пользователю простые и удобные средства доступа к ресурсам ПЭВМ и средства управления выполнением задач;

-         диалоговый язык программирования высокого уровня (Бейсик, Паскаль и т.д.), позволяющих проектировать интерактивные процедуры обработки данных;

-         телекоммуникационные средства, обеспечивающие подключение ПЭВМ к сетям ЭВМ и соответственно доступ к отраслевым, региональным и национальным информационным ресурсам.

Типовой состав устройств ПЭВМвключает системный блок обработки и управления, средства взаимодействия пользователей с системным блоком, средства долговременного хранения и накопления данных и средства подключения к каналам связи. Такой состав устройств ПЭВМ предоставляет в распоряжение индивидуальных пользователей самые разнообразные функциональные возможности.




Системный блок, включающий центральный процессор, основную память (ОЗУ и ПЗУ), контроллеры и адаптер канала связи, строится на основе применения микропроцессорных комплектов БИС, БИС ОЗУ и ПЗУ. ОЗУ ПЭВМ являются энергонезависимыми ЗУ, у которых информация разрушается при отключении питания. Информация, размещаемая в ПЗУ, записывается при изготовлении ПЭВМ и не изменяется в течении всего периода ее эксплуатации. В ПЗУ обычно размещаются системные программы, обеспечивающие подготовку ПЭВМ к работе после включения питания, т.е. инициализацию (приведение в исходное состояние функциональных модулей), тестирование (проверка работоспособности функциональных модулей) и загрузку оперативной системы.

Средства взаимодействия пользователей с системным блоком обработки и управлениявключают устройства ввода-вывода, обеспечивающие диалоговый обмен информацией (диалоговые ВУ). К этому типу ВУ относятся клавишное устройство (КЛУ), печатающие устройство (ПУ), устройство отображения информации (символьный и графический дисплей).

Клавишное устройство является основным устройством ввода информации, оно обеспечивает диалоговое общение пользователя с ПЭВМ. Клавишное устройство выполняет следующие функции:

-         ввод команд пользователя, обеспечивающих доступ к ресурсам ПЭВМ в различных режимах;

-         запись, корректировку и отладку программ пользователя;

-         ввод данных и команд в процессе решения задач на ПЭВМ.

Клавишное устройство включает в себя клавиатуру и электронный блок кодирования символов клавиатуры. Клавиатура состоит из клавиш, которые можно разбить на следующие группы:

1)      алфавитно-цифровые и знаковые клавиши;

2)      функциональные клавиши;

3)      служебные клавиши для управления перемещения курсором, для управления редактированием текстов, смены и фиксации регистров, модификации кодов клавиш.

Обработка сигналов клавиатуры включает три уровня: физический логический и функциональный. На физическом уровне осуществляется кодирование порядковых номеров клавиш (коды кодирования). На логическом уровне происходит трансляция кода сканирования в код ASCII. На функциональном уровне обеспечивается «программирование» клавиш, т.е. присваивание отдельным клавишам последовательности символов (операторы, команды и т.д.).

Символьный дисплей относится к классу внешних устройств оперативного вывода данных на экран электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). В ПЭВМ символьный дисплей осуществляет:

-         вывод содержимого текстовых файлов, например, исходных модулей программ на языке высокого уровня (Бейсик, Паскаль и т.д.);

-         информационное взаимодействие с пользователем при диалоговой обработке данных.

Символьный дисплей работает на принципе сканирования электронного луча и формирования в строках растра ЭЛТ точечных изображений выводимых символов путем подсвета требуемых комбинаций точек на экране. Каждый символ формируется на матрице, имеющей 5*7, 7*9, или 10*14 точечных элементов в зависимости от типа дисплея.

Графический дисплей  используется  для для вывода информации на экран ЭЛТ в виде графических изображений различной формы.  Как и в символьном дисплее, изображение графиков и чертежей на экране

ЭЛТ формируется из отдельных точек.  Но в отличие от символьного, где экран интерпретируется множеством матриц, в графическом дисплее экран ЭЛТ представляется множеством точек M*N.

Печатающие устройство предназначено для  вывода  результатов

обработки информации на бумажный бланк, т.е. для документального оформления итоговых данных. Из многочисленных конструкций печатающих устройств в ПЭВМ наиболее широко применяются матричные знакосинтезирующие печатающие устройства.

В знакосинтезирующем печатающем устройстве, как и в символьном дисплее, изображение символов формируется в виде комбинации точек на матрице 5*7 или 7*9 с помощью печатающей головки, которая состоит из вертикального ряда игл.

Матричные знакосинтезирующие печатающие устройства позволяют печатать алфавитно-цифровую и графическую информацию.

Средства долговременного хранения и накопления данных (внешнее запоминающие устройство)обеспечивают запись и чтение больших массивов информации, в качестве которых могут использоваться: тексты программ на языках высокого уровня, программы в машинных кодах, файлы с данными и т.д. В качестве внешних запоминающих устройств в ПЭВМ в основном используются накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопители на жестких магнитных дисках (НМД) типа «винчестер».

Накопители на  гибких  магнитных  дисках  являются основными

устройствами внешней памяти ПЭВМ.  Носителем  информации  в  НГМД

служит гибкий магнитный диск (ГМД), изготовленный из синтетической пленки, покрытой износоустойчивым ферролаком. Информация на ГМД размещается в последовательном коде на концентрических окружностях (дорожках), каждая из которых разбита на секторы. Сектор является единицей обмена данными между ОП и НГМД. В одном секторе может размещаться 128,256, 512 или 1024 байт данных. В ПЭВМ перечисленные форматы данных можно устанавливать программно.

ГМД имеет установочное отверстие (УО) для фиксации диска в дисководе и индексное отверстие (ИО) для идентификации начала дорожек. Для защиты от неблагоприятных воздействий внешней среды ГМД помещается в прямоугольный конверт, имеющий прорезь для подвода магнитных головок (ПМГ), прорезь индексного отверстия (ПИО) и отверстие крепления ГМД в дисководе (ОКД). Информация, которая записывается на ГМД, по своему назначению подразделяется на служебную и рабочую. Служебная информация используется для управления и синхронизации работы НГМД. Она в свою очередь подразделяется на информацию, индентефицирующую дорожку, и информацию, индентефицирующую сектор. Рабочая информация представляет данные пользователя.

