Алешин Л.И., Максимов Н.В. Информационные технологии

Подождите немного. Документ загружается.

Московская финансово-промышленная академия

Алешин Л.И.,

Максимов Н.В.

Информационные технологии

Москва, 2004

Информационные технологии. Учебное пособие. Московская фи-

нансово-промышленная академия, М., 2004.

Ответственный редактор

д.т.н., профессор Н.В. Максимов

Составители:

д.т.н., профессор Н.В. Максимов

к.п.н., доцент Л.И. Алешин

Содержание

Раздел 1. Информация и информационные технологии ....................... 5

Тема 1. Информация и информатизация.................................................... 5

Тема 2. Информационные системы и технологии .................................. 36

Тема 3. Информационные процессы ........................................................ 62

Тема 4. Автоматизация информационных процессов ............................ 70

Раздел 2. Техническая база информационных технологий ................ 79

Тема 5. Носители информации ................................................................. 79

Тема 6. Технические средства информатизации..................................... 93

Тема 7. Технические средства мультимедиа ......................................... 121

Раздел 3. Программные средства информационных технологий .. 144

Тема 8. Программное обеспечение информационных технологий .... 144

Тема 9. Текстовый редактор Word.......................................................... 160

Тема 10. Работа с электронными таблицами Excel............................... 172

Тема 11. Программы подготовки презентаций (PowerPoint и др.)...... 188

Раздел 4. Хранение и хранилища данных ............................................ 203

Тема 12. Программно-технические средства хранения данных .......... 203

Тема 13. Информационные хранилища данных ................................... 215

Раздел 5. Средства телекоммуникаций ................................................ 249

Тема 14. Технические средства передачи информации. Связь ........... 249

Тема 15. Сетевые информационные технологии .................................. 266

Тема 16. Сервисы, услуги и информационные ресурсы Интернета ... 290

Тема 17. Проектирование и сопровождение сайтов в Интернете........ 315

Тема 18. Поиск информации в Интернете............................................. 324

Раздел 6. Интегрированные информационные технологии............. 356

Тема 19. Интеграция информационных ресурсов и систем ................ 356

Тема 20. Оргтехника и полиграфическое оборудование .....................383

Раздел 7. Технологии безопасности и защиты информации.

Эргономика................................................................................................. 404

Тема 21. Безопасность программно-технических средств и................ 404

информационных ресурсов. Защита данных.........................................404

Тема 22. Эргономика ................................................................................ 429

Раздел 8. Информационные технологии в образовании ................... 442

Тема 23. Образовательные возможности информационных

технологий ............................................................................................... 442

Принятые сокращения............................................................................. 457

Литература.................................................................................................. 459

Глоссарий.................................................................................................... 465

Приложение 1 ............................................................................................. 512

Введение

Курс «Информационные технологии» является составной частью

цикла общих математических и естественнонаучных дисциплин по всем

специальностям, изучаемым в вузе.

Актуальность и важность данного курса в образовательной про-

грамме обоснованы невозможностью осуществлять информатизацию

общества без целенаправленного, грамотного применения информаци-

онных технологий. Знания видов и возможностей информационных тех-

нологий необходимы любому современному квалифицированному спе-

циалисту для применения в повседневной практике, внедрения их с це-

лью своевременного и качественного обеспечения пользователей необ-

ходимыми данными, а также управления как информационными, так и

иными процессами, т. е. для принятия эффективных управленческих ре-

шений. Успешное освоение информационными технологиями позволяет

студентам практически применять полученные знания и навыки в про-

цессе обучения в вузе, а выпускникам вуза – наиболее целенаправленно

использовать их в своей практической деятельности.

Цель курса «Информационные технологии» – ознакомление сту-

дентов с: основными информационными процессами, ресурсами и сис-

темами, ориентированными на своевременное и качественное обеспече-

ние потребителей необходимой им информацией; их свойствами и воз-

можностями, способами применения в различных областях деятельности

общества; программно-техническими комплексами их реализации; ме-

тодами, создания, хранения и распространения информации; телеком-

муникациями; способами эффективной работы с информацией и защи-

той данных.

Курс состоит из восьми разделов и 23-х тем.

Раздел 1. Информация и информационные технологии

Тема 1. Информация и информатизация

Рассмотрение данной темы в первую подразумевает изучение тер-

минологического аппарата, связанного с этой предметной областью.

Определяющим понятием этой учебной дисциплины является её

название – «Информационные технологии», а областью приложения

(применения) – информационная деятельность. Данная дефиниция со-

стоит из двух терминов, первый из которых связан с информационной

составляющей. Рассмотрим комплекс понятий, относящихся к определе-

ниям информации, информатики и других, ассоциируемых терминов.

