Белов М.П. Информатика: Рабочая программа, методические указания к изучению дисциплины, задание на курсовой проект

Подождите немного. Документ загружается.

программный интерфейс обеспечивается распределением программного обес-

печения на несколько взаимодействующих между собой уровней: базовый, сис-

темный, служебный и прикладной.

Системы автоматизации делопроизводства, или офисные, обслуживают

учреждения и организации, административные службы предприятий, диспет-

черские и плановые отделы фирм и учебных заведений. Современный офис по-

зволяют автоматизировать: ведение делопроизводства, в т. ч. обработку входя-

щей корреспонденции и ее движение, подготовку и рассылку документации,

контроль исполнения; обслуживание заседаний, совещаний, конференций; ин-

формационно-справочное и нормативно-справочное обслуживание; электрон-

ную почту и подключение к внешним информационным ресурсам и базам дан-

ных коммерческих сетей.

К офисным системам вплотную примыкают банковские, бухгалтерские,

кадровые, брокерские АРМ и т. п. Увеличение потока документов и усложне-

ние сетей, связывающих такие потоки, приводит к развитию средств автомати-

зированной обработки документов.

Современные интегрированные системы автоматизации де-

лопроизводства включают, как правило, текстовый и табличный процессоры,

систему управления базой данных, графический пакет и коммуникационный

модуль. Так в составе системы Microsoft Office пользователь одновременно

приобретает текстовый процессор WORD, табличный процессор EXCEL, СУБД

ACCESS, графический пакет POWER POINT, электронную почту MAIL.

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение понятию ″информация″.

2. Раскройте понятие ″информационная технология″.

3. Назовите этапы технологического процесса в информационных системах.

4. Дайте определение информационному ресурсу. Приведите примеры.

5. Расскажите об общей схеме системы передачи информации.

6. В чем разница между информационной средой и информационной техноло-

гией?

7. Раскройте содержание аксиом информатики.

8. Перечислите известные Вам виды информации.

9. Какие свойства информации Вы знаете?

10. Перечислите основные этапы переработки информации.

11. Приведите обобщенную структурную схему вычислительной системы.

12. Опишите принципы технологии автоматизированной обработки информа-

ции.

13. Что такое архитектура и конфигурация ЭВМ?

14. Раскройте шинную организацию ЭВМ.

15. Расскажите последовательность работы элементов ЭВМ при обработке ин-

формации.

16. В чем особенности информационной модели ЭВМ?

17. Из каких устройств состоит системный блок? Каково их назначение?

18. Какие периферийные устройства входят в состав ЭВМ?

19. Назовите их назначение и основные характеристики.

20. Что входит в состав офисных средств. Раскройте их назначение и основные

характеристики.

3.2. Профессиональная работа в информационных системах

[1, гл. 7, 15, 3]

Раскрывается информационная безопасность в информационных сетях.

Безопасностью работы пользователя с ЭВМ занимается эргономика. Раскрыва-

ются элементы компьютерной эргономики. Приводятся основные требования

к рабочим местам, мебели и оборудованию, которые должны соответствовать

гигиеническим требованиям Санитарных правил и норм (СанПиН2.2.2.542-96),

а также различным ГОСТ.

Надежность работы информационной системы на физическом уровне оп-

ределяется качеством комплектующих и технологией сборки аппаратуры, на-

личием гарантийной поддержки, ремонтопригодностью и приспособленностью

к обновлению, а главное – условиями эксплуатации ЭВМ.

Надежность работы информационной системы на логическом уровне

достигается за счет резервирования данных (зеркальное отображение, дублиро-

вание дисков и сетевой аппаратуры), восстановления данных (копирование ка-

талогов, распределение данных по дискам, исправление ошибок, синхрониза-

ция компьютеров, антивирусная защита), обеспечением конфиденциальности

(установка атрибутов, парольная защита, технология уничтожения данных,

применение магнитных карт и криптографических плат).

Мера соответствия объекта определенным критериям называется стан-

дартом. Промышленные стандарты распространяются на аппаратуру, алгорит-

мы, программы, технологии, документы и т. д. Проблема стандартизации ин-

формационных средств решается на международном, национальном, корпора-

тивном уровнях. Согласно международному стандарту ISO раскрывается со-

держание следующих видов информационных документов: техническое зада-

ние; пояснительная записка; спецификация; описание объекта; описание при-

менения; руководство пользователя (оператора).

Интеллектуальная собственность охраняется конституцией, различными

законами и организациями. Охраняемые государством творческие достижения

делятся на две группы. К первой из них относятся объекты промышленной соб-

ственности – изобретения, промышленные образцы, полезные модели, товар-

ные знаки и др. Отношения, возникающие в связи с их созданием и использо-

ванием, регулируются Патентным законом РФ, а государственным органом,

осуществляющим их экспертизу, регистрацию и охрану, выступает Роспатент.