Емкость НГМД в ПЭВМ составляет 160 Кбайт и более в зависимости от количества магнитных головок в накопителе и плотности записи данных на ГМД. Существуют следующие разновидности НГМД: с одинарной и двойной плотностью записи; односторонние — с одной и двусторонние — с двумя МГ. В двусторонних НГМД для записи и чтения данных можно использовать обе поверхности ГМД. В соответствии с разновидностями НГМД принята и соответствующая маркировка ГМД: SS — односторонний диск одинарной плотности; SD — односторонний диск двойной плотности; DD — двусторонний диск двойной плотности.

Наряду с НГМД развитые модели ПЭВМ комплектуются также накопителями на магнитных дисках типа «винчестер». Их отличительные особенности -герметично закрытая единая конструкция диска, магнитных головок чтение-записи и их привода, небольшой зазор (по сравнению с обычными НДМ) между магнитными головками и поверхностью диска(0,5 мкм), небольшое давление прижима магнитной головки (10 г по сравнению с 350 г в обычных НМД), малая толщина магнитного диска.

Герметично закрытая конструкция увеличивает в 2 раза надежность работы по сравнению с обычным НМД.  Уменьшение зазора между поверхностью диска и магнитными головками значительно увеличивает продольную  и  поперечную плотность записи.  НМД типа «винчестер» считаются третьем поколением НМД и имеют близкие к предельным характеристики.  Так, НМД диаметром 356 мм на одной поверхности может включать до 1770 дорожек (1300 Мбайт информации).

Средства подключения к каналам связи (телекоммуникационные средства)включают аппаратуру передачи данных (АПД), с помощью которой ПЭВМ может осуществлять обмен информацией с другими ЭВМ по каналам связи. Телекоммуникационные средства подключают ПЭВМ к большим ЭВМ и сетям ЭВМ, в результате обеспечивается доступ пользователей ПЭВМ к информационным ресурсам больших ЭВМ и сетей ЭВМ.
3. Компьютерные сети и системы.

Наличие большого ассортимента устройств обработки информации от супермашин до персональных компьютеров и широкое производство терминалов позволили приступить к созданию разнообразных информационных систем.

Важным фактором, обеспечивающим функционирование информационной системы, является программное обеспечение. Оно охватывает прикладные, системные программы и операционную систему.

Прикладные программы выполняют информационные задачи для нужд пользователей. Системные программы управляют прикладными программами, обеспечивают взаимодействие с терминалами, включая передачу команд, заданий, контроль передачи информации, исправление ошибок и т.д. Операционная система осуществляет управление работой всей информационной системой.

В общем случае под терминалом понимаются устройство, подсистему или другие аппаратные средства, позволяющие человеку обмениваться информацией с вычислительной системой (или системой электронной связи). В качестве терминала могут использоваться телетайпы, телепринтеры или подобное оборудование, но наиболее широко используются терминалы с дисплеями на базе электронно-лучевой трубки и клавиатуры, оснащенные логическими управляющими блоками, микроЭВМ, персональные компьютеры.

Первые системы обработки информации, в которых для подключения абонентов к ЭВМ применялась телеграфная аппаратура, были созданы в начале 60-х годов. В таких системах передача велась с применением обычной телеграфной аппаратуры при относительно низких скоростях, не превышающих 110 бит/сек. Развитие систем телеобработки в начале шло сравнительно медленно. Еще в 1964 году основным средством для межмашинной передачи информации были телеграфные линии, однако столь низкие скорости передачи данных не обеспечивали запросов потребителей, создающих сложные системы обработки информации.

Следующим этапом в развитии систем передачи данных явилась разработка модемов, обеспечивающих возможность передачи двоичной информации по телефонным линиям.

Модем — электронное устройство, наделенное функциями модулирования данных на передающем конце линии связи и демодулирования на принимающем конце линии связи. Модулирование сигнала означает преобразование сигнала к виду, позволяющему передавать его на дальние расстояния. Например, типичный акустический модем оборудован двумя чашеобразными рецепторами, на которые кладется телефонная трубка. Модем подсоединен к компьютеру, от которого принимает информацию в виде последовательности двоичных сигналов — битов. Однако телефон предназначен для передачи звуковой частоты, а двоичные биты — это всего лишь электрические импульсы, не слышные человеческому уху. Поэтому электрические импульсы предварительно преобразуются в модеме в сигналы звуковой частоты, а затем передаются по телефонным линиям. На другом конце происходит обратный процесс переводы сигналов звуковой частоты в последовательность двоичных электрических импульсов — битов, пригодных для работы компьютера. Такие преобразования называются модулированием и демодулированием, описанное устройство является всего лишь простейшим модемом.

Первые образцы модемов имели относительно низкую скорость передачи данных, однако в дальнейшем скорость передачи по коммутируемым каналам возросла до 1200 бит/сек в дуплексном режиме — режиме одновременного ввода и вывода информации или до 9600 бит/сек в полудуплексном режиме — режиме предназначенном для поочередного ввода и вывода информации.

С середины 60-х годов начинается интенсивное развитие специализированных систем обработки информации, базирующихся на выделенных каналах. Такие системы создаются для обеспечения потребностей отдельных организаций, владеющих как вычислительными ресурсами, так и каналами связи. Однако эксплуатация таких систем показала, что применяемые в них вычислительные ресурсы и каналы связи используются недостаточно эффективно, системы оказываются дорогими и мало приспособленными к изменяющимся условиям. Выявилась потребность многих пользователей обращаться к мощным вычислительным машинам на относительно короткие промежутки времени.

Все это привело к разработке систем передачи данных коллективного пользования, в которых многие пользователи могут через сети связи общего пользования подключаться по своему выбору к различным средствам обработки информации. На первых этапах в качестве сетей связи использовались лишь телефонные или телеграфные коммутируемые сети, на последующих этапах стали разрабатываться специализированные системы передачи данных.