Информация, информатика

Практически с момента своего появления человечество повсеме-

стно собирало, осмысливало, обрабатывало, хранило и передавало раз-

нообразную информацию. Восприятие и передача информации в форме

знаков и сигналов – основное свойство живых существ, а языковая фор-

ма передачи информации – основное свойство приёма/передачи инфор-

мации живых существ, особенно людей. При этом следует отметить, что

человек (индивид) и его генетический код являются носителями и одно-

временно хранителями информации.

На протяжении многовековой истории человечество постоянно

имеет дело с информацией, однако строгого научного определения этого

понятия и поныне нет. Известно множество толкований этого термина,

используемых в различных предметных областях. Существует мнение,

что таковых более 300. Рассмотрим основные аспекты этой проблемы.

Значение информации в жизни общества стремительно растет, ме-

няются методы работы с информацией, расширяются сферы применения

информационных технологий. Динамизм информатики, как науки, от-

ражается и в постоянном появлении новых определений и толкований

основного понятия информатики – информации.

Термин «Информация» происходит от латинского «informatio»,

что означает разъяснение, осведомление, а также содержание сообще-

ния, сведения с учётом их передачи в пространстве и времени.

Наиболее расхожее его значение в этом случае будет – сведения,

сообщения о каком-либо событии, деятельности и т.д. Упрощённо под

информацией понимают любые сведения и данные об окружающем ми-

ре. Понятие «информация» означает также сведения о лицах, предме-

тах, фактах, событиях, явлениях и процессах независимо от формы их

представления. При этом под формами понимаются собственно различ-

ные входные и выходные формы, отчёты, запросы и таблицы.

С содержательной точки зрения «информация» – это сведения о

ком-то или о чём-то, а с формальной точки зрения – набор знаков и сиг-

налов.

Первые информационные сообщения представляли наскальные

рисунки. Затем информация фиксировалась и отображалась на других

носителях: каменных плитах и глиняных табличках, пергаменте, папи-

русе и бересте.

В Древней Греции термин «информация» означал «придать фор-

му» или «обрисовать». При этом «Придать форму» (изобразить) пони-

малось, как перенести информацию или зафиксировать её на соответст-

вующем (камне, глине, бумаге, пластмассе, фотоматериале, магнитных и

других материалах) носителе, а «обрисовать» – «смоделировать», «опи-

сать» информацию. Например, классифицировать информационные ре-

сурсы (ИР).

Некоторые современные учёные утверждают, что «информация»

– данные (в т.ч. управляющие сообщения) и программы или совокупные

сведения о явлениях, процессах и объектах живой и неживой природы.

Они связывают это представление с тем, что, постигая природу, человек

узнаёт (получает) данные из различных источников (в том числе средств

массовой информации) и использует их в повседневной жизни и на ра-

боте.

Ряд специалистов утверждает, что «информация» такая же неза-

висимая и извечно существующая категория, как материя и энергия.

«Человек может черпать ее в уже готовом виде как воду из неиссякаю-

щего источника», говорят А.И. Черный, Р.С. Гиляревский. Они считают,

что «Информация материальна, она является компонентом материи...»

59]. По мнению академика И.И. Юзвишина, «информация» – всеобщий

бесконечный единый законопроцесс фундаментальных отношений, свя-

зей, взаимодействий и взаимозависимостей энергии, движения, массы и

антимассы микро- и макроструктур Вселенной [63, С.23].

Продолжая рассмотрение этого термина, представим и другие

мнения. Из всего разнообразия определений можно выделить две моде-

ли, одна из которых трактует информацию как неотъемлемое свойство

материи (атрибутивная концепция), а другая – как неотъемлемый эле-

мент управляемых или самоуправляемых систем (технических, биологи-

ческих, социальных), т.е., как функцию этих систем (функционально–

кибернетическая концепция). Соответственно, в зависимости от области

знаний, где вводится понятие информации, его определение отражает

специфику, как области, так и задачи исследования.

Атрибутивная концепция рассматривает информацию как фун-

даментальную естественнонаучную категорию, находящуюся рядом с

такими категориями как «вещество» и «энергия». В самом общем смыс-

ле информация есть обозначение некоторой формы связей или зависи-

мостей объектов, явлений, мыслительных процессов. Информация – это

понятие, абстракция, относящееся к определенному классу закономер-

ностей материального мира и его отражения в человеческом сознании.

Наиболее общее философское определение приводится в [79] –

«Информация есть отражение реального мира. Информация – отражен-

ное разнообразие, то есть нарушение однообразия. Информация являет-

ся одним из основных универсальных свойств материи». Философы под

информацией понимают свойства материальных объектов вообще и са-

моорганизующихся систем, в частности. То есть они считают, что «ин-

формация» – мера организации системы, что она (математически) равна

энтропии

с обратным знаком.

