Кодування даних.
Дані – діалектична складова інформації. Вони являють собою зареєстровані сигнали. При цьому фізичний метод реєстрації може бути довільним: механічним, електричним, магнітним, оптичним, тощо. Відповідно до методу реєстрації дані можуть зберігатись і транспортуватись на носіях різних видів. Самим розповсюдженим видом носія, хоча і не самим економічним та надійним, є папір. В обчислювальній техніці в ролі носіїв інформації виступають різноманітні магнітні диски, стрічки, оптичні диски, тощо. В ході виконання інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший за допомогою методів. Опрацювання даних містить в собі багато операцій, серед яких можна виділити наступні:
• збір даних – накопичення даних з метою забезпечення їх повноти для прийняття рішень;
• формалізація даних – зведення даних, одержаних з різних джерел, до однакової форми;
• фільтрація даних – відкидання “зайвих” даних, які не потрібні для прийняття рішення;
• сортування даних – впорядкування даних за певною ознакою;
• групування даних – об’єднання даних за певною ознакою з метою їх більш зручного використання;
• архівація даних – організація збереження даних в зручній та легкодоступній формі, як правило, в більш економному форматі;
• захист даних – комплекс заходів, направлених на запобігання втрати, модифікації або відтворення даних;
• транспортування даних – прийом та передача даних між віддаленими учасниками інформаційного процесу;
• перетворення даних – перевід даних з однієї форми або однієї структури до іншої.
Для автоматизації опрацювання даних різних типів їх потрібно подати в єдиній формі. Для цього використовують кодування даних. Звичайна людська мова є прикладом кодування даних. Азбука Морзе, нотна грамота, малюнки є також прикладами систем кодування. Своя система існує і в обчислювальній техніці. Вона основана на використанні двійкової системи числення. Для подання інформації використовується дві цифри : 0 та 1. Ці цифри називаються двійковими цифрами, або бітами. Таке подання є досить зручним. По-перше, одним бітом може бути виражене одно з двох понять : так (1) або ні (0).Один біт легко подати у вигляді сигналів різної фізичної природи : намагнічено (1) – не намагнічено (0); є струм (1) – немає струму (0); високий рівень напруги (1) – низький рівень напруги (0). Двома бітами можна подати вже чотири стани, трьома – 8. Всього n бітами можливо подати 2n різних станів. Збільшуючи кількість розрядів на один, ми збільшуємо кількість можливих станів удвічі. Біт є досить дрібною, а отже, і незручною одиницею виміру даних. Тому біти об’єднується у групи по 8 біт – байти. Два байти називаються машинним словом. Байти об’єднуються в кілобайти (1Кб = 1024 » 1000 байт), мегабайти (1 Мб = 1024 » 1000 Кб » 1000 000 байт), гігабайти , терабайти і т. д. Враховуючи сучасні можливості виготовлення носіїв інформації і об’єми даних, які потрібно зберігати, найбільш вживаними одиницями виміру даних є мегабайти та гігабайти. Для кодування числової інформації групи з декількох байт. При цьому як правило, старший біт відповідає за знак числа: 0– сило додатне, 1 – число від’ємне. Так, для цілих чисел використовується два байти, для дійсних чисел - 10 байт. В такому випадку деяка кількість біт відводиться під мантису (тобто, значущі цифри числа), а інші – під порядок (разом за знаком). Для кодування текстової інформації кожному символу ставиться у відповідність деяке ціле додатне число – його код. Так, одним байтом можна подати 256 різних символів. Всі дані зберігаються на зовнішньому носієві. Для одержання швидкого доступу до даних потрібно, щоб вони мали впорядковану структуру. В ролі такої структури використовується об’єкт змінної довжини, який називається файлом. Отже, файл – це послідовність довільної кількості байт, записаних на зовнішньому носієві даних, яка має ім’я. Тип даних визначає тип файлу. Збереження файлів організовується в ієрархічній структурі, яка називається файловою системою. Для зручності роботи файли групуються в каталоги, які , в свою чергу, можуть містити інші каталоги. Вони являють собою іменовані сукупності файлів. На найвищому рівні ієрархії розташований кореневий каталог. Унікальність імені файлу полягає у тому, що повне ім’я файлу містить як власне його ім’я разом з маршрутом доступу до файлу. Маршрут завжди починається з логічного імені носія.
1.3.Поняття про інформаційні системи.