Практическая деятельность органов внутренних дел в нашей стране и за рубежом убедительно показывает, что решение задачи повышения эффективности их деятельности и развития может быть осуществлено только на основе внедрения системы информационно-аналитического обеспечения.

Под системой информационно-аналитического обеспечения органов внутренних дел понимается комплекс взаимосвязанных методов, мероприятий и средств (научно-методических, социально-политических, технико-экономических, организационно-правовых), регламентирующих и реализующих создание и функционирование технологии процессов сбора, передачи, обработки, хранения, выдачи и использования информации в целях осуществления эффективной деятельности органов внутренних дел.

Назначение системы информационно-аналитического  обеспечения — оперативно представлять руководителям органов внутренних дел целенаправленную и достоверную информацию, необходимую и достаточную для выполнения, обоснования и принятия управленческого решения в сфере охраны общественного порядка и борьбы с преступностью.

Материальным воплощением систем информационно-аналитического обеспечения являются информационные системы, которые в зависимости от их технической реализации, подразделяются на ручные, механизированные и автоматизированные.

Автоматизированные информационные системы — это человеко-машинные системы, предназначенные для автоматизации процессов сбора, передачи, обработки, хранения и выдачи информации и представляющие собой совокупность следующих основных элементов:

-         массива входящих документов,  т.е. информации, выступающей

-         в качестве объекта поиска;

-         информационно-поискового языка;

-         правил индексирования, следуя которым производится описание средствами информационно-поискового языка документов и запросов для поиска нужных документов;

-         правил поиска документов;

-         комплекса технических средств, с помощью которых реализуется поисковая система;

-         обслуживающего персонала.

Большим резервом в деле повышения эффективности автоматизированного информационно-аналитического обеспечения функционирования органов внутренних дел является внедрения автоматизированных банков данных. Они представляют собой комплекс, состоящий из двух частей баз данных и системы управления базами данных.

Организация доступа сотрудников органов внутренних дел к вычислительным ресурсам вычислительной машины, реализация принципа распределенной обработки информации посредством сетей передачи данных. При этом аппаратными и программными средствами может быть обеспечена комплексная автоматизация управленческой деятельности и информационной работы в органах внутренних дел при ведении оперативно-розыскных и справочных учетов, обработке статистической отчетности, планировании и контроле, а также оперативном управлении с использованием вычислительной техники работниками органов внутренних дел непосредственно на своих рабочих местах с обеспечением необходимого режима секретности.

Подобный подход к использованию электронно-вычислительной техники на основе реализации сложных территориально-распределенных структур сбора, передачи, обработки, хранения и выдачи информации наиболее эффективно осуществляется в виде информационно-вычислительных сетей.

Информационно-вычислительные сети представляют собой совокупность вычислительных машин, сколь угодно удаленных друг от друга, каналов связи и программного обеспечения.

Появление и бурное развитие микропроцессорной техники, в частности персональных компьютеров, привело к созданию нового вида информационно-вычислительных сетей — локальных вычислительных сетей.

Локальные вычислительные системы представляют собой совокупность технических и программных средств в ограниченном пространстве в единую автоматизированную информационную сеть, функционирующую с высокой производительностью на основе использования высокоскоростных каналов связи.

Обычно локальные сети охватывают несколько рядом стоящих зданий. Наиболее яркое воплощение преимущества локальных сетей нашло в автоматизировынных рабочих местах специалиста. Они включают в себя персональные компьютеры и необходимые для выполнения основных функций специалистом внешних устройств.

К числу проблем, требующих первоочередного решения для широкого внедрения и рационального использования локальных сетей в системе органов внутренних дел, относятся: создание надежной и скоростной системы передачи данных; опережающая разработка типовых пакетов прикладных программ и программных комплексов, ориентированных на обеспечение решения всего набора задач, стоящих перед органами внутренних дел, и, самое главное, хорошая профессионально-техническая подготовка сотрудника для грамотного использования персонального компьютера с целью повышения эффективности решения оперативно-служебных задач.

Стратегия использования персонального компьютера в  информационной работе  органов  внутренних дел состоит в применении их в качестве массовых терминальных устройств в отраслевой информационно-вычислительной сети, в состава локальной вычислительной сети, а также в специальных случаях — в автономном режиме.

Одна из главных задач органов внутренних дел — борьба с преступностью и охрана общественного порядка. В ее реализации принимают участие аппараты уголовного розыска, следствия, подразделения патрульно-постовой службы и др. Вместе с ними свой вклад в общее дело вносят информационные центры МВД, УВД, УВДТ и ГИЦ МВД России.

Созданные в конце 60-х годов на базе Первых спецотделов, они не только сохранили и умножили банки данных о лицах, привлеченных к уголовной ответственности, но и широко развили сферу информационных услуг, представляемых оперативным, штабным и иным службам органов внутренних дел. В наше время только ГИЦ ежедневно обращаются десятки тысяч пользователей и корреспондентов. Поток запросов растет и приближается к пяти миллионам документов в год.

Ухудшение оперативной обстановки, рост преступности и, как следствие, неуклонное повышение интенсивности информационного обмена обязывают ГИЦ и информационные центры принимать меры к тому, чтобы имеющаяся в их распоряжении целевая информация как можно быстрее доходила до заинтересованных в ней сотрудников. В этих целях совершенствуется традиционная, внедряются новые технологии работы.

Так, если в начале 70-х годов для исполнения запроса о проверке на наличие сведений о судимости требовалось до десяти дней, то сегодня от одного до четырех дней. В дальнейшем, при автоматизации централизованных оперативно-справочных учетов, время исполнения одного запроса предполагается сократить до одного часа.

ГИЦ — самый крупный хранитель информационных массивов в системе МВД России. Его возникновение и развитие как центра, обеспечивающего информацией органы внутренних дел, другие правоохранительные органы на огромной территории России объективно обусловлено жесткими условиями борьбы с преступностью.

