Информац. технологии. Вычислит. техника, связь

ÏÐÎÔÈËÜÍÎÅ ÎÁÓ×ÅÍÈÅ ØÊÎËÜÍÈÊÎÂ Å. Â. ÌÈÕÅÅÂÀ, À. Í. ÃÅÐÀÑÈÌÎÂ ÈÍÔÎÐÌÀÖÈÎÍÍÛÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ. ÂÛ×ÈÑËÈÒÅËÜÍÀß ÒÅÕÍÈÊÀ. ÑÂßÇÜ...

Author: Михеева Е.В. | Герасимов А.Н.

9 downloads 231 Views 277KB Size Report

This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form

DOWNLOAD PDF

ÏÐÎÔÈËÜÍÎÅ ÎÁÓ×ÅÍÈÅ ØÊÎËÜÍÈÊÎÂ

Å. Â. ÌÈÕÅÅÂÀ, À. Í. ÃÅÐÀÑÈÌÎÂ

ÈÍÔÎÐÌÀÖÈÎÍÍÛÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ. ÂÛ×ÈÑËÈÒÅËÜÍÀß ÒÅÕÍÈÊÀ. ÑÂßÇÜ Äîïóùåíî Ìèíèñòåðñòâîì îáðàçîâàíèÿ Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè â êà÷åñòâå ó÷åáíîãî ïîñîáèÿ äëÿ ïðîôèëüíîé è ïðîôåññèîíàëüