Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Вычислительные машины за свою полувековую историю прошли стремительный и впечатляющий путь, отмеченный частыми сменами поколений ЭВМ. Стремительное развитие науки и проникновение человеческой мысли во все новые области вместе с решением поставленных прежде проблем постоянно порождает поток вопросов и ставит новые, как правило более сложные, задачи. Во времена первых компьютеров казалось, что увеличение их быстродействия в 100 раз позволит решить большинство проблем, однако гигафлопная производительность современных суперЭВМ сегодня является явно недостаточной для многих ученых. Электро и гидродинамика, сейсморазведка и прогноз погоды, моделирование химических соединений, исследование виртуальной реальности - вот далеко не полный список областей науки, исследователи которых используют каждую возможность ускорить выполнение своих программ.

Основным направлением совершенствования ЭВМ является неуклонный рост производительности (быстродействия) и интеллектуальности вычислительных средств. Наиболее перспективным и динамичным направлением увеличения скорости решения прикладных задач является широкое внедрение идей параллелизма в работу вычислительных систем (ВС).

Дальнейшее поступательное развитие вычислительной техники напрямую связано с переходом к параллельным вычислениям, с идеями построения многопроцессорных систем и сетей, объединяющих большое количество отдельных процессоров и ЭВМ.

Термин вычислительная система появился в начале 60-х гг. при появлении ЭВМ III поколения. Это время знаменовалось переходом на новую элементную базу - интегральные схемы. Следствием этого явилось появление новых технических решений: разделение процессов обработки информации и ее ввода-вывода, множественный доступ и коллективное использование вычислительных ресурсов в пространстве и во времени. Появились сложные режимы работы ЭВМ - многопользовательская и многопрограммная обработка. Отражая эти новшества, и появился термин “вычислительная система”, т.е. возможность построения параллельных ветвей в вычислениях, что не предусматривалось классической структурой ЭВМ.

Создание ВС преследует следующие основные цели: повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных, повышение надежности и достоверности вычислений, предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.

Наличие нескольких вычислителей в системе позволяет совершенно по-новому решать проблемы надежности, достоверности результатов обработки, резервирования, централизации хранения и обработки данных, децентрализации управления и т.д.

К настоящему времени спроектированы и опробованы сотни различных компьютеров, использующих в своей архитектуре тот или иной вид параллельной обработки данных. В научной литературе и технической документации можно найти более десятка различных названий, характеризующих лишь общие принципы функционирования параллельных машин: векторно-конвейерные, массивно-параллельные, компьютеры с широким командным словом, систолические массивы, гиперкубы, спецпроцессоры и мультипроцессоры, иерархические и кластерные компьютеры, dataflow, матричные ЭВМ и многие другие. Если же к подобным названиям для полноты описания добавить еще и данные о таких важных параметрах, как, например, организация памяти, топология связи между процессорами, синхронность работы отдельных устройств или способ исполнения арифметических операций, то число различных архитектур станет и вовсе необозримым.

Основные принципы построения, закладываемые при создании ВС:

· возможность работы в разных режимах;

· модульность структуры технических и программных средств, что позволяет совершенствовать и модернизировать вычислительные системы без коренных их переделок;

· унификация и стандартизация технических и программных решений;

· иерархия в организации управления процессами;

· способность систем к адаптации, самонастройке и самоорганизации;

· обеспечение необходимым сервисом пользователей при выполнении вычислений.

Понятие вычислительной системы

В связи с кризисом классической структуры ЭВМ дальнейшее поступательное развитие вычислительной техники напрямую связано с переходом к параллельным вычислениям, с идеями построения многопроцессорных систем и сетей, объединяющих большое количество отдельных процессоров и (или) ЭВМ. Здесь появляются огромные возможности совершенствования средств вычислительной техники. Но следует отметить, что при несомненных практических достижениях в области параллельных вычислений, до настоящего времени отсутствует их единая теоретическая база.

Термин вычислительная система появился в начале - середине 60-х гг. при появлении ЭВМ III поколения. Это время знаменовалось переходом на новую элементную базу - интегральные схемы. Следствием этого явилось появление новых технических решений: разделение процессов обработки информации и ее ввода-вывода, множественный доступ и коллективное использование вычислительных ресурсов в пространстве и во времени. Появились сложные режимы работы ЭВМ - многопользовательская и многопрограммная обработка.

Под вычислительной системой (ВС) понимают совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенную для сбора, хранения, обработки и распределения информации.

Отличительной особенностью ВС по отношению к ЭВМ является наличие в них нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку. Создание ВС преследует следующие основные цели: повышение производительности системы за счет ускорения процессов обработки данных, повышение надежности и достоверности вычислений, предоставление пользователям дополнительных сервисных услуг и т.д.

Состав вычислительных систем.

Состав вычислительной системы называется конфигурацией. Аппаратные и программные средства вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Соответственно, отдельно рассматривают аппаратную конфигурацию вычислительных систем и их программную конфигурацию. Такой принцип разделения имеет для информатики особое значение, поскольку очень часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критериями выбора аппаратного или программного решения является производительность и эффективность. Обычно принято считать, что аппаратные решения в среднем оказываются дороже, зато реализация программных решений требует более высокой квалификации персонала.

Аппаратное обеспечение

К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры и вычислительные комплексы имеют блочно-модульную конструкцию – аппаратную конфигурацию, необходимую для исполнения конкретных видов работ, можно собирать из готовых узлов и блоков.

По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства (ЦПУ – Central Processing Unit, CPU) различают внутренние и внешние устройства. Внешними, как правило, являются большинство устройств ввода-вывода данных (их также называют периферийными устройствами) и некоторые устройства, предназначенные для длительного хранения данных.

Согласование между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют протоколами. Таким образом, протокол – это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы с другими устройствами.

Программное обеспечение

Программы – это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами. Даже если на первый взгляд программа никак не взаимодействует с оборудованием, не требует никакого ввода данных с устройств ввода и не осуществляет вывод данных на устройства вывода, все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройствами компьютера.

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Несмотря на то что мы рассматриваем эти две категории отдельно, нельзя забывать, что между ними существует диалектическая связь, и раздельное их рассмотрение является по меньшей мере условным.

Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь – многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, то есть, мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе. Возможность существование такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия, а на практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней. Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такое членение удобно для всех этапов работы с вычислительной системой, начиная с установки программ до практической эксплуатации и технического обслуживания. Обратите внимание на то, что каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. Так, например, вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное программное обеспечение.

Базовый уровень. Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ – Read Only Memory, ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

В тех случаях, когда изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ – Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM). В этом случае изменение содержание ПЗУ можно выполнять как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флеш-технологией), так и вне ее, на специальных устройствах, называемых программаторами.