ГИЦ (главный информационный центр) основные направления деятельности: набор, накопление, обработку уголовно-правовой, экономической и иной статистической информации, обеспечивает ею руководство и подразделения центрального аппарата МВД Российской Федерации, государственные законодательные и исполнительные структуры, МВД государств Содружества, стран Балтии и Грузии, а также средства массовой информации.

Осуществляет формирование и ведение (эксплуатацию) централизованных оперативно-справочных и розыскных учетов, автоматизированных банков криминалистической информации, выдает в условном порядке правоохранительным органам Российской Федерации, государств Содружества, стран Балтии и Грузии, Национальному Центральному Бюро Интерпола в Российской Федерации, а также иным министерствам и ведомствам информацию о событиях, предметах и лицах.

Формирует и ведет банк данных на лиц, объявленных в розыск, готовит и рассылает в органы внутренних дел России, государств Содружества, стран Балтии и Грузии материалы об объявлении и прекращении розыска, розыскные бюллетени и другие сведения розыскного характера.

Организует информационное обеспечение розыска на территории России, государств Содружества, стран Балтии и Грузии лиц, без вести пропавших, похищенного оружия, транспортных средств, предметов, имеющих историко-культурную и художественную ценность, религиозной атрибутики и иных ценностей.

Регистрирует и учитывает находящиеся в производстве соответствующих подразделений центрального аппарата МВД Российской Федерации дела оперативного учета, проходящих по ним лиц, а также другие объекты и субъекты оперативно-розыскной деятельности.

Исполняет запросы Министерства иностранных дел, Министерства безопасности, Красного Креста и Красного Полумесяца, международных организаций, МВД государств Содружества, стран Балтии и Грузии об установлении местонахождения иностранных граждан, лиц без гражданства и граждан перечисленных государств, арестованных на территории Российской Федерации.

Организует исполнение Указов Президента России о помиловании осужденных, реабилитации и восстановлении справедливости в отношении жертв политических репрессий, рассматривает заявления организаций и граждан по этим вопросам.

Обеспечивает доступ работникам центрального аппарата министерства, территориальных органов внутренних дел Российской Федерации, правоохранительных органов государств Содружества, стран Балтии и Грузии к центральным (межгосударственным) банкам информации.

Координирует деятельность МВД и УВД в области компьютеризации, оказывает соответствующую практическую помощь органам и учреждениям внутренних дел на местах.

Организует проведение научно-исследовательских и проектных работ в области информатизации и компьютеризации органов внутренних дел, центрального аппарата МВД России.

Совместно с заинтересованными службами министерства организует производство специализированных программно-технических комплексов.

Разрабатывает и внедряет программно-математические и технические средства обработки информации.

Ведет фонд программных средств, систем управления базами данных, алгоритмов и программ автоматизированных задач.

Формирует, пополняет и ведет центральный справочно-информационный фонд отечественных и зарубежных научно-технических материалов. В установленном порядке осуществляет государственную регистрацию научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, депонирование неопубликованных материалов. Освещает практику работы отечественных и зарубежных правоохранительных органов путем выпуска соответствующих изданий.

Внедряет в работу органов внутренних дел государственные классификаторы технико-экономической информации и унифицированные системы документации; разрабатывает отраслевые и специальные классификаторы, вносит изменения и дополнения в ныне действующие.

Принимает, учитывает, обеспечивает сохранность и использование архивных документов центрального аппарата МВД России и непосредственно подчиненных ему подразделений, осуществляет централизованный учет архивных документов органов внутренних дел Российской Федерации. Участвует в организации экспертиз научной и практической ценности архивных материалов.

ГИЦ — многофункциональный информационный аппарат, в структуру которого входят 6 центров и 8 самостоятельных отделов. Наиболее крупными из них являются центры криминальной информации, статистической информации, компьютеризации, производственно-экономической информации и вычислительный центр, личный состав которых представлен квалифицированными юристами, инженерами-электронщиками, системотехниками, эксплуатационщиками, программистами, дактилоскопистами, картотетчиками, операторами ЭВМ, связистами, архивистами и другими специалистами.
    продолжение
--PAGE_BREAK--КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ГЛАВНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ЦЕНТРА МВД РОССИИ

Оперативно-справочные учеты

1. Пофамильная оперативно-справочная картотекапозволяет установить о проверяемом лице следующие сведения:

-         о судимости;

-         об изменении приговора,  применении амнистии и помилования;

-         о месте и времени отбывания наказания, перемещении, смерти осужденного в местах лишения свободы или о дате и основании освобождения;

-         о номерах прекращения уголовных дел;

-         о нахождении в местном или всероссийском розыске (когда, кем объявлен, в связи с чем);

-         о задержании за бродяжничество (кем, когда задерживался, какие меры были приняты);

-         о месте жительства и работе до осуждения;

-         о группе крови и дактилоскопической формуле.

2. Дактилоскопическая картотекапозволяет:

-         идентифицировать личность арестованных и задержанных;

-         установить личности трупов погибших и умерших неизвестных граждан;

-         установить личность подозреваемого в совершении преступления по следам пальцев, изъятых с места происшествия.
Автоматизированные системы оперативно-розыскного назначения

1. АвтоматизированныйБанк Данных -АБД Центробеспечивает сбор, обработку и выдачу сведений о следующих объектах учета:

-         особо опасных рецидивистах, ворах в законе, авторитетах преступного мира и др. (установочные данные, приметы, место

-         работы, жительства);

-         тяжкие нераскрытые преступления (место, время, способ совершения, предмет посягательства);

-         изъятые, утраченные и выявленные номерные вещи.

Запросы проверочного характера отрабатываются в течение суток, аналитического — в течение недели с момента получения.

Для направления запроса в АБД-Центр необходимо воспользоваться телетайпом или почтой.

2.Автоматизированная информационно-поисковая система «Автопоиск» предназначена для сбора, систематизации, хранения и обработки информации о всех угнанных, задержанных, похищенных и бесхозяйных автотранспортных средствах.