В логике «информация» представлена в виде формализованного

знания, объективного сообщения в символической форме, выступающе-

го в качестве объекта коммуникации между людьми. При этом извест-

ный американский экономист и социолог Д. Белл предлагает дефиницию

«знание» понимать, как «совокупность организованных высказываний о

фактах или идеях, представляющих обоснованное суждение или экспе-

риментальный результат, который передается другим посредством неко-

торого средства коммуникации в некоторой систематизированной фор-

ме» [32]. А.Н. Тихонов относит знания к высшей форме информации и

отмечает, что они «являются решающим фактором, определяющим раз-

витие общества в целом» [55].

В генетике понятие информации (генетическая) определяется как

программа (код) биосинтеза белков, материально представленных поли-

мерными цепочками ДНК.

С правовой точки зрения информация определяется как «некото-

рая совокупность различных сообщений о событиях, происходящих в

правовой системе общества, ее подсистемах и элементах и во внешней

по отношению к данным правовым информационным образования сре-

де, об изменениях характеристик информационных образований и

внешней среды, или как меру организации социально-экономических,

политических, правовых, пространственных и временных факторов объ-

екта. Она устраняет в правовых информационных образованиях, явлени-

ях и процессах неопределенность и обычно связана с новыми, ранее не-

известными нам явлениями и фактами» [48].

В экономике информацию рассматривают как сведения, которые

необходимо фиксировать, передавать, хранить и обрабатывать для ис-

пользования в управлении как хозяйством страны в целом, так и отдель-

ными его объектами. Информация позволяет получить решение, как эф-

фективнее и экономически выгоднее организовать производство товаров

и услуг.

Приведем некоторые «коммуникационные» определения понятия

«информация»:

● информация – сведения, передаваемые одними людьми другим

людям устным, письменным или каким-нибудь другим способом [78];

● информация – содержание сообщения или сигнала; сведения,

рассматриваемые в процессе их передачи или восприятия, позволяющие

Энтропия – неупорядоченное (хаотическое) состояние.

расширить знания об интересующем объекте [99].

В кибернетических системах информация – основа функциони-

рования самоуправляемых систем (технических, биологических, соци-

альных), и она рассматривается как обозначение содержания сигнала,

полученного системой из окружающего мира в процессе взаимодействия

системы с ним (Н. Винер).

В естественных науках информация выступает в качестве меры

сложности структур (Моль) и меры разнообразия (Эшби). Чем выше

упорядоченность (организованность) системы (объекта), тем больше в

ней содержится «связанной» информации. В физике информация опре-

деляется, как отрицание энтропии – мера неопределенности, учитываю-

щая вероятность появления тех или иных сообщений (Бриллюэн). Это

представление нашло своё отражение в информатике, связанной с про-

цессами передачи данных, основу которых составляют физические яв-

ления и процессы, например, электромагнитной индукции, на которых

основана теория распространения сигналов в воздушной среде и безвоз-

душном пространстве.

В теории информации как науки об оптимальном кодировании со-

общений и передачи сигналов по техническим каналам связи, понятие

информации определяется как коммуникация, связь, в процессе которой

устраняется неопределенность (Шеннон). В 1948 году американский ма-

тематик К. Шеннон ввёл математическое понятие качества и количества

информации. Он заметил, что «информацию» содержат лишь такие со-

общения, которые уменьшают или полностью устраняют неопределен-

ность (энтропию) в выборе одной из двух или более возможностей (ана-

логично представлению философов об информатике). Каждому сигналу

приписывалась априорная вероятность его появления. Чем меньше веро-

ятность появления того или иного сигнала, тем больше информации он

несёт для потребителя (т.е. чем неожиданнее сигнал, тем больше его ин-

формативность). Шеннон предложил единицу измерения информации –

«бит», а количество информации определять по следующей формуле:

I = - ∑pi Log pi,

где pi – вероятность появления i-го сигнала, i=1..n; n – количество воз-

можных сигналов.

Количество информации равно нулю, когда возможно только одно

событие. С ростом числа событий оно увеличивается и достигает макси-

мального значения, когда события равновероятны. При таком понима-

нии информация – результат (вероятность) выбора из набора возможных

альтернатив (Яглом).

Информация, воспринимаемая в форме сообщения или сигнала,

как короткого сообщения, может оцениваться как мера нарушения одно-

образия. Сообщение (англ. «message») определяется по интервалу между

перерывами в процессе его передачи из потока или массива или путём

переключения передачи на прием в системе двусторонней связи.

Однако математическая теория информации не охватывает все бо-

гатство содержания информации, поскольку она не учитывает содержа-

тельную сторону сообщения. Дальнейшее развитие математического

подхода к понятию «информация» нашло в работах логиков (Карнап,

Бар-Хиллел) и математиков (А.Н. Колмогоров). Здесь понятие информа-

ции не связывается ни с формой, ни с содержанием сообщений, переда-

ваемых по каналам связи, и определяется как абстрактная величина, не

существующая в физической реальности, также как не существует мни-

мое число или не имеющая линейных размеров точка. То есть эти и ряд

других специалистов высказали мнение, что «информация» – абстракт-

ное понятие, и её нет в природе.