Інформаційна система, як система управління, тісно пов’язується, як з системами збереження та видачі інформації, так і з іншої - з системами, що забезпечують обмін інформацією в процесі управління. Вона охоплює сукупність засобів та методів, що дозволяють користувачу збирати, зберігати, передавати і обробляти відібрану інформацію. Інформаційні системи існують з моменту появи суспільства, оскільки на кожній стадії його розвитку існує потреба в управлінні. Місією інформаційної системи є виробництво потрібної для організації інформації, потрібної для ефективного управління всіма її ресурсами, створення інформаційного та технічного середовища для управління її діяльністю. Інформаційна система може існувати і без застосування комп’ютерної техніки – це питання економічної необхідності. В будь-якій інформаційній системі управління вирішуються задачі трьох типів:
- задачі оцінки ситуації (деколи їх називають задачами розпізнавання образів);
- задачі перетворення опису ситуації (розрахункові задачі, задачі моделювання);
- задачі прийняття рішень (в тому числі і оптимізаційні).
Автоматизована інформаційна система – це взаємозв’язана сукупність даних, обладнання, програмних засобів, персоналу, стандартних процедур, які призначені для збору, обробки, розподілу, зберігання, представлення інформації у відповідності з вимогами, які випливають з цілей організації. Сьогодні, у вік інформації, практично кожна інформаційна система використовує комп’ютерні технології, і тому надалі під інформаційними системами надалі будемо підрозумівати саме автоматизовані.
Інформаційні системи включають в себе: технічні засоби обробки даних, програмне забезпечення і відповідний персонал. Чотири складові частини утворюють внутрішню інформаційну основу:
· засоби фіксації і збору інформації;
· засоби передачі відповідних даних та повідомлень;
· засоби збереження інформації;
· засоби аналізу, обробки і представлення інформації.
Різноманітність інформаційних систем з кожним роком все зростає. В залежності від функціонального призначення можна виділити такі системи: управляючі (АСУТП, АСУВ), проектуючі (САПР), наукового пошуку (АСНД, експертні системи), діагностичні, моделюючі, систем підготовки прийняття рішення (СППР), а в залежності від сфери використання – на адміністративні, економічні, виробничі, медичні, навчальні, екологічні, криміналістичні, військові та інші.
Фактори, що обумовлюють впровадження інформаційних систем.
Основними факторами, які впливають на впровадження інформаційних систем, є потреби організацій та користувачів, а також наявність відповідних засобів для їх формування. Найсуттєвіше на розвиток інформаційних систем вплинули досягнення в галузі комп’ютерної техніки та телекомунікаційних мереж.
До основних напрямків автоматизації інформаційно-управлінської діяльності в організаційних структурах відносять:
· автоматизацію обробки документів шляхом впровадження систем для обробки тексту, автоматизацію обміну інформацією через різноманітні види комунікацій (які включають АТС підприємства, відеотермінальні системи, локальну комп’ютерну мережу, телекопіювальні апарати, відеоінформаційні системи);
· автоматизацію діяльності менеджерів на базі комп’ютерних систем комплексних інформаційних систем, які надають допомогу в прийнятті рішень, та електронних секретарів, що дозволяє підвищити рівень організації праці менеджерів на якісно вищий щабель.
Впровадження інформаційних систем дозволяє менеджеру отримувати оперативний доступ до довільної нагромадженої інформації з тим, щоб в подальшому ефективно її використовувати для вирішення поставлених задач (в сферах аналізу маркетингу, фінансів, тощо).
1.4.Історичні етапи розвитку інформаційних систем.
1.Початковий етап (60-ті роки). Початковий етап характерний тим, що в той час проходило нагромадження базового досвіду використання комп’ютерів, виявлення основних напрямків і їх застосування. Головна мета цього етапу полягала в зменшенні управлінського апарату і витрат на його утримання. Спочатку проводились роботи з автоматизації окремих операцій бухгалтерського обліку, фінансових розрахунків, матеріально-технічного постачання.
2.Етап встановлення контролю над впровадженням нової інформаційної технології (70-ті роки).
Цьому етапу властиві наступні ознаки:
· пошук нових сфер застосування комп’ютерів в управлінні;
· створення організаційних систем управління технікою, виявлення її впливу на процеси управління в цілому;
· ізольованість і, як правило, несумісність окремих видів інформаційних систем організації;
· спрямованість на використання інформаційних технологій вузьким колом користувачів, як правило, керівним складом організації;
· вироблення пропозицій щодо інтеграції інформаційного забезпечення управлінського персоналу;
· створення в організаціях єдиної інформаційної служби, яка повинна підпорядковуватися віце-президенту з адміністративних питань.
3.Інтеграція інформаційних систем (з 80-их років).