АИПС выдает сведения по следующим установочным данным:

-         госномер

-         номер двигателя

-         номер кузова

-         номер шасси

3.Автоматизированная информационно-поисковая система «Оружие» обеспечивает автоматизированный учет утраченного, похищенного и выявленного нарезного огнестрельного оружия, в том числе: легкого стрелкового вооружения, гранатометов, огнеметов, артиллерийских систем (ствольных и реактивных), боевых машин, имеющих вооружение.

Запросы на проверку оружия направляются по телетайпу и почте с соблюдением установленных требований.

4.Автоматизированная информационно-поисковая система «Антиквариат» осуществляет автоматизированный учет утраченных и выявленных предметов, представляющих историческую, художественную или научную ценность:

-         археологические находки, предметы древности;

-         антропологические и этнографические предметы;

-         исторические реликвии;

-         художественные произведения и предметы прикладного искусства.

Запросы на проверку антиквариата направляются в ГИЦ телетайпом или почтой с указанием сведений (желательно с фотографией предмета), позволяющих идентифицировать данный объект).

5.С помощью автоматизированной информационной системы «ВР-оповещение» осуществляется учет лиц, объявленных в федеральный розыск:

-         преступников;

-         разыскиваемых по искам предприятий и организаций (госдолжников) или граждан (неплательщиков алиментов);

-         пропавших без вести.

-         АИС позволяет:

-         Готовить циркуляры на объявление (прекращение) розыска для рассылки в адреса (информационные центры МВД, УВД стран Содружества, Балтии и Грузии);

-         отрабатывать запросы в отношении лиц, находящихся в федеральном розыске.

6.Автоматизированная информационно-поисковая система «Опознание» обеспечивает централизованный сбор информации:

-         о лицах, пропавших без вести;

-         о неопознанных трупах;

-         о неизвестных больных и детях.

Запросы на проверку лиц указанных категорий направляются почтой. Исходным документом для формирования базы данных АИПС и обработки запросов является опознавательная карта, направляемая в ГИЦ из МВД, УВД России, государств Содружества, стран Балтии и Грузии.

7.Автоматизированная информационно-поисковая система «Грузы-ТМ» позволяет выдавать информацию о хищениях, недостачах груза и багажа на железнодорожном транспорте, в том числе:

-         о нераскрытых кражах груза и багажа, по факту которых возбуждено уголовное дело;

-         о нераскрытых хищениях.

В АИПС предусмотрена инициативная выдача уведомлений оперативно-розыскного характера при постановке на учет сообщений о хищениях груза и багажа.

8.Автоматизированная информационная система «ОВИР-криминал» содержит сведения об иностранцах и лицах без гражданства, в том числе:

-         совершивших административные правонарушения или преступления, либо в отношении которых совершены преступления;

-         находящихся в розыске или разысканных, под следствием, арестованных или отбывающих наказание;

-         участвовавших в дорожно-транспортных происшествиях.

Для обращения к системе используются телекоммуникационные средства доступа к базе данных по каналам связи.

Внедрение в деятельность органов внутренних дел автоматизированных информационных систем и автоматизированных банков данных обеспечивает решение комплекса задач, стоящих перед органами внутренних дел в сфере охраны общественного порядка и борьбы с преступностью.

Рост профессионального мастерства сотрудников всех служб органов внутренних дел, совершенствование нормативно-правовой базы, регламентирующей порядок организации, внедрения и использования

розыскных и справочных учетов, освоение прогрессивных форм и методов обработки информации с использованием средств вычислительной техники и каналов связи — все это будет способствовать совершенствованию организации и повышению эффективности профилактики и раскрытия преступлений, розыска преступников.


Приложение 1 Структура Главного Информационного Центра МВД России




Тема 4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН.

Вопросы:

1. Состав программного обеспечения ЭВМ.

2. Понятия операционной системы назначение и основные функции.

3. Файловая система и основные команды MS-DOS.

1. Состав программного обеспечения ЭВМ.

Электронно-вычислительная машина или, как теперь ее называют

— компьютер, состоит из двух взаимосвязанных и взаимодействующих компонентов: электронных блоков (аппаратуры) и программного обеспечения. Состав аппаратуры был рассмотрен в предыдущей лекции, поэтому мы переходим к рассмотрению второй составляющей компьютера — программному обеспечению.

Программное обеспечение(ПО) — совокупность программ и правил, позволяющая использовать ЭВМ для решения различных задач. Программное обеспечение микро ЭВМ разделяются ПРИКЛАДНОЕ, СИСТЕМНОЕ.

ПРИКЛАДНОЕ программное обеспечение (ППО) — совокупность программ, предназначенное для решения конкретных задач. Прикладное программное обеспечение разрабатывается самим пользователем в зависимости от интересующей его задачи. В некоторых источниках можно встретить деление прикладного программного обеспечения на кроссовое и тестовое.

КРОССОВОЕ программное обеспечение (КПО) — предназначено для работы с соответствующей микро ЭВМ и ее программами, но реализованное на вычислительных машинах других классов (больших или мини ЭВМ) или на микро ЭВМ другого типа.

ТЕСТОВОЕ программное обеспечение (ТПО) — совокупность предназначенных для проверки работоспособности устройств, входящих в состав микро ЭВМ на стадиях ее изготовления, эксплуатации и ремонта.

СИСТЕМНОЕ программное обеспечение (СПО) — совокупность программ и языковых средств, предназначенных для поддержания функционирования ЭВМ и наиболее эффективного выполнения его целевого назначения. По функциональному назначению в системном программном обеспечение можно выделить две системы

-         операционную систему

-         систему программирования

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА (ОС) — комплекс программ предназначенный для обеспечения определенного уровня эффективности вычислительной системы за счет автоматизированного управления ее работой и представляемого пользователям услуг. Эту систему можно рассматривать как программное продолжение и расширения аппаратуры микро- ЭВМ.

СИСТЕМА ПРОГРАММИРОВАНИЯ (СП) — совокупность языка программирования и соответствующего ему языкового процессора, обеспечивающие автоматизацию отработки и отладки программ. Программные компоненты системы программирования работают под управлением операционной системы на ровне с прикладными программами пользователя.