Во вторую группу входят произведения литературы и искусства, научные рабо-

ты.

Технология мультимедиа понятие комплексное. Мультимедийные доку-

менты отличаются от обычных тем, что кроме традиционных текстовых и гра-

фических данных могут содержать звуковые и музыкальные объекты, анимиро-

ванную графику (мультипликацию), видиофрагменты. Рассматриваются основ-

ные технические, программные средства и стандарты, а также основные тен-

денции развития.

В настоящее время все шире применяются информационные технологии

в образовании. Рассматривается применение информационных технологий и

широкого класса вычислительных средств (промышленные компьютеры, тех-

нологические контроллеры, логические контроллеры, портативные компьюте-

ры, рабочие станции) в производстве и науке.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите элементы компьютерной эргономики.

2. Чем определяется надежность функционирования информационной

системы?

3. Раскройте основные мероприятия по обеспечению надежности информаци-

онной системы на физическом уровне.

4. Раскройте основные мероприятия по обеспечению надежности информаци-

онной системы на логическом уровне.

5. Что называется стандартом. На каких уровнях решаются проблемы стандар-

тизации.

6. Приведите примеры промышленных стандартов различных уровней.

7. Что такое интеллектуальная собственность?

8. Раскройте понятие мультимедиа.

9. Какие информационные технологии применяются в образовании?

10. В чем заключается применение информационных технологий в производст-

ве и науке?

3.3. Компьютерные сети

[2, гл. 10, 11]

Создание высокоэффективных крупных систем обработки данных связа-

но с объединением средств вычислительной техники, обслуживающей отдель-

ные предприятия, организации и их подразделения, с помощью средств связи в

единую распределенную вычислительную систему.

Такое комплексирование средств вычислительной техники позволяет по-

высить эффективность систем обработки информации за счет снижения затрат,

повышения надежности и производительности эксплуатируемых ЭВМ, рацио-

нального сочетания преимуществ централизованной и децентрализованной об-

работки информации благодаря приближению средств сбора исходной и выда-

чи результатной информации непосредственно к местам ее возникновения и

потребления, а также комплексного использования единых мощных вычисли-

тельных и информационных ресурсов.

Для современных вычислительных сетей характерно: объединение мно-

гих достаточно удаленных друг от друга ЭВМ и (или) отдельных вычислитель-

ных система единую распределенную систему обработки данных; применение

средств приема-передачи данных и каналов связи для организации обмена ин-

формацией в процессе взаимодействия средств ВТ; наличие широкого спектра

периферийного оборудования, используемого в виде абонентских пунктов и

терминалов пользователей, подключаемых к узлам сети передачи данных; ис-

пользование унифицированных способов сопряжения технических средств и

каналов связи, облегчающих процедуру наращивания и замену оборудования;

наличие операционной системы, обеспечивающей надежное и эффективное

применение технических и программных средств в процессе решения задач

пользователей вычислительной сети.

Вычислительные сети классифицируются по различным признакам. Сети,

состоящие из программно-совместимых ЭВМ, являются однородными или го-

могенными. Если ЭВМ, входящие в сеть, программно несовместимы, то такая

сеть называется неоднородной или гетерогенной.

По типу организации передачи данных различают сети: с коммутацией

каналов, с коммутацией сообщений, с коммутацией пакетов. Имеются сети, ис-

пользующие смешанные системы передачи данных. По характеру реализуемых

функций сети подразделяются на: вычислительные, предназначенные для ре-

шения задач управления на основе вычислительной обработки исходной ин-

формации; информационные, предназначенные для получения справочных

данных по запросу пользователей; смешанные, в которых реализуются вычис-

лительные и информационные функции.

По способу управления вычислительные сети делятся на сети с децентра-

лизованным, централизованным и смешанным управлением.

В условиях смешанных сетей под централизованным управлением ведет-

ся решение задач, обладающих высшим приоритетом и, как правило, связанных

с обработкой больших объемов информации.

Рассматриваются одноузловые и многоузловые, одноканальные и много-

канальные сети. Топология вычислительной сети во многом определяется

структурой сети связи, т.е. способом соединения абонентов друг с другом и

ЭВМ.

Программное обеспечение вычислительных сетей обеспечивает ор-

ганизацию коллективного доступа к вычислительным и информационным ре-

сурсам сети, динамическое распределение и перераспределение ресурсов сети с

целью повышения оперативности обработки информации и максимальной за-

грузки аппаратных средств, а также в случае отказа и выхода из строя отдель-

ных технических средств и т.д.