Системный уровень. Системный уровень – переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.

От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом. Так, например, при подключении к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающие для других программ взаимосвязь с этим оборудованием. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств – они входят в состав программного обеспечения системного уровня.

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Именно благодаря им он получает возможность вводит данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них напрямую зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера. Полное понятие операционной системы мы рассмотрим несколько позже, а здесь только отметим, что если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и, самое главное, к взаимодействию с пользователем. То есть наличие ядро операционной системы – непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Служебный уровень. Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их также называют утилитами) состоит из автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Во многих случаях они используются для расширения или улучшения функция системных программ. Некоторые служебные программы (как правило, это программы обслуживания) изначально включают в состав операционной системы, но большинство служебных программ являются для операционной системы внешними и служат для расширения ее функций.

Прикладной уровень. Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр этих заданий необычайно широк – от производственных до творческих и развлекательно-обучающих. Огромный функциональный диапазон возможный приложений средств вычислительной техники обусловлен наличием прикладных программ для разных видов деятельности.

Поскольку между прикладным программным обеспечением и системным существует непосредственная взаимосвязь (первое опирается на второе), то можно утверждать, что универсальность вычислительной системы, доступность прикладного программного обеспечения и широта функциональных возможностей компьютера напрямую зависят от типа используемой операционной системы, от того, какие системные средства содержит ее ядро, как она обеспечивает взаимодействие триединого комплекса человек – программа – оборудование.

Классификация прикладного программного обеспечения.

Текстовые редакторы. Основные функции этого класса прикладных программ заключается в вводе и в редактировании текстовых данных. Дополнительные функции состоят в автоматизации процессов ввода и редактирования. Для операций ввода, вывода и сохранения данных, текстовые редакторы вызывают и используют системное программное обеспечение. Впрочем, это характерно и для всех прочих видов прикладных программ, и в дальнейшем мы не будем специально указывать на этот факт.

С этого класса прикладных программ обычно начинают знакомство с программным обеспечением и на нем отрабатывают первичные навыки взаимодействия с компьютерной системой.

Текстовые процессоры. Основное отличие текстовых процессоров от текстовых редакторов в том, что они позволяют не только вводит и редактировать текст, но и форматировать его, то есть оформлять. Соответственно, к основным средствам текстовых процессоров относятся средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и других объектов, составляющих итоговых документ, а к дополнительным – средствам автоматизации процесса форматирования.

Современный стиль работы с документами подразумевает два альтернативных подхода – работу с бумажными документами и работу с электронными документами (по безбумажной технологии). Поэтому, говоря о форматировании документов средствами текстовых процессоров, надо иметь в виду два принципиальных разных направления – форматирование документов, предназначенных для печати, и форматирование электронных документов, предназначенных для отображения на экране. Приемы и методы в этих случаях существенно различаются и текстовые процессоры, хотя многие из них успешно сочетают оба подхода.

Графические редакторы. Это обширный класс программ, предназначенных для создания и (или) обработки графических изображений. В данном классе различают следующие категории: растровые редакторы, векторные редакторы и программные средства для создания и обработки трехмерной графики (3D-редакторы).

Растровые редакторы применяют в тех случаях, когда графический объект представлен в виде комбинации точек, образующих растр и обладающих свойствами яркости и цвета. Такой подход эффективен в тех случаях, когда графические изображение имеет много полутонов и информация о цвете элементов, составляющих объект, важнее, чем информация об их форме. Это характерно для фотографических и полиграфических изображений. Растровые редакторы широко применяются для обработки изображений, их ретуши, создание фотоэффектов и художественных композиций (коллажей).

Векторные редакторы отличаются от растровых способом представления данных об изображении. Элементарном объектом векторного изображения является не точка, а линия. Такой подход характерен для чертежно–графических работ, в которых форма линий имеет большое значение, чем информация о цвете отдельных точек, составляющих ее. В векторных редакторах каждая линия рассматривается как математическая кривая третьего порядка и соответственно, представляется не комбинацией точек, а математической формулой (в компьютере хранятся числовые коэффициенты этой формулы). Такое представление намного компактнее, чем растровое, соответственно данные занимают много меньше места, однако построение любого объекта выполняется не простым отображением точек на экране, а сопровождается непрерывным пересчетом параметров кривой в координаты экранного или печатного изображения. Соответственно, работа с векторной графикой требует более производительных вычислительных систем.

Векторные редакторы удобны для создания изображений, но практически не используются для обработки готовых рисунков. Они нашли широкое применение в рекламном бизнесе, их применяют для оформления обложек полиграфических изданий и всюду, где стиль художественной работы близок к чертежному.

Редакторы трехмерной графики используют для создания трехмерных композиций. Они имеют две характерные особенности. Во-первых, они позволяют гибко управлять взаимодействием свойств поверхности изображаемых объектов со свойствами источников освещения и, во-вторых, позволяют создавать трехмерную анимацию. Поэтому редакторы трехмерной графики нередко называют также 3D-аниматорами.

Системы управления базами данных. Базами данных называют огромные массивы данных, организованных в табличные структуры. Основными функциями систем управления базами данных являются:

• создание пустой (незаполненной) структуры базы данных;
• представление средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы;
• обеспечение возможности доступа к данным, а также представление средств поиска и фильтрации.

Многие системы управления базами данных дополнительно представляют возможности проведения простейшего анализа данных и их обработки. В результате возможно создание новых таблиц без данных на основе имеющихся. В связи с широким распространением сетевых технологий к современным системам управления базами данных предъявляется также требование возможности работы с удаленным и распределенными ресурсами, находящимся на серверах всемирной компьютерной сети.

Электронные таблицы. Электронные таблицы представляют комплексные средства для хранения различных типов данных и их обработки. В некоторой степени они аналогичны системам управления базами данных, на основной акцент смещен не на хранение массивов данных и обеспечение к ним доступа, а на преобразование данных, причем в соответствии с их внутренним содержанием.

В отличие от баз данных, которые обычно содержат широкий спектр типов данных (от числовых и текстовых до мультимедийных), для электронных таблиц характерны повышенная сосредоточенность на числовых данных. Зато электронные таблицы предоставляют более широкий спектр методов для работы с данными числового типа.

Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно конструкторских работ. Применяются в машиностроении, приборостроении, архитектуре. Кроме чертежно-графических работ эти системы позволяют проводить простейшие расчеты (например, расчеты прочности деталей) и выбор готовых конструктивных элементов из обширных баз данных.