2. Понятия операционной системы назначение и основные функции.

Рассматриваемая тема полностью посвящена операционным системам микроЭВМ, поэтому более подробно остановимся на свойствах операционной системы и ресурсах находящихся под управлением операционной системы.

Свойства операционной системы:

1. НАДЕЖНОСТЬ. Операционная система должна быть надежна, как и аппаратура на которой работает. Она должна быть в состоянии определение и диагностирование ошибок, а также восстановления после большинства характерных ошибок, произошедших по вине пользователя. Она должна защищать пользователя от их же собственных ошибок или по крайней мере минимизировать вред, который они могут оказать на все программное окружение, находящиеся в микроЭВМ.

2. ЗАЩИТА. Операционная система должна защищать выполняемые задачи от взаимного влияния их друг на друга.

3. ПРЕДСКАЗУЕМОСТЬ. Операционная система должна отвечать на запросы пользователя предсказуемым образом. Результат выполнения команд пользователя должны быть одним и темже вне зависимости от последовательности, в которой эти команды посылаются на исполнение (при соблюдении установленных в системе правил).

4. УДОБСТВА. Операционная система предлагается пользователю потому, что она намного облегчает его работу и освобождает его от бремени задач по определению различных ресурсов и задач по управлению этими ресурсами. Система должна быть спроектирована с учетом основных факторов человеческой психологии.

5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ. При распределении ресурсов операционная система должна максимально повысить использование системных ресурсов пользователем. Сама система не должна использовать большое количество ресурсов, так как эти ресурсы становятся недостаточными для удовлетворения запросов пользователя.

6. ГИБКОСТЬ. Системные операции могут настраиваться для согласования поведения пользователя. Ресурсы могут быть увеличены (уменьшены) для того, чтобы улучшить эффективность и доступность.

7. РАСШИРЯЕМОСТЬ. В процессе эволюции к операционной системе могут быть добавлены новые программные средства.

8. ЯСНОСТЬ. Пользователь может оставаться в неведении относительно вещей, существующих ниже уровня интерфейсной системы. В тоже время он должен иметь возможность узнать о системе столько, сколько он хочет. В данном случае интерфейсной системой являются правила и функциональные характеристики средств подключения и взаимодействия устройств вычислительной машины.

Ресурсы ЭВМ, находящиеся под управлением операционной системы. Причиной существования операционных систем  являются  задачи по  распределению ресурсов и задач по управлению этими ресурсами.

Цель управления ресурсами заключается в том, чтобы добиться эффективного использования ресурсов пользователем, а также освободить пользователя от бремени задач по оперированию ресурсами.

Под ресурсами микроЭВМ подразумевается следующее: процессорное время, оперативная память, периферийные устройства и математическое обеспечение.

1.ПРОЦЕССОРНОЕ ВРЕМЯ — время доступа к процессору и, следовательно, время счета. Большинство задач при вычислении их на ЭВМ тратит половину времени на ожидание завершения операций ввода/вывода. Экономическая необходимость вынуждает разделять ЭВМ между многими пользователями, одновременно работающими. Таким образом, для эффективного использования процессорного времени требуется сложный механизм разделения времени — механизм, использующий одновременную работу центрального процессора (ЦП) и устройства ввода/вывода информации.

2.ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ. Планирование доступа к оперативной памяти неотъемлемо от доступа к центральному процессору. Программа может выполняться, если есть доступ к центральному процессору, она оказывается в оперативной памяти и исполняется, так как па-

мять дефицитна, система должна использовать ее с максимальной эффективностью. Есть много предложений использовать оперативную память между несколькими пользователями. Цель этих предложений максимально сократить пустые пространства оперативной памяти, возникающие из — за различных объектов и особенностей программ пользователя.

3.ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА. С большинством периферийных устройств в каждый момент времени может работать только один пользователь. Такая работа периферийных устройств может привести к неэффективному их использованию, если время счета счета программы довольно велико. Устройства с быстрым доступом разделяются между пользователями с помощью системы управления файлами. Задержки, возникающие при работе с периферийными устройствами быстрого доступа, вполне удовлетворительны виду скорости этих устройств и в виду интервалов времени между программными запросами ввода/вывода.

Так как большинства миниЭВМ имеют по одному АЦПУ. Медленность работы этого устройства может привести к приостановке выполнения программ. Для того, чтобы этого не было в программе операционная система обслуживания ввода/вывода выключается механизм, который называется СПУЛИНГОМ. Спулинг — процедура автоматической записи на магнитный диск данных, предназначенных для вывода на принтер, и распечатки их по мере готовности последнего.

4. РЕСУРСЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ — представляют собой доступные пользователю функции, предназначенные для работы с данными и для контроля за выполнением программ. Среди этих ресурсов находятся сервисные программы по управлению файлами и по обслуживанию ввода/вывода, программ системного планирования и системные библиотеки.

При рассмотрении операционной системы необходимо остановится на типах и составе операционных систем.

Как было сказано раньше, назначение операционной системы — это распределение ресурсов микроЭВМ. Освободив пользователя от забот по распределению ресурсов, операционная система может обеспечить функционирование микроЭВМ в одном из трех режимов: однопрограммный; многопрограммный; многозадачный.




ОДНОПРОГРАММНЫЙ РЕЖИМ — режим, в котором все ресурсы ЭВМ представляется лишь одной программе, которая выполняет обработку данных. На рисунке 1 изображена диаграмма работы двух программ в однопрограммном режиме.

МНОГОПРОГРАММНЫЙ РЕЖИМ — МУЛЬТИПРОГРАММНЫЙ режим, в котором несколько независимых друг от друг программ выполняют обработку данных  одновременно.При  этом  программы делят ресурсы ЭВМ между собой. Основой мультипрограммного режима является  совмещение  во время работы центрального процессора и выполнение операций периферийных устройств. Достоинство этого режима перед однопрограммным режимом более эффективное использование ресурсов ЭВМ и повышение ее пропускной способности. На рисунке 2 изображена диаграмма работы двух программ в мультипрограммном режиме.