Программное обеспечение вычислительных сетей включает три компо-

нента: общее программное обеспечение, образуемое базовым ПО отдельных

ЭВМ, входящих в состав сети; специальное программное обеспечение, образо-

ванное прикладными программными средствами, отражающими специфику

предметной области пользователей при реализации задач управления; систем-

ное сетевое программное обеспечение, представляющее комплекс программ-

ных средств, поддерживающих и координирующих взаимодействие всех ресур-

сов вычислительной сети как единой системы.

Важнейшим моментом при функционировании Internet является стандар-

тизированный свод правил передачи пакетов данных в Сети и за ее пределы в

рамках межсетевого обмена, закрепленный базовым транспортным протоколом

TCP (Transmission Control Protocol) и межсетевым протоколом IP (Internet Pro-

tocol).

Величину потока информации (объем последней измеряется в битах или

байтах и единицах, им кратных), прошедшего за определенный промежуток

времени через выделенный канал связи, шлюз или другую систему, принято на-

зывать графиком.

В Internet каждой машине (host’y) приписан определенный адрес, по ко-

торому к ней и осуществляется доступ в рамках одного из стандартных прото-

колов.

Информационные ресурсы Internet – это вся совокупность ин-

формационных технологий и баз данных, доступных при помощи этих техно-

логий и существующих в режиме постоянного обновления.

Рассматривается технология WWW (World Wide Web), для которой ха-

рактерна гипертекстовая технология.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите назначение вычислительных сетей.

2. Дайте классификацию вычислительных сетей.

3. Изобразите схемы построения вычислительных сетей.

4. Как осуществляется передача данных в сетях ЭВМ?

5. Что такое коммутация каналов?

6. Перечислите преимущества и недостатки коммутации сообщений и пакетов.

7. Какие Вы знаете виды интерфейсов?

8. В чем назначение операционной системы сети?

9. Какие признаки положены в основу классификации ЛВС?

10. Каким образом организуется обмен информацией в ЛВС?

11. Дайте характеристику методам доступа в ЛВС.

12. В чем состоит отличие моделей ″файл-сервер″ и ″клиент-сервер″?

13. Охарактеризуйте основные методы защиты информационно-вычисли-

тельных ресурсов сети от несанкционированного доступа.

14. Каковы задачи службы безопасности вычислительных сетей?

15. Какие информационные ресурсы содержит Internet?

16. Дайте характеристику основным ресурсам Internet.

17. Раскройте понятия ″протокол″.

18. Объясните иерархию протоколов Internet.

19. В чем состоит спецификация универсального адреса информационного ре-

сурса в Internet?

20. Какие принципы заложены в основу построения адреса ресурса в Internet?

21. Расшифруйте аббревиатуру WWW.

22. Что такое гипертекст?

23. Как организована информация в WWW?

24. Охарактеризуйте возможности многопротокольных графических интерфей-

сов доступа к WWW.

25. В чем состоит стратегия поиска информации в Internet?

26. Какие вы знаете поисковые машины WWW?

27. Расскажите о русских поисковых машинах пользователей Internet.

28. Как организована электронная почта?

29. Дайте характеристику протоколам обмена информацией электронной поч-

ты.

30. Какие преимущества и недостатки имеют технологии доступа к ресурсам

Internet, отличные от WWW.

3.4. Моделирование и формализация

[3, гл. 4; 4, гл. 2, 3]

Модель – это формализованное описание объекта, системы объектов,

процесса или явления, выраженное математическими соотношениями, набором

чисел (или) текстов, графиками, таблицами, словесными формулами и т. п.

Процесс создания (а иногда и исследования) модели называют моделировани-

ем. Никакая модель не может с абсолютной точностью воспроизвести все свой-

ства и поведение своего прототипа, и поэтому получаемые на основе модели

числовые или иные результаты соответствуют реальности лишь приближенно,

с определенной степенью точности.

Создавая модель, человек прежде всего старается отобрать наиболее важ-

ные, существенные для объекта моделирования черты и свойства, пренебрегая

при этом теми характеристиками объекта, которые не оказывают заметного

влияния на поведение объекта в рамках поставленной задачи.

В зависимости от поставленной задачи, один и тот же объект (процесс,

явление) можно описать разными моделями (иногда – даже в рамках одного и

того же типа модели). В зависимости от поставленной задачи, способа создания

модели и предметной области различают множество типов моделей: математи-

ческая, физическая, информационная, численная. Однако часто встречаются и

модели специальных типов: эвристическая, логическая, концептуальная, сете-

вая, реляционная и т. д.

Математической моделью называют систему математических соотноше-

ний, описывающих процесс или явление. Выбор метода моделирования и необ-

ходимая детализация моделей существенно зависят от этапа разработки слож-

ной системы.