Отличительная особенность CAD-систем состоит в автоматическом обеспечении на всех этапах проектирования технических условий, норм и правил, что освобождает конструктора (или архитектора) от работ нетворческого характера. Например, в машиностроении CAD-системы способны на базе сборочного чертежа изделия автоматически выполнить рабочие чертежи деталей, подготовить необходимую технологическую документацию с указанием последовательности переходов механической обработки.

Настольные издательские системы. Назначение программ этого класса состоит в автоматизации процесса верстки полиграфических изданий. Этот класс программного обеспечения занимает промежуточные положение между текстовыми процессорами и системами автоматизированного проектирования.

Экспертные системы. Предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя. Такие системы применяют в тех случаях, когда исходные данные хорошо формализуются, но для принятия решения требуются обширные специальные знания. Характерными областями использования экспертных систем являются юриспруденция, медицина формакология, химия. По совокупности признаков заболевания медицинские экспертные системы помогают установить диагноз и назначить лекарства, дозировку и программу лечебного курса. По совокупности признаков события юридические экспертные системы могут дать правовую оценку и предложить порядок действий как для обвиняющей стороны, так и для защищающейся.

Характерной особенностью экспертных систем является их способность к саморазвитию. Исходные данные хранятся в базе знаний в виде фактов, между которыми с помощью специалистов-экспертов устанавливается определенная система отношений.

Редакторы HTML (Web-редакторы). Это особый класс редакторов, объединяющих в себе свойства текстовых и графических редакторов. Они предназначены для создания и редактирования так называемых Web-документов (Web-страниц Интернета). Web-документы – это электронные документы, при подготовке которых следует учитывать ряд особенностей, связанных с приемом/передачей информации в Интернете.

Теоретически для создания Web-документов можно использовать обычные текстовые редакторы и процессоры, а также некоторые из графических редакторов векторной графики, но Web-редакторы обладают рядом полезных функций, повышающих производительность труда Web-дизайнеров. Программы этого класса можно также эффективно использовать для подготовки электронных документов и мультимедийных изданий.

Браузеры (обозреватели, средства просмотра Web). К этой категории относятся программные средства, предназначенные для просмотра электронных документов, выполненных в формате HTML (документы этого формата используется в качестве Web-документов). Современные браузеры воспроизводят не только текст и графику. Они могут воспроизводить музыку, человеческую речь, обеспечивать прослушивание радиопередач в Интернете, просмотр видеоконференций, работу со службами электронной почты, и системой телеконференций (групп новостей) и многое другое.

Интегрированные системы делопроизводства. Представляют собой программные средства автоматизации рабочего места руководителя. К основным функциям подобных систем относятся функции создания редактирования и форматирования простейших документов, централизация функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документооборота предприятия, координация деятельности подразделений, оптимизация административно-хозяственной деятельности и поставка по запросу оперативной и справочной информации.

Бухгалтерские системы. Это специализированные системы, сочетающие в себе функции текстовых и табличных редакторов, электронных таблиц и систем управления базами данных. Предназначены для автоматизации подготовки первичных бухгалтерских документов предприятия и их учета, для ведения счетов плана бухгалтерского учета, а также для автоматической подготовки регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, принятой для предоставления в налоговые органы, внебюджетные фонды и органы статистического учета. Несмотря на то что теоретически все функции, характерные для бухгалтерских систем, можно исполнять и другими вышеперечисленными программными средствами, использование бухгалтерских систем удобно благодаря интеграции разных средств в одной системе.

Финансовые аналитические системы. Программы этого класса используются в банковских и биржевых структурах. Они позволяют контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, товарных и сырьевых рынках, производить анализ текущих событий, готовить сводки и отчеты.

Геоинформационные системы (ГИС). Предназначены для автоматизации картографических работ на основе информации, полученные топографическими или аэрокосмическими методами.

Системы видеомонтажа. Предназначены для цифровой обработки видеоматериалов, их монтажа, создание видеоэффектов, устранения дефектов, наложение звука, титров и субтитров.

Отдельные категории прикладных программных средств, обладающие своими развитыми внутренними системами классификации, представляют обучающие, развивающие, справочные и развлекательные системы и программы. Характерной особенностью этих классов программного обеспечения являются повышенные требования к мультимедийной составляющей (использование музыкальных композиций, средств графической анимации и видеоматериалов).

Классификация системного программного обеспечения.

Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). С помощью программ данного класса выполняется большинство операций, связанных с обслуживанием файловой структуры: копирование, перемещение и переименование файлов, создание каталогов (папок), удаление файлов и каталогов, поиск файлов и навигация в файловой структуре. Базовые программные средства, предназначенные для этой цели, обычно входят в состав программ системного уровня и устанавливаются вместе с операционной системой. Однако для повышений удобства работы с компьютером большинство пользователей устанавливают дополнительные служебные программы.

Средства сжатия данных (архиваторы). Предназначены для создание архивов. Архивирование данных упрощает их хранение за счет того, что большие группы файлов и каталогов сводятся в один архивный файл. При этом повышается и эффективность использования носителя за счет того, что архивные файлы обычно имеют повышенную плотность записи информации. Архиваторы часто используют для создания резервных копий ценных данных.

Средства просмотра и воспроизведения. Обычно для работы с файлами данных необходимо загрузить их в «родительскую» прикладную систему, с помощью которой они были созданы. Это дает возможность просматривать документы и вносить в них изменения. Но в тех случаях, когда требуется только просмотр без редактирования, удобно использовать более простые и более универсальные средства, позволяющие просматривать документы разных типов.

Средства диагностики. Предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения. Они выполняют необходимые проверки и выдают собранную информацию в удобном и наглядном виде. Их используют не только для устранения неполадок, но и для оптимизации работы компьютерной системы.

Средства контроля (мониторинга). Программные средства контроля иногда называют мониторами. Они позволяют следить за процессами, происходящими в компьютерной системе. При этом возможны два подхода: наблюдение в реальном режиме времени или контроль с записью результатов в специальном протокольном файле. Первый подход обычно используют при изыскании путей для оптимизации работы вычислительной системы и повышения ее эффективности. Второй подход используют в тех случаях, когда мониторинг выполняется автоматически и (или) дистанционно.

Мониторы установки. Программы этой категории предназначены для контроля за установкой программного обеспечения. Необходимость в данном программном обеспечении связана с тем, что между различными категориями программного обеспечения могут устанавливаться связи. Мониторы установки следят за состоянием и изменением окружающей программной среды, отслеживают и протоколируют образование новых связей и позволяют восстанавливать связи, утраченные в результате удаления ранее установленных программ.

Простейшие средства управления установкой и удалением программ обычно входят в состав операционной системы и размешаются на системном уровне программного обеспечения, однако они редко бывают достаточны. Поэтому в вычислительных системах, требующие повышенной надежности, используют дополнительные служебные программы.