МНОГОЗАДАЧНЫЙ РЕЖИМ — режим мультизадачный, предусматривающий параллельное, т. е. одновременное выполнение более чем одной программы по разным задачам, но использующих результат одной задачи как исходные данные для другой, другими словами в операционной системе должны быть средства, позволяющие задачам взаимодействовать друг с другом.В отличие от многопрограммного режима, где используется принцип разделения времени между программами, в этом режиме идет параллельное вычисление по всем задачам.

Многопрограммный режим возможен только в мультисистеме (системе с несколькими ЦП).

Операционная система является посредником между ЭВМ и пользователем. Операционная система осуществляет анализ запросов пользователя и обеспечивает их выполнение. Запрос представляется последовательностью команд на особом языке директив операционной системы.

Операционная система может выполнять запросы в разных режимах, поэтому операционную систему можно разделить на следующие типы:

-         операционная система пакетной обработки ;

-         операционная система разделения времени ;

-         операционная система реального времени ;

-         операционная система диалоговая.

1. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА ПАКЕТНОЙ ОБРАБОТКИ — это система, которая обрабатывает пакет заданий, т. е. несколько заданий, подготовленной одним или больше пользователями. Пакет заданий поступает в ЭВМ и взаимодействие между пользователем и его заданием во время вычислительного процесса невозможно. Данная операционная система может функционировать однопрограммном и мультипрограммном режимах.

2. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА РАЗДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ — обеспечивает одновременное обслуживание многих пользователей, позволяет любому пользователем взаимодействовать со своим заданием. Эффект одновременной работы достигается разделением процессорного времени и других ресурсов между несколькими вычислительными процессами, которые заданны разными пользователями. Операционная система выстраивает очередь из поступающих заданий,  выделяет  квант  времени для  доступа  к  центральному процессору каждому заданию согласно очереди. Выполнив первое задание, операционная система 1 отсылает его в конец очереди и переходит ко второму и т. д.

3. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ — это система, которая гарантирует оперативное выполнение запросов в течении заданного интервала времени. При этом скорость вычислительных процессов в ЭВМ должна согласоваться со скоростью временных процессов, т.е. и ходом реального времени. ЭВМ с данной операционной системой чаще всего работает в однозначном режиме.

4.ДИАЛОГОВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ — предназначены для индивидуального пользования и обеспечивают удобную форму диалога ЭВМ с пользователем через дисплей при вводе и выполнении команд. Функционирует операционная система обычно в однопрограммном режиме.

Независимо от типа операционная система чаще всего состоит из относительно компактного ядра — монитора (супервизора) и и набора системных программ и данных. Состав операционной системы предоставлен на рис.3.

ДРАЙВЕР — программа, управляющая физической работой внешнего — периферийного устройства.

УТИЛИТА — программа, предназначена для подготовке исходных информации и организации хранение и использование программ — СЕРВИСНАЯ ПРОГРАММА.

БИБЛИОТЕКА ПРОГРАММ — набор файлов, связанных одним каталогом, в который могут входить объектные модули (программы), макроопределения языка программирования и др.



Рассмотрим операционную систему MS-DOS, с которой работают большинство персональных компьютеров.

Важнейшим достоинством MS-DOS является модульность. Это свойство позволяет изолировать друг от друга отдельные части большой и сложной программы, облегчая ее разработку, а также позволяет объединить в каждом модуле определенные логически связанные группы функций. Если возникает необходимость в замене или расширении такой группы функций, то это можно сделать путем замены или модификации лишь одного модуля, а не всей системы.

MS-DOS состоит из следующих основных модулей:

-         базовая система ввода/вывода (BIOS — Basic Input Uotrut SYSTEM);

-         блок начальной загрузки (Boot Record);

-         модуль расширения базовой системы ввода/вывода (IO.SYS);

-         модуль обработки прерываний (MSDOS.SYS);

-         командный процессор (COMMAND.COM);

-         внешние команды (файлы);

-         драйверы устройств (файлы).

В таблице 1 указывается место нахождения модулей операционной системы.


Рассмотрим функции модулей MS-DOS и алгоритм (см. приложение

1) загрузки в оперативно-запоминающее устройство компьютера.

1.Базовая система ввода/вывода размещается в постоянной памяти компьютера и является одновременно аппаратной частью и частью операционной системы.

Первая функция BIOS — автоматическое тестирование основных компонентов компьютера при его включении. Основная часть времени тестирования тратится на проверку ОЗУ (на экране во время тестирования выводятся цифры, которые отражают количество проверенных блоков памяти). При обнаружении ошибки на экран выводится сообщение о найденном сбое оборудования.

Вторая функция BIOS — вызов блока первоначальной загрузки операционной системы с диска, выполняется по окончании тестирования. Загрузив в ОЗУ блок первоначальной загрузки, BIOS передает ему управление, а он в свою очередь, загружает другие модули операционной системы.

Третья функция BIOS — обслуживание прерываний. Основным принципом работы компьютера является принцип базирующийся на системе прерываний. Система прерывание — это совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих процесс переключения с одной программы на другую и возврат к продолжению прерванной программы за счет операций процессора, называемых прерыванием. Прерывание — это операция процессора, состоящая в сохранении состояния процессора, предшествовавшего прерыванию, и установлении нового состояния. Это состояние запоминается в регистрах процессора и называется — слово состояние процессора, которое состоит из последовательности битов, значение которых отражают текущее состояние процессора и выполняемой им программы. Прерывание это реакция процессора на некоторое условие, возникающее в процессоре или вне его. Реакция выражается в прекращении выполнения текущей команды для обработки возникщего условия. Прерывание иногда позволяет обработать такое условие специальной программой и вернуться к прерванной программе.

Прерывания бывают трех видов:

-         аппаратные (например: нажатие клавиши);

-         логическое или процессорное (например: деление на ноль);

-         программные (например: команды ввода/вывода).