На этапах разработки технического и рабочего проектов систем, модели

отдельных подсистем детализируются, и моделирование служит для решения

конкретных задач проектирования, т. е. выбора оптимального по определенно-

му критерию при заданных ограничениях варианта из множества допустимых.

В настоящее время при анализе и синтезе сложных (больших) систем по-

лучил развитие системный подход, который отличается от классического (или

индуктивного) подхода. Последний рассматривает систему путем перехода от

частного к общему и синтезирует (конструирует) систему путем слияния ее

компонент, разрабатываемых раздельно. В отличие от этого системный подход

предполагает последовательный переход от общего к частному, когда в основе

рассмотрения лежит цель, причем исследуемый объект выделяется из окру-

жающей среды. При системном подходе к моделированию определяется струк-

тура системы – совокупность связей между элементами системы, отражающих

их взаимодействие.

В этом разделе рассматриваются так же: моделирование для принятия

решений при управлении; использование метода моделирования при разработке

автоматизированных систем.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое модель системы?

2. Какие современные средства вычислительной техники используются для мо-

делирования систем?

3. В чем сущность системного подхода к моделированию систем на ЭВМ?

4. Каковы основные характерные черты машинной модели?

5. Какие существуют классификационные признаки видов моделирования сис-

тем?

6. Что собой представляет математическое моделирование систем?

7. Какие особенности характеризуют имитационное моделирование систем?

8. Чем определяется эффективность моделирования систем на ЭВМ?

9. Что называется математической схемой?

10. Что понимается под алгоритмом функционирования?

11. Какие типовые схемы используются при моделировании сложных систем и

их элементов?

12. Какие требования пользователь предъявляет к машинной модели системы?

13. Что называется концептуальной моделью системы?

14. Каковы основные принципы построения моделирующих алгоритмов про-

цессов функционирования систем?

15. Какие схемы используются при разработке алгоритмического и программ-

ного обеспечения машинного моделирования?

16. Чем отличаются языки имитационного моделирования от языков общего на-

значения?

17. Какие существуют моделирующие комплексы?

18. Что называется полным факторным экспериментом?

19. Какие методы математической статистики используются для анализа ре-

зультатов имитационного моделирования систем?

20. Что называется информационной моделью системы?

21. Какова роль эталонной модели в контуре управления?

22. Какие модели используются для принятия решений?

23. Что представляют собой общие правила построения и способы реализации

моделей систем?

24. Какие основные этапы моделирования системы можно выделить?

25. Как осуществляется переход от концептуальной к машинной модели систе-

мы?

3.5. Численные методы и программные средства

для решения инженерных задач

[1, гл. 20]

Прогресс в вычислительной информатике определяется успехами инте-

грации программистских, математических и специальных дисциплин. В рамках

этой науки успешно развиваются направления вычислительной геометрии и

вычислительного эксперимента. А созданием и использованием методов чис-

ленного решения математических задач занимается третье направление – вы-

числительная, или прикладная, математика.

В ней выделяются два раздела: численный анализ функций и вычисли-

тельные методы решения уравнений. Первый посвящен исследованию матема-

тических объектов или методов безотносительно к их происхождению и при-

кладной области. Сюда относятся исследование приближенных алгоритмов ма-

тематического анализа, методы линейной алгебры, аппроксимация функций,

численное дифференцирование и интегрирование, решение нелинейных урав-

нений.

Во втором разделе исследуются математические модели и решаются за-

дачи математической физики, называемые также задачами решения уравнений

в частных производных, для конкретных прикладных областей знаний. Здесь

рассматриваются численные методы решения дифференциальных, интеграль-

ных, интегро- дифференциальных уравнений, а также методы математического

программирования (линейного, квадратичного, выпуклого), методы оптимиза-

ции и оптимального управления. Наиболее сложные из современных задач ма-

тематической физики описываются нелинейными системами дифференциаль-

ных и интегральных уравнений.

Решение математической задачи на ЭВМ состоит из ряда этапов: аппрок-

симации задачи, ее интерполяции, дискретизации, формирования и решения

системы алгебраических уравнений, анализа погрешностей.

В инженерной практике нашли применение три типа математических па-

кетов: библиотеки программ для математических расчетов; специализирован-

ные пакеты для решения конкретных математических задач; математические

системы программирования.

Математический пакет МathCad сочетает в себе возможности проведения

расчетов и подготовки форматированных научных и технических документов.

В этом разделе учебной программе также рассматриваются: общая харак-

теристика специализированных пакетов "MathCAD", "MATLAB" и др., приемы

работы со специализированным пакетом "MathCAD" [5] и математические систе-

мы программирования.

Вопросы для самопроверки

1. Разъясните термин ″численный метод″.

2. Для чего применяются численные методы?

3. Какие разделы образуют численные методы?