Цьому етапу притаманні наступні риси:
· пройдені технічні труднощі в галузі комп’ютерних технологій (зроблено великі прориви в розробці процесорів, оперативної пам’яті, розроблено нові надзвичайно ємні носії інформації) та комунікаційних засобів (розроблено коаксіальні та швидкісні волоконно-оптичні лінії та засоби супутникового зв’язку);
· впроваджуються потужні комп’ютерні мережі, які об’єднуються з інформаційними системами комунікацій: телефоном, телетайпом, радіо, телебаченням і т.д.
· з появою персонального комп’ютера акцент автоматизації переноситься на створення децентралізованих систем, в яких всі персональні комп’ютери, ЕОМ великої потужності, різнорідне технічне забезпечення та обладнання об’єднуються в локальну мережу
· реалізується вимога максимального наближення користувача до інформації, яка вимагає створення в користувача враження, що потрібна інформація знаходиться на його комп’ютері, хоча реально вона може знаходитись в окремих вузлах локальної обчислювальної мережі;
Сучасний стан розвитку інформаційних систем.
Для сучасних умов характерне застосування високоефективних внутрішньофірмових систем інформації, що грунтуються на використанні найновіших інформаційних технологій, зокрема єдиної локальної комп’ютерної мережі. Управлінська внутрішня інформаційна система представляє собою сукупність інформаційних процесів для задоволення потреб в інформації на різних рівнях прийняття рішень. Інформаційна система включає компоненти обробки інформації, внутрішні і зовнішні канали передачі.
Інформація, особливо її автоматизована обробка, і тепер залишається важливим фактором підвищення ефективності діяльності будь-якої організації. Важливу роль у використанні інформації відіграють способи її реєстрації, обробки, нагромадження і передачі; систематизоване збереження інформації і її видача в потрібній формі; виробництво нової числової, графічної та іншої інформації.
В сучасних умовах у великих організаціях створені і ефективно діють інформаційні системи, які обслуговують процес підготовки і прийняття управлінських рішень і вирішують наступні задачі: обробку даних, обробку інформації, реалізацію інтелектуальної діяльності з метою створення інформації. Управлінські інформаційні системи послідовно реалізують принципи єдності виробничого процесу та інформаційного процесу супроводу через застосування технічних засобів збору, нагромадження, обробки і передачі інформації в поєднанні з використанням аналітичних методів математичної статистики і моделей прогнозно-аналітичних розрахунків та інших необхідних прикладних засобів. У виробничо-господарській структурі підприємства забезпечується узагальнення інформації “знизу - вверх”, конкретизація інформації “зверху - вниз”, а також уніфікується інформаційний процес, спрямований на отримання науково-технічної, планової, контрольної, облікової і аналітичної інформації.
Підвищення ефективності використання інформаційних систем досягається шляхом наскрізної структури і сумісності інформаційних систем, які дозволяють усунути дублювання і забезпечують багатократне використання інформації, встановлюють визначені інтеграційні зв’язки, обмежують кількість показників, зменшують обсяг інформаційних потоків, підвищують рівень використання інформації. Інформаційна система повинна підтримувати такі функції, як надання інформації (наприклад, потрібної користувачам для вирішення науково-виробничих задач) та створення найзручніших умов для її поширення (наприклад, проведення адміністративно-організаційних, науково-дослідних і виробничих заходів, які забезпечують її ефективне розповсюдження).
2. Інформаційна система
В інформатиці поняття "система" найчастіше використовують стосовно набору технічних засобів і програм. Системою називають також апаратну частину комп'ютера. Доповнення поняття "система" словом "інформаційна" відображає мету її створення і функціонування.
Інформаційна система - взаємозв'язана сукупність засобів, методів і персоналу, використовувана для зберігання, оброблення та видачі інформації з метою вирішення конкретного завдання.
Сучасне розуміння інформаційної системи передбачає використання комп'ютера як основного технічного засобу обробки інформації. Комп'ютери, оснащені спеціалізованими програмними засобами, є технічної базою та інструментом інформаційної системи.
У роботі інформаційної системи можна виділити такі етапи:
1. Зародження даних - формування первинних повідомлень, що фіксують результати певних операцій, властивості об'єктів і суб'єктів управління, параметри процесів, зміст нормативних та юридичних актів тощо.
2. Накопичення і систематизація даних - організація такого їх розміщення, яке б забезпечувало б швидкий пошук і відбір потрібних відомостей, методичне оновлення даних, захист їх від спотворень, втрати, деформування цілісності та ін.