Средства коммуникации (коммуникационные программы). С появлением электронной связи и компьютерных сетей программы этого класса приобрели очень большое значение. Они позволяют устанавливать соединения с удаленными компьютерами, обслуживают передачу сообщений электронной почты, работу с телеконференциями (группами новостей), обеспечивают пересылку факсимильных сообщений и выполняют множество других операций в компьютерных сетях.

Средства обеспечения компьютерной безопасности. К этой весьма широкой категории относятся средства пассивной и активной защиты от несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных.

Рассмотрим наиболее часто встречающееся прикладное ПО. Редакторы документов – это наиболее широко используемый вид прикладных программ. Редакторы документов позволяют использовать различные шрифты символов, абзацы произвольной формы, автоматически переносят слова на новую строку, позволяют делать сноски, включать рисунки, автоматически нумеруют страницы и сноски и т.д. Представители редакторов документов – программы Microsoft Word, Wordpad. Табличные процессоры. При работе с табличным процессором на экран выводится прямоугольная таблица, в клетках которой могут находиться числа, пояснительные тексты и формулы для расчета значения в клетке по именующимся данным. Все распространенные табличные процессоры позволяют вычислять значения элементов таблиц по заданным формулам, строить по данным в таблицах различные графики и т.д. Представители семейства табличных процессоров Microsoft Excel, Quatro Pro. Графические редакторы позволяют создавать и редактировать рисунки. В простейших редакторах предоставляются возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создание надписей различными шрифтами и т.д. Большинство редакторов позволяют обрабатывать изображения, полученные с помощью сканеров. Представители графических редакторов – программы Adobe Photoshop, Corel Draw. Правовые базы данных содержат тексты нормативных документов и предоставляют возможности справки, контекстного поиска, распечатки и т.д. Представители правовых баз данных – пакеты Гарант и Консультант+. Системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют осуществлять черчение и конструирование различных предметов и механизмов с помощью компьютера. Среди систем малого и среднего класса в мире наиболее популярна система AutoCad фирмы AutoDesk. Отечественный пакет с аналогичными функциями – Компас. Системы управления базами данных (СУБД) позволяют управлять большими информационными массивами - базами данных. Программные системы этого вида позволяют обрабатывать на компьютере массивы информации, обеспечивают ввод, поиск, сортировку выборку записей, составление отчетов и т.д. Представители данного класса программ – Microsoft Access, Clipper, Paradox. Интегрированные системы сочетают в себе возможность системы управления базами данных, табличного процессора, текстового редактора, системы деловой графики, а иногда и другие возможности. Представители интегрированных систем – пакет Microsoft Office и его бесплатный аналог Open Office. Бухгалтерские программы предназначены для ведения бухгалтерского учета, подготовки финансовой отчетности и финансового анализа деятельности предприятий. Наиболее распространены системы 1C: Предприятие и Инфо-бухгалтер.

Microsoft Office — Word, Excel, Outlook (программа управления информацией, которая помогает работать с сообщениями, приходящими по электронной почте, контактными лицами, назначать встречи, ставить задачи, отслеживать деятельность свою и сотрудников, просматривать совместные документы) и PowerPoint - эти компоненты представляют собой четверку приложений пакета. В Office 2003 Professional к ним добавились система управления базами данных (СУБД) Access, программа для подготовки публикаций Publisher, приложение для создания и заполнения электронных форм InfoPath. Среди дополнительных - для обработки изображений Picture Manager, а также инструменты для сканирования и распознавания текста Document Imaging и Document Scanning. Кроме того, входит поставляемый отдельно редактор Web-страниц FrontPage. Наиболее привлекательной для пользователя особенностью Microsoft Office является полная совместимость его составляющих: данные можно копировать из одного приложения в другое без изменения их структуры и внешнего вида, а также широчайшее распространение и известность.

OpenOffice. Действительно, популярность OpenOffice не сильно уступает решению от Microsoft, причем не только благодаря доступности, но и еще потому, что «открытый» исходный код позволяет видоизменять пакет в соответствии с личными предпочтениями. Так, в русском OpenOffice не просто переведены англоязычные термины — программа практически переписана заново. Современная отечественная версия OpenOffice 2.1 включает в себя шесть отдельных приложений (текстовый процессор Writer, редактор формул Math. Электронные таблицы Calc дополнены конвертером евро, позволяющим автоматически переводить в документах старые национальные валюты стран Евросоюза в общую денежную единицу. Кроме этих составляющих OpenOffice включает в себя мастер презентаций, графический редактор и СУБД. Из всех приложений доступен вывод любого документа в файл формата Adobe Acrobat (*.PDF). Среди плюсов можно отметить такие как доступность, качественная локализация, совместимость с популярными форматами и известный интерфейс. Из минусов – ручное рисование таблиц в текстовом редакторе.

WordPerfect Office. Замечателен тем, что появился примерно в одно и то же время с Microsoft Word, поначалу он по своей популярности даже превосходил конкурента. В современных версиях (наиболее «свежая» — X3) отказаться от поддержки популярных форматов оказалось невозможно. Поэтому при запуске каждого компонента — редактора WordPerfect, электронных таблиц Quattro Pro и мастера презентаций Presentations — производится запрос о запуске режима совместимости с Word, Excel и PowerPoint. Стоит обратить внимание на оригинальный инструмент Perfect Expert (значок «снежинка» в меню), доступный во всех приложениях WordPerfect Office X3. Это своеобразный мастер, шаг за шагом подсказывающий новичку порядок создания того или иного документа.

К плюсам можно отнести оригинальный интерфейс, может вполне использоваться для профессиональной верстки. Минусы – ограниченная совместимость с Microsoft Office и отсутствие полноценной, полностью локализованной версии.