Некоторое промежуточное положение между философским и ин-

формационным, обращённое к индивиду, занимает определение, данное

Д.И. Блюменау: «Информация – актуализированная фаза функциониро-

вания индивидуального сознания особи, возникающая в результате де-

кодирования входного сигнала, позволяющая осознать себя в качестве

субъекта и обеспечивающая жизнедеятельность всех систем особи и

ориентацию ее в социальной среде» [14, С. 17].

Таким образом, можно сделать вывод, что в естественных науках

понятие информации отождествляется с сигналами, которые наблюда-

ются в технических и биологических системах, и могут быть измерены,

т.е. представлены как «рабочее тело», которое можно обрабатывать и

хранить. Это тело состоит из упорядоченных дискретных или непрерыв-

ных сигналов, с которыми и имеет дело информационная технология.

Объединяющим (по крайней мере, с философской точки зрения)

определением является следующее: «Информация – это отраженное раз-

нообразие» (А.Д. Урсул). Разнообразие и отражение в развивающемся

материальном мире неразрывно связаны и взаимно определяют друг

друга: чем выше внутреннее разнообразие системы, тем более адекватно

отражение ею внешнего мира. А чем больше возможность отражения

(восприятия и понимания взаимодействия с окружающей средой), тем

больше возможность адаптироваться – развиваться и увеличивать свое

разнообразие.

На этом закончим рассмотрение разнообразных представлений о

сущности информации и отметим, что важным для понимания предмета

информатики является научно-методологическое определение информа-

ции: «информация – продукт научного познания, средство изучения ре-

альной действительности в рамках, допустимых методологией одного из

информационных подходов к исследованию объектов различной приро-

ды (биологических, технических, социальных). Подход предполагает

описание и рассмотрение этих объектов в виде системы, включающей в

себя источник, канал и приемник управляющих воздействий, допус-

кающих их содержательную интерпретацию» [14].

Информация бывает структурированной (базы данных и приклад-

ные информационные системы), и неструктурированной – просто доку-

менты. Хотя документ, как отдельный вид информации, характеризуется

неструктурированностью, сам по себе он представляет организованную

форму представления информации. Данное понятие также неоднознач-

но. Приведем некоторые его значения.

«Документ» – некоторая обособленная часть информации, отра-

жённая (зафиксированная) на определённом носителе (бумажном и ином

традиционном или машиночитаемом). Под документом понимается со-

циальная, семантическая, оперативная материализованная информация,

имеющая форму сообщения и включаемая с помощью системы реквизи-

тов в определённую информационную систему [46, С.14]. Существуют и

другие определения. В основном все они в совокупности представляют

различные грани (составляющие) сущности данного явления.

Поскольку информацию понимают как любые сведения, сообще-

ния и данные, рассмотрим эти понятия. Отметим, что понятия «инфор-

мация», «знание», и «данные» иногда отождествляются.

Рассмотрим понятие «данные». Термин «данные» означает также

представление любой информации в памяти компьютера. Согласно со-

ветскому энциклопедическому словарю «данные» являются исходным,

первичным понятием по отношению к остальным элементам информа-

ции. «Данные» – факты или идеи, выраженные в формализованном ви-

де, обеспечивающие возможность их хранения, обработки и передачи.

В учебнике для вузов С.В. Симоновича [30] это понятие вводится

следующим образом: «Мы живем в материальном мире. Все, что нас ок-

ружает и с чем мы сталкиваемся относится либо к физическим телам,

либо к физическим полям. Все объекты находятся в состоянии непре-

рывного движения и изменения, которое сопровождается обменом энер-

гией и ее переходом из одной формы в другую. Все виды энергообмена

сопровождаются появлением сигналов. При взаимодействии сигналов с

физическими телами в последних возникают определенные изменения

свойств – это явление называется регистрацией сигналов. Такие измене-

ния можно наблюдать, измерять или фиксировать иными способами –

при этом возникают и регистрируются новые сигналы, т.е. образуются

данные».

Известны и другие трактовки этого понятия, например, данные –

это:

● факты, цифры, и другие сведения о реальных и абстрактных ли-

цах, предметах, объектах, явлениях и событиях, соответствующих опре-

деленной предметной области, представленные в цифровом, символь-

ном, графическом, звуковом и любом другом формате (предметная об-

ласть – сегмент информационного пространства, отражающей опреде-

ленную часть реального мира и представляющей собой совокупность

сведений о реальных и абстрактных объектах и понятиях, их связях и

признаках);

● информация, представленная в виде, пригодном для ее передачи

и обработки автоматическими средствами, при возможном участии ав-