3. Обробка даних - процеси, внаслідок яких на підставі раніше накопичених даних формуються нові види даних: узагалюючі, аналітичні, рекомендаційні, прогнозні. Похідні дані також можуть зазнавати подальшого оброблення, даючи відомості глибшої узагальненості і т.д.
4. Відображення даних - подання їх у формі, придатній для сприйняття людиною. Передусім - це виведення на друк, тобто виготовлення документів на так званих твердих (паперових) носіях. Широко використовують побудову графічних ілюстративних матеріалів (графіків, діаграм) і формування звукових сигналів.
Повідомлення, що формуються на першому етапі, можуть бути звичайним паперовим документом, повідомленням у "машинному вигляді" або тим й іншим одночасно. В сучасних інформаційних системах повідомлення масового характеру здебільшого мають "машинний вигляд". Апаратура, що використовується при цьому, має назву засоби реєстрації первинної інформації.
Потреби другого і третього етапів задовольняються в сучасних інформаційних системах в основному засобами обчислювальної техніки. Засоби, що забезпечують доступність інформації для людини, тобто засоби відображення даних, є компонентами обчислювальної техніки.
Переважна більшість інформаційних систем працює в режимі діалогу з користувачем. Типові програмні компоненти інформаційних систем включають: діалогову підсистему введення-виведення, підсистему, яка реалізує логіку діалогу, підсистему прикладної логіки обробки даних, підсистему логіки управління даними. Для мережевих інформаційних систем важливим елементом є комунікаційний сервіс, який забезпечує взаємодію вузлів мережі при спільному вирішенні задачі. Значна частина функціональних можливостей інформаційних систем закладається в системному програмному забезпеченні: операційних системах, системних бібліотеках та конструкціях інструментальних засобів розробки. Крім програмної складової інформаційних систем важливу роль відіграє інформаційна складова, яка задає структуру, атрибутику та типи даних, а також тісно пов'язана з логікою управління даними.
Інформаційні технології.В широкому сенсі слово технологія - це спосіб освоєння людиною матеріального світу за допомогою соціально організованої діяльності, що включає три компоненти: інформаційну(наукові принципи та обгрунтування), матеріальну(знаряддя праці) та соціальну(фахівці, які мають професійні навики). Ця тріада становить сутність сучасного розуміння поняття технологія.
Поняття інформаційної технології з'явилося з виникненням інформаційного суспільства, основою соціальної динаміки в якому є не традиційні матеріальні, а інформаційні ресурси: знання, наука, організаційні чинники, інтелектуальні здібності, ініціатива, творчість і т.д. На жаль, це поняття є настільки загальним та всеохоплюючим, що до сих пір фахівці не прийшли до чіткого, формалізованого формулювання. На думку авторів, найбільш вдалим є визначення поняття інформаційної технології дане академіком Глушковим В.М., який трактував її як людино-машинну технологію збирання, обробки та передачі інформації, що грунтується на використанні обчислювальної техніки. Ця технологія швидко розвивається, охоплюючи всі види суспільної діяльності: виробництво, управління, науку, освіту, фінансово-банківські операції, медицину, побу та ін.
3. Операційні системи
Операційні системи (ОС) займають важливіше місце в сукупності сучасних системних програмних засобів, які складають програмне забезпечення електронно-обчислювальних машин. Вони є основою організації обчислювального процесу у обчислювальній системі та визначають ефективність як використання апаратних компонентів системи, так і розв’язання поставлених задач. Від них залежить також ефективність праці персоналу.
В літературі можна зустріти різні визначення поняття „операційна система”.
Найбільш поширеним є визначення операційної системи як набору програм, призначених для управління ресурсами обчислювальної системи.
Іноді під призначенням ОС мають на увазі розподіл та планування ресурсів, або динамічний і статичний розподіл ресурсів. Таким чином, на перший план виходить проблема розподілу ресурсів.
При цьому під ресурсами розуміють не тільки традиційні види ресурсів, такі як: час роботи окремих пристроїв, адресний простір різних рівнів, функції окремих пристроїв, набори даних, але і: окремі програми і програмні комплекси, які припускають сумісне використання, а іноді і людину. Це визначення базується на деякій моделі обчислювального процесу, у якому паралельно діє декілька учасників (задач, процесів, користувачів та ін.), які конкурують та змагаються за ресурси.
Інша група визначень характеризується функціональним підходом. У цьому випадку операційна система уявляється переліком функцій, які вона повинна виконувати.
До функцій ОС також відносяться забезпечення високих показників по двох найважливіших характеристиках обчислювальних систем: ефективності та надійності.