Текстовый процессор работает с многостраничными текстовым документом. Форматирование – набор операций, определяющий внешний вид напечатанного документа. Различают: символьное (к одному символу, так и ко всему тексту) и абзацное (только в пределах 1 абзаца). Абзац – совокупность 1 или более предложений. Стиль – совокупность параметров форматирования параметров (абзаца) документов. Шаблон - это совокупность стилей, пользовательских меню, параметров страницы, настроек приложения и некоторых фрагментов оформления документа (текст, рисунки, таблицы, колонтитулы и др.), сохраненная на диске в виде файла. Шаблон можно рассматривать как метод автоматизации создания документа на основе существующих текстовых заготовок и форматирования. Для текстового процессора MS Word файл шаблона имеет расширение DOT. Использование шаблонов позволяет экономить время и избегать ошибок при создании стандартных документов. Microsoft Word – текстовый процессор, позволяющий создавать документы любой сложности: оформлять их с использованием различных шрифтов, включать в документ рисунки, таблицы, формулы, графики, диаграммы и др. Имеет удобный графический интерфейс и средства автоматизации оформления документов. Щелкнуть по кнопке. 2 способа создания документа: 1. Создать - на Стандартной панели инструментов; 2. Выбрать из меню Файл команду Создать. В первом случае будет создан пустой документ на базе стандартного шаблона, в который можно ввести нужный текст, рисунки или данные таблицы. Во втором случае откроется окно, позволяющее создать документ на базе шаблона (см. раздел шаблоны). Для каждой программы приложения Office существуют собственные шаблоны документов. В Office включено несколько десятков шаблонов для 10 категорий (отчеты, письма и факсы, презентации, шаблоны оформления и др.) Созданный на основе шаблона документ можно редактировать, вводить нужные данные и сохранять с собственным уникальным именем Если приложение не открыто, то документ можно создать и с помощью выбора меню Создать документ Microsoft Office при нажатии кнопки Пуск. При этом доступна панель всех шаблонов для приложений Office.

Программа Microsoft Exel предназначена для работы с таблицами данных, преимущественно числовых. При формировании таблицы выполняют ввод, редактирование, форматирование текстовых и числовых данных, а также формул. Наличие средств автоматизации облегчает эти операции. Рабочее поле Excel – это электронная таблица, состоящая из столбцов и строк. Названия столбцов – буква или две буквы латинского алфавита. Каждая строка таблицы пронумерована. Размер таблицы фиксирован: число столбцов – 16384, строк – 1048576. К средствам автоматизации ввода относятся автозавершение и автозаполнение. Автозавершение. В ходе ввода текста в очередную ячейку программа проверяет соответствие введенных символов строкам, имеющимся в этом столбце выше. Если обнаружено однозначное совпадение, введенный текст автоматически дополняется. Нажатие клавиши Enter подтверждает операцию автозавершения, в противном случае ввод можно продолжать, не обращая внимания на предлагаемый вариант. Автозаполнение константами. В правом нижнем углу рамки ячейки имеется черный квадратик – это маркер автозаполнения. При наведении на него курсор мыши вместо толстого белого креста принимает вид тонкого черного крестика. Перетаскивание маркера заполнения рассматривается как операция «размножения» содержимого ячейки в горизонтальном и вертикальном направлении.

Простейшие базы данных состоят из одной таблицы. В качестве такой базы данных вполне можно использовать списки электронной таблицы Excel. Программа Excel включает набор функций, позволяющих выполнять все основные операции, присущие базам данных. Информация в базе данных состоит из набора записей, каждая из которых содержит один и тот же набор полей. Записи характеризуются порядковыми номерами, а каждое поле имеет заголовок, описывающий его назначение.

Включение режима фильтрации осуществляется командой Данные → Фильтр → Автофильтр. При этом для каждого поля базы данных автоматически создается набор стандартных фильтров, доступных через раскрывающиеся списки.

Система управления базой данных это комплекс программных средств, который предназначен для создания структуры новой базы, редактирования содержимого и визуализации информации, т.е. отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройство вывода или передача по каналам связи. Классификация БД: текстовый; целое число; вещественный; дата, время, дата и время; перечисления E-NUME.

Под базой данных (БД) понимают хранилище структурированных данных, при этом данные должны быть непротиворечивы, минимально избыточны и целостны. Существует три разновидности связей между таблицами базы данных: «один-ко-многим», «один-к-одному»,«многие-ко-многим».

Реляционные БД представляют связанную между собой совокупность таблиц-сущностей базы данных (ТБД). Связь между таблицами может находить свое отражение в структуре данных, а может только подразумеваться, то есть присутствовать на неформализованном уровне.

Microsoft Access – система управления базами данных позволяющая создавать как автономные базы данных для персонального компьютера, так и базы данных для совместного использования в отделе или на целом предприятии. MS Access обеспечивает простые в использовании и управлении решения для совместной обработки информации. Access – это реляционная система управления базами данных (СУБД), входящая в пакет MS Office. Все составляющие базы данных, такие, как таблицы, отчеты, запросы, формы и объекты, в Access хранятся в едином дисковом файле, который имеет расширение .mdb.

Таблицы. Это основные объекты любой базы данных. Именно в них хранятся, во-первых, все данные, имеющиеся в базе, а, во-вторых, структура самой базы (поля, их типы и свойства). Запросы. Это объекты предназначены для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. Формы. Это средства для ввода и просмотра данных. С помощью форм можно закрыть некоторые поля для несанкционированного ввода, можно разместить специальные элементы управления (счетчики, раскрывающиеся списки, переключатели, флажки и пр.) для автоматизации ввода. Отчеты. Предназначены для вывода данных на печатающее устройство. В них приняты специальные меры для группирования выводимых данных и для вывода специальных элементов оформления, характерных для печатных документов (верхний и нижний колонтитулы, номера страниц и т.п.) СУБД представляет несколько средств создания каждого из основных объектов базы. Их можно классифицировать как: ручные (разработка объектов в режиме Конструктора); автоматизированные (разработка с помощью программ-мастеров); автоматические – средства ускоренной разработки простейших объектов. При разработке таблиц и запросов лучше использовать ручные средства – работать в режиме Конструктора. При разработке учебных форм, отчетов, лучше пользоваться автоматизированными средствами, предоставляемыми мастерами.

PROMT – это единая среда переводчика, в которой можно не только переводить, но также и редактировать перевод, работать со словарями для всех языковых направлений одновременно. Эта программа позволяет выполнять как простой и быстрый, так и сложный профессиональный перевод текста, а также выполнять лингвистический анализ перевода, который затем можно использовать для улучшения качества перевода других текстов сходной тематики. PROMT – гибкая система, настраиваемая на перевод конкретного текста. Для этого предусмотрена возможность подключения специализированных предметных словарей, поставляемых компанией ПРОМТ, а также создания собственных пользовательских словарей. Удобным средством настройки системы является также имеющаяся возможность выбора тематики документа, автоматически определяющей, какие словари подключать, какие слова оставить без перевода и как обрабатывать специальные конструкции типа электронных адресов, даты и времени. Широкие возможности повышения качества перевода появляются за счет использования баз переводов Ассоциированной памяти, подключения макросов и настройки алгоритмов перевода.

Шаблон тематики – перевод под конкретную область. Включает в себя словари. Зарезервированное слово – слово, которое не нуждается в переводе. Заменена символов 1 языка другим символом. Алгоритм перевода – правила перевода некоторых языковых конструкций, корректность перевода которых невозможно предусмотреть ни одним из существующих алгоритмов (компьютер с заложенными алгоритмами не в состоянии определить правильный перевод). База ассоциированной памяти – (по совпадению фрагментов – проработали базу – более правильный перевод).