Каждое прерывание имеет уникальный номер от 0 до 255 и с ним связана определенная программа, призванная обслуживать возникшую ситуацию. На BIOS возложена задача обслуживать прерывания нижнего уровня, т.е. тех, которые требуют непосредственного управления аппаратными компонентами компьютера. Это прерывания с номерами от 0 до 31. Прерывания с номерами от 32 и выше относятся к прерываниям верхнего уровня и обрабатываются модулем обработки прерываний MSDOS.SYS.

BIOS является «программной оболочкой» вокруг аппаратных средств компьютера, предоставляет возможность другим программам, а также и самой операционной системе, обращаться к внешним устройствам компьютера через механизм прерываний.

2.Блок первоначальной загрузки — очень короткая программа, которая выполняет функцию загрузчика двух модулей операционной системы — модуля расширения BIOS (IO.SYS) и модуля обработки прерываний (MSDOS.SYS). Блок первоначальной загрузки всегда расположен на нулевой дорожке диска в первом секторе.

Блок первоначальной загрузки просматривает каталог гибкого диска А, при его отсутствии — диска С, убедившись, что первые два файла являются модулями IO.SYS и MSDOS.SYS, считывает их в ОЗУ компьютера. Оба файла размещаются на диске всегда первыми, что делает диск системным, и снабжены специальным атрибутом файла, который делает их «невидимыми» (при выводе корневой директории диска на экран дисплея эти имена файлов будут отсутствовать).

3.Модуль расширения базовой системы ввода/вывода (IO.SYS) — это файл, представляющий собой дополнение к BIOS. Он загружается в ОЗУ и остается в ней постоянно.

Расширение BIOS придает гибкость операционной системе, позволяя добавлять к BIOS драйверы, обслуживающие дополнительные устройства. Драйверы требуются в тех случаях, когда обмен информацией с устройствами должен происходить иначе, чем принято в BIOS. О необходимости подключения к операционной системе драйверов внешних устройств, а также об изменении параметров операционной системы сообщается в файле конфигурации CONFIG.SYS. Этот файл обрабатывается модулем расширения BIOS.

4.Модуль обработки прерываний (MSDOS.SYS) является основным модулем операционной системы. Он обеспечивает взаимодействие с программами пользователя. Так же, как и модуль BIOS, модуль обработки прерываний (MSDOS.SYS) загружается в ОЗУ и остается на весь сеанс работы с компьютером.

Компонентами данного модуля являются подпрограммы, обеспечивающие работу файловой системы, информационный обмен с дисками, а также обслуживание некоторых специальных ситуаций. При обращении к этим подпрограммам из прикладной программы модуль обработки прерываний получает параметры операций и выполняет требуемые действия или преобразует полученные параметры в один или несколько запросов к модулю расширения BIOS. Функции, реализуемые модулем обработки прерываний (MSDOS.SYS), в первую очередь используются командами MS-DOS, обрабатываемыми командным процессором (DIR, COPY и т.д.), но с тем же успехом они могут вызываться прикладными программами.

5.Командный процессор хранится в виде файла с именем COMAND.COM, обычно на том диске, с которого загружается операционная система. В отличие от рассмотренных выше двух модулей файл с командным процессором может занимать на диске любое место и трактуется как обычная программа.
Функции командного процессора заключается в следующем:

1.      Прием и синтаксический разбор команд, полученных с клавиатуры или из командного файла;

2.      Исполнение внутренних команд операционной системы;

3.      Загрузка и исполнение внешних команд (программ) операционной системы и прикладных программ пользователя (находящихся в файлах, имеющих расширение COM.EXE и BAT).

Некоторые команды (TYPE, DIR и другие) командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующем именем (например, FORMAT), и если находит ее, то загружает в память и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команд (приглашение MS-DOS).

Запуск прикладной программы осуществляется так же, как обращение к внешней команде. В функции командного процессора входит также исполнение командных файлов. Один из них, а именно файл с именем AUTOEXEC.BAT выполняется автоматически после загрузки операционной системы. Когда в качестве команды дается имя командного файла (файла имеющего расширение BAT), командный процессор начинает последовательно читать и интерпретировать содержащиеся в нем строки, каждая из которых может содержать одну команду, метку или комментарий. Если в очередной строке стоит команда, осуществляющая вызов некоторой программы, то выполнение командного файла приостанавливается и начинается работа вызванной программы. После ее завершения продолжается выполнение командного файла.

При загрузке в память компьютера командный процессор распадается на две части: резидентную (постоянно находящуюся в памяти) и нерезидентную, которая располагается в область памяти, доступной любой программе пользователя.

Таким образом, любая программа может занять эту область памяти, «затерев» (уничтожив) нерезидентную часть командного процессора. По окончании работы такой программы управление всегда возвращается в резидентную часть командного процессора, который восстанавливает нерезидентную часть, загружая ее с системного диска. Поэтому предпочтительнее иметь файл COMMAND.COM на жестком или виртуальном диске, в этом случае не требуется установка системного гибкого диска.

Виртуальный диск — область оперативной памяти компьютера, с которой можно работать так же, как с диском.

6.Внешние команды операционной системы реализуются программами, которые хранятся на диске в виде отдельных файлов.

В состав MS-DOS входит более трех десятков программ, предназначенных для различных целей. Приведу примеры некоторых внешних команд операционной системы:

FORMAT.COM — форматирование гибких дисков;

CHDISK.COM — проверка дисков на правильность файловой структуры;

MODE.COM — установка режимов работы устройств;

FDISK.EXE — разметка жесткого диска;

GRAPHICS.COM — подготовка к печати графической копии экрана и другие, с которыми Вы познакомитесь в ходе практических занятий.

7.Драйверы устройств — это специальные резидентные программы, которые дополняют систему ввода/вывода и обеспечивают обслуживание дополнительных внешних устройств или нестандартное использование имеющихся устройств. Драйверы хранятся в файлах имена, которых имеют расширение SYS. Они загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы.  Необходимость и порядок загрузки указываются в специальном файле SONFIG.SYS.  Такое подключение драйверов облегчает добавление новых устройств и позволят делать это, не затрагивая системные файлы IO.SYS и MSDOS.SYS.
    продолжение
--PAGE_BREAK--