Під підвищенням ефективності розуміють:
· підвищення ефективності використання апаратних засобів, яке відображається рядом покажчиків (комплексним покажчиком є процент корисного машинного часу);
· підвищення пропускної можливості обчислювальної системи, яке відображається у кількості виконаних робіт у одиницю часу;
· зниження системних витрат;
· підвищення продуктивності праці людини;
· підвищення зручності використання засобів обчислювальної техніки.
Підвищення надійності функціонування обчислювальної системи як одна з функцій ОС має на увазі наявність засобів забезпечення достовірності отриманих результатів, зменшення впливу збоїв та відмов апаратури, зменшення часу поновлення працездатності після збоїв та відмов, а також наявність засобів для створення контрольних точок та повторення розрахунків після збоїв з контрольної точки, засобів резервування даних, програм, процесів.
Особлива увага приділяється функціям ОС по забезпеченню різних режимів використання обчислювальної системи – режиму пакетної обробки. Діалогових режимів, режиму реального часу, режиму розподілу часу, а також важливим функціям по забезпеченню різних категорій користувачів обчислювальних систем.
Більшість реально зустрічающихся визначення ОС відрізняються акцентами на ті, або інші властивості ОС, і як правило характеризуються їхньою комбінацією. Найбільш повним визначенням ОС варто визнати сукупність перерахованих вище характеристик.
Операційна система – це складний багатоцільовий та багатофункціональний комплекс програм, який є складовою частиною практично усіх сучасних обчислювальних систем.
При вивченні проблем розробки ОС виділяється ще один їх бік.
Операційна система є посередником між ЕОМ, з однієї сторони, та людиною – з іншої. Іншими словами, операційна система – логічне розширення функцій апаратури у бік людини. Вона дозволяє від „фізичного” рівня апаратури перейти до більш високого „логічного” рівня, який стає рівнем обчислювальної системи і який є більш зручним для людини.
3.1.Склад та функції операційних систем
Компонентний склад ОС визначається набором функцій, для виконання яких вона призначена. Усі її програми можна поділити на дві групи: керуюча програма та системні обробляючі програми.
Керуюча програма – обов’язковий компонент будь-якої ОС. Її функції – планування проходження безперервного потоку завдань, управління розподілом ресурсів, реалізація прийнятих методів організації даних, управління операціями вводу-виводу, організація мультипрограмної роботи, управління працездатністю системи після збоїв та інші.
Керуюча програма скуладається з ряду компонентів, серед яких слід виділити чотири основних:
· управління статичними ресурсами (управління завданнями);
· управління динамічними ресурсами (управління задачами);
· управліня данними;
· управління поновленням.
Управління статичними ресурсами (управління завданнями) виконує попереднє планування потоку завдань для виконання і статичний розподіл ресурсів між завданнями, що одночасно виконуються у процесі підготовки до виконання. До таких ресурсів відносяться розподіл пам’яті (основної, віртуальної, зовнішньої), доступні для використання завданням прострої, які припускають тільки монопольне використання, набори даних та інші. Такі ресурси закріплюються за завданням або його частиною з моменту його ініціалізації до моменту завершення та використовуються у монопольному режимі.
Управління динамцічними ресурсами (управління задачами) виконує динамічний розподіл ресурсів системи між декількома задачами, які вирішуються одночасно, у мультипрограмному режимі. Ці функції виконують програми супервізора, які входять до ядра ОС, що постійно знаходиться у оперативній пам’яті.
Управління даними забезпечує всі операції вводу-виводу (обміну між оперативною пам’яттю та периферійними пристроями) на фізичному та логічному рінях. Воно містить у собі ряд служб, які забезпечують виконання таких функцій, як управління каталогом, управління розподілом пам’яті прямого доступу, обробку помилок вводу-виводу та таке інше. Вони реалізують різні структури даних та можливість доступу до них.
Управління поновленням реєструє машинні збої та відмови, і поновлює працездатність системи після збоїв, якщо це можливо.
Системні обробляючи програми виконуються під управлінням керуючої програми, так саме, як і будь-яка обробляюча програма. Це значить, що вона у повному обсязі може користуватися послугами керуючої програми і не може самостійно виконувати системні функції. Так, наприклад, обробляюча програма не може самостійно виконувати власний ввод-вивід. Операції вводу-виводу обробляюча програма реалізує за допомогою запитів до керуючої програми, яка їх безпосередньо виконує. Централізоване виконання системних функцій керуючою програмою дозволяє виконувати їх більш ефективно та забезпечує високий рівень послуг для користувача.
До системних обробляючих програм відносяться програми, які входять у склад ОС: асемблери, транслятори, редактори зв’язків, програми обслуговування та інші.