Способы повышения качества перевода:

- грамотно разбить текст на абзацы,

- исправить орфографические ошибки в документе,

- создать шаблон тематики для данной области перевода, Включить в шаблон необходимые специализированные словари,

- создать собственный словарь для перевода некоторых слов и конструкций,

- зарезервировать слова, не нуждающиеся в переводе,

- обозначить слова, которые необходимо транслитировать,

- слова с альтернативным вариантом: выбрать правильный вариант; Меню – вид – отключить варианты; добавить нужный вариант в словарь с единственным переводом.

- указать алгоритмы перевода

- уточнить переводы для конкретного абзаца

- использовать базо-ассоциированную память.

Finereader – технология оптического распознавания текста, предназначена для перевода сканированных изображений в текстовую форму для последующей обработки текстового процессора. При обработке изображений выделяют блоки следующих типов: Зона Распознавания - блок используется для распознавания и автоматического анализа части изображения. После нажатия на кнопку 2-Распознать выделенный блок автоматически анализируется и распознается. Текст - блок используется для обозначения текста. Таблица - этот блок используется для обозначения таблиц или текста, имеющего табличную структуру. При распознавании программа разбивает данный блок на строки и столбцы и формирует табличную структуру. В выходном тексте данный блок передается таблицей. Возможность выделить и отредактировать таблицу вручную.

Картинка - этот блок используется для обозначения картинок. Штрих-код - этот блок используется для распознавания штрих-кодов.

В ABBYY FineReader 8.0 предусмотрено два режима распознавания:

- тщательный. Данный режим пригоден для распознавания как простых, так и к сложных документом, в частности, документов, содержащих текст на цветном фоне, или растровый фон, а также для документов, содержащих таблицы, в том числе таблицы без линий сетки и таблиц с цветными ячейками;

- быстрый. Данный режим рекомендуется для обработки больших объемов документов с простым оформлением и хорошим качеством печати.

Основными параметрами сканирования являются:

- тип изображения - серый, черно-белый или цветной;

- разрешение - используйте 300 dpi для обычных текстов (размер шрифта 10 и более пунктов) и 400-600 dpi для текстов, набранных мелким шрифтом (9 и менее пунктов);

- яркость - в большинстве случаев подходит среднее значение яркости - 50%.

Чтобы установить параметры сканирования:

- (меню Сервис/Опции) щелкните по кнопке Настройки сканера и в открывшемся диалоге Настройки сканера установите нужные опции;

- при сканировании через TWAIN с использованием интерфейса TWAIN-драйвера сканера для установки параметров сканирования используется диалог сканера, который открывается автоматически при нажатии на кнопку 1-Сканировать. Опции для установки параметров сканирования могут называться по-разному, в зависимости от модели сканера.

Необходимо правильно выбрать:

- определиться с оптическим разрешением (300 или 600 точек на дюйм);

- контрастность документа;

- выбор режима сканирования (цветное сканирование увеличивает объем хранимой информации);

- отдельное распознавание рисунков, таблиц, формул.

Программа Visio поддерживает обширный набор шаблонов — блок-схемы бизнес-процессов, схемы сетей, диаграммы рабочих процессов, модели баз данных и диаграммы ПО. Их можно использовать для визуализации и рационализации бизнес-процессов, отслеживания хода работы над проектами и использования ресурсов, оптимизации систем, составления схем организационных структур, карт сетей и планов зданий.

По умолчанию MS Visio предлагает шаблон с набором инструментов для выполнения рутинных операций. Например, категория Building Plan, затем шаблон Electric and Tеcom plan, появиться предварительный шаблон эскиза. В результате будет создан новый документ с 3 панелями заготовок Shapes:

Walls. Shell and Structure.

На панели Shapes есть заготовка для прорисовки дверей Door, окон Window, прорисовки проемов Opening, Space (измерение площади). Если необходимо выбрать точные геометрические размеры можно задавать с помощью инструмента Size & Position. С помощью инструмента Controller Dimension можно контролировать размеры объектов, намечая расстояние между ними, прикидывать положение между направляющих. С помощью инструмента Distribute (распределение элементов)

В настоящее время принято пользоваться терминами компьютерная графика (КГ) и компьютерная анимация (КА). Понятие компьютерная графика включает все виды работ со статическими изображениями, компьютерная анимация имеет дело с динамически изменяющимися изображениями.

Компьютерная графика - ввод, вывод, отображение, преобразование и редактирование графических объектов под управлением ЭВМ.

Компьютерная анимация - "оживление" изображений на экране дисплея, синтез динамических изображений на компьютере.

По своей структуре изображения могут быть растровыми и векторными. При считывании сканер разбивает изображение на множество мелких элементов (пикселей) и формирует из них растровую картинку. Цвет каждого пикселя записывается в память компьютера при помощи определенного количества битов. Пиксель представляет собой наименьший адресуемый элемент растрового изображения. Чем больше количество пикселей в изображении, тем лучше его разрешение на экране и на печати. К существенным недостаткам растровой графики явл-ся значительный объем массивов данных, которые надо хранить и обрабатывать, а также сложность масштабирования растровых изображений.

Векторное представление заключается в описании элементов изображения математическими кривыми с указанием их цветов и заполненности.

Форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый или векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия).

Файлы *.bmp , *.tif , *psd, *.gif , *.png , *.jpg и др. соответствуют форматам растровых графических файлов.

Файлы *.wmf , *.eps , *.cdr, *.ai и др. соответствуют форматам векторных графических файлов.

Для обработки изображений на компьютере используются специальные программы — графические редакторы. Графический редактор — это программа создания, редактирования и просмотра графических изображений. Графические редакторы можно разделить на две категории:

- растровые графические редакторы: они являются наилучшим средством обработки фотографий и рисунков, поскольку растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи градаций цветов и полутонов (Paint, Adobe Photoshop, CorelPhoto-Paint).

- векторные графические редакторы, изображения которых являются оптимальным средством для хранения высокоточных графических объектов (чертежи, схемы и т. д.), для которых имеет значение наличие четких и ясных контуров (графический редактор, встроенный в текстовый редактор Word, CorelDRAW, Adobe Illustrator).

Доистоинством векторной графики является то, что файлы, хранящие векторные графические изображения, имеют сравнительно небольшой объем. Важно также, что векторные графические изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества.

Графические редакторы имеют набор инструментов для создания или рисования:

• прямой линии, кривой, прямоугольника, эллипса, многоугольника и т.д.;
• выполнения различных операции: копирование, перемещение, удаление, поворот, изменение размеров и т. Д.;
• редактирования простейших графических объектов: стирать его части, изменять цвета и т. д.;
• добавления в рисунок текста и форматирование его;
• масштабирующие инструменты дают возможность увеличивать или уменьшать масштаб представления объекта на экране, не влияя при этом на его реальные размеры.

Пакет MATLAB

фирмы “The MathWorks Inc” (USA).

Система MATLAB предназначена для выполнения инженерных и научных расчетов и высококачественной визуализации получаемых результатов. Эта система применяется в математике, вычислительном эксперименте, имитационном моделировании.

В пакет входит множество хорошо проверенных численных методов (решателей), операторы графического представления результатов, средства создания диалогов. Отличительной особенностью является матричное представление данных и большие возможности матричных операций над данными. Используя пакет MATLAB можно как из кубиков построить довольно сложную математическую модель, или написать свою программу Используя SIMULINK и технологию визуального моделирования составить имитационную модель или систему автоматического регулирования. Сегодня MATLAB используется во множестве областей, среди которых обработка сигналов и изображений, проектирование систем управления, финансовые расчеты и медицинские исследования.

Пакет MATHCAD

фирма “MathSoft Inc.” (USA).

MATHCAD — универсальный математический пакет, предназначенный для выполнения инженерных и научных расчетов.

В настоящее время существуют версии MATHCAD 8.0 и MATHCAD 2000, обладающей еще большими возможностями.

Черты:вычисление с произвольной точностью, работа с различными типами данных (комплексные, векторы, матрицы), использование библиотеки математических функций (которая может быть дополнена программами на ФОРТРАНе).

Пакет объединяет в себе: редактор математических формул, интерпретатор для вычислений, библиотеку математических функций, процессор символьных преобразований, текстовый редактор, графические средства представления результатов. Пакет MATHCAD относится к интегрированным пакетам, т.е. позволяет не только произвести вычисления, но и получить документ - итоговый отчет с комментариями, формулами, таблицами и графиками. Положительные качества открытость - все приведенное в документе может быть воспроизведено, а интеграция в одном документе исходных данных, метода решения и результатов позволяет сохранить настройки для решения подобных задач.

Пакет STATISTICA

Во многих естественнонаучных областях статистические методы были и остаются важной составной частью процедуры обработки результатов измерений. Современные программы для статистической обработки данных позволяют применять сложные современные методы анализа даже в тех областях, где ранее такие исследования были чрезвычайно трудоемкими и, следовательно, проводились достаточно редко. Система STATISTICA может служить не только эффективным инструментом для научных исследований, но и чрезвычайно удобной средой для обучения методам статистического анализа.

Система Mathematica.

Концепция системы Mathematica заключается в создании единой программы, которая могла бы согласованно выполнять самые разные виды вычислений. Mathematica используется сегодня во всех науках — естественных, биологических, социальных и других. Большая часть пользователей системы Mathematica состоит из профессиональных исследователей и инженеров.

MAPLE V – система символьных преобразований (частично входит в MATHCAD),

Графические пакеты

Графические пакеты предназначены для визуализации результатов расчетов. В качестве наиболее известных назовем следующие продукты компании Golden Software:

Surfer 7.0 – для построения пространственных поверхностей, линий уровня и карт;

Grapher 2 – для построения двумерных графиков,

MapViewer 3.0 Didger 2.0

Основные характеристики вычислительных систем

Появление любого нового направления в вычислительной технике определяется требованиями компьютерного рынка. Поэтому у разработчиков компьютеров нет одной основной цели, одна из которых повышение основных характеристик:

- отношение стоимость/производительность;

- надежность и отказоустойчивость;

- масштабируемость;

- совместимость и мобильность программного обеспечения.

Большая универсальная вычислительная машина (мейнфрейм) или суперкомпьютер стоят дорого. Для достижения поставленных целей при проектировании высокопроизводительных конструкций приходится игнорировать стоимостные характеристики. Суперкомпьютеры фирмы Cray Research и высокопроизводительные мейнфреймы компании IBM относятся именно к этой категории компьютеров. Другим крайним примером может служить низкостоимостная конструкция, где производительность принесена в жертву для достижения низкой стоимости. К этому направлению относятся персональные компьютеры различных клонов IBM PC. Между этими двумя крайними направлениями находятся конструкции, основанные на отношении стоимость/производительность, в которых разработчики находят баланс между стоимостными параметрами и производительностью. Типичными примерами такого рода компьютеров являются миникомпьютеры и рабочие станции.

Для сравнения различных компьютеров между собой обычно используются стандартные методики измерения производительности. Эти методики позволяют разработчикам и пользователям использовать полученные в результате испытаний количественные показатели для оценки тех или иных технических решений, и в конце концов именно производительность и стоимость дают пользователю рациональную основу для решения вопроса, какой компьютер выбрать.

Важнейшей характеристикой вычислительных систем является надежность.

Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Отказоустойчивость - это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей, как логической машине, возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения.

Направления, связанные с предотвращением неисправностей и с отказоустойчивостью, - основные в проблеме надежности. Концепции параллельности и отказоустойчивости вычислительных систем естественным образом связаны между собой, поскольку в обоих случаях требуются дополнительные функциональные компоненты. Поэтому, собственно, на параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности. Структура многопроцессорных и многомашинных систем приспособлена к автоматической реконфигурации и обеспечивает возможность продолжения работы системы после возникновения неисправностей.

Понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.

Масштабируемость представляет собой возможность наращивания числа и мощности процессоров, объемов оперативной и внешней памяти и других ресурсов вычислительной системы. Масштабируемость должна обеспечиваться архитектурой и конструкцией компьютера, а также соответствующими средствами программного обеспечения.

Добавление каждого нового процессора в действительно масштабируемой системе должно давать прогнозируемое увеличение производительности и пропускной способности при приемлемых затратах. Одной из основных задач при построении масштабируемых систем является минимизация стоимости расширения компьютера и упрощение планирования. В идеале добавление процессоров к системе должно приводить к линейному росту ее производительности. Однако это не всегда так. Потери производительности могут возникать, например, при недостаточной пропускной способности шин из-за возрастания трафика между процессорами и основной памятью, а также между памятью и устройствами ввода/вывода. В действительности реальное увеличение производительности трудно оценить заранее, поскольку оно в значительной степени зависит от динамики поведения прикладных задач.

Возможность масштабирования системы определяется не только архитектурой аппаратных средств, но зависит от заложенных свойств программного обеспечения.

Масштабируемость программного обеспечения затрагивает все его уровни от простых механизмов передачи сообщений до работы с такими сложными объектами как мониторы транзакций и вся среда прикладной системы. В частности, программное обеспечение должно минимизировать трафик межпроцессорного обмена, который может препятствовать линейному росту производительности системы. Аппаратные средства (процессоры, шины и устройства ввода/вывода) являются только частью масштабируемой архитектуры, на которой программное обеспечение может обеспечить предсказуемый рост производительности. Важно понимать, что простой переход, например, на более мощный процессор может привести к перегрузке других компонентов системы. Это означает, что действительно масштабируемая система должна быть сбалансирована по всем параметрам.

Концепция программной совместимости впервые в широких масштабах была применена разработчиками системы IBM/360. Основная задача при проектировании всего ряда моделей этой системы заключалась в создании такой архитектуры, которая была бы одинаковой с точки зрения пользователя для всех моделей системы независимо от цены и производительности каждой из них. Огромные преимущества такого подхода, позволяющего сохранять существующий задел программного обеспечения при переходе на новые (как правило, более производительные) модели были быстро оценены как производителями компьютеров, так и пользователями и начиная с этого времени практически все фирмы-поставщики компьютерного оборудования взяли на вооружение эти принципы, поставляя серии совместимых компьютеров. Следует заметить, что со временем даже самая передовая архитектура неизбежно устаревает и возникает потребность внесения радикальных изменений архитектуру и способы организации вычислительных систем.

В настоящее время одним из наиболее важных факторов, определяющих современные тенденции в развитии информационных технологий, является ориентация компаний-поставщиков компьютерного оборудования на рынок прикладных программных средств. Это объясняется прежде всего тем, что для конечного пользователя в конце концов важно программное обеспечение, позволяющее решить его задачи, а не выбор той или иной аппаратной платформы.

Переход от однородных сетей программно совместимых компьютеров к построению неоднородных сетей, включающих компьютеры разных фирм-производителей, в корне изменил и точку зрения на саму сеть: из сравнительно простого средства обмена информацией она превратилась в средство интеграции отдельных ресурсов - мощную распределенную вычислительную систему, каждый элемент которой (сервер или рабочая станция) лучше всего соответствует требованиям конкретной прикладной задачи.

Этот переход выдвинул ряд новых требований. Прежде всего такая вычислительная среда должна позволять гибко менять количество и состав аппаратных средств и программного обеспечения в соответствии с меняющимися требованиями решаемых задач. Во-вторых, она должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах, т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения. В третьих, эта среда должна гарантировать возможность применения одних и тех же человеко-машинных интерфейсов на всех компьютерах, входящих в неоднородную сеть. В условиях жесткой конкуренции производителей аппаратных платформ и программного обеспечения сформировалась концепция открытых систем, представляющая собой совокупность стандартов на различные компоненты вычислительной среды, предназначенных для обеспечения мобильности программных средств в рамках неоднородной, распределенной вычислительной системы.

Одним из вариантов моделей открытой среды является модель OSE (Open System Environment), предложенная комитетом IEEE POSIX. На основе этой модели национальный институт стандартов и технологии США выпустил документ "Application Portability Profile (APP). The U.S. Government's Open System Environment Profile OSE/1 Version 2.0", который определяет рекомендуемые для федеральных учреждений США спецификации в области информационных технологий, обеспечивающие мобильность системного и прикладного программного обеспечения.

Все ведущие производители компьютеров и программного обеспечения в США в настоящее время придерживаются требований этого документа.

Понятие об информационном и математическом обеспечении вычислительных систем

Наряду с аппаратным и программным обеспечением средств вычислительной техники в некоторых случаях целесообразно рассматривать информационное обеспечение, под которым понимают совокупность программ и предварительно подготовленных данных, необходимых для работы этих программ.

Рассмотрим, например, систему автоматической проверки орфографии в редактируемом тексте. Ее работа заключается в том, что лексические единицы исходного текста сравниваются с заранее заготовленным эталонным массивом данных (словарем). В данном случае для успешной работы системы необходимо иметь кроме аппаратного и программного обеспечения специальные наборы словарей, подключаемые извне. Это пример информационного обеспечения вычислительной техники.

В специализированных компьютерных системах (бортовых компьютерах автомобилей, судов, ракет, самолетов, космических летательных аппаратов и т. п.) совокупность программного и информационного обеспечения называют математическим обеспечением. Как правило, оно “жестко” записывается в микросхемы ПЗУ и может быть изменено только путем замены ПЗУ или его перепрограммирования на специальном оборудовании.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Повышение производительности ВС классической организации сдерживалась ограниченными возможностями элементной базы.

ЭВМ пятого поколения предполагает создание параллельных систем, имеющих их отличную от представленной выше структуру. Основой таких систем является большое количество элементарных процессоров, которые могут работать параллельно в различном сочетании. Подобные структуры получили название потоковых. Такое название связано с наличием потока команд - последовательности команд, выполняемых ВС, и потока данных - последовательности данных, обрабатываемых под управлением потока команд.

Отдельные ЭВМ включаются в ВС без проводов (с помощью радиоволн), что значительно расширило возможности их использования.

Модели машин пятого поколения ориентированы на потоковую архитектуру, на реализацию интеллектуального человеко-машинного интерфейса, обеспечивающего не только системное решение задач, но и способность машины к логическому мышлению, к самообучению, ассоциативной обработке информации и получению логических выводов. Предполагается, что общение человека с ЭВМ будет осуществляться на естественном языке, в т.ч. в речевой форме.

Таким образом, современные тенденции развития ВС приводит к коренной перестройке технологии производства практически во всех отраслях промышленности, коммерческой и финансово-кредитной деятельности и, как следствие, к повышению производительности и улучшению условий труда людей. Именно поэтому современный специалист должен владеть теоретическими знаниями в области информатики и практическими навыками использования вычислительной техники, систем связи и передачи информации, знать основы новых информационных технологий, уметь оценивать точность и полноту информации, влияющей на принятие управленческих решений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеев А.П. Информатика 2001.- М.: Солон-Р, 2001. - 346с.: ил.

2. Макарова Н.В. Информатика. - М.: Финансы и статистика, 1997. - 768 с.: ил.

3. Острейковский В.А. Информатика: Учебник для вузов. - М.: "Высшая школа ", 1999. - 511с.: ил.

4. Практикум по экономической информатике. Под ред. Е.Л. Шумерова, Н.А. Тимаковой, Е.А. Мамонтовой. - М.: Изд-во "Перспектива ", 2000. - 300 с.

5. Экономическая информатика и вычислительная техника.

Под ред. В.П. Косарева, А.Ю. Королева. - М.: Финансы и статистика, 1996. - 336 с.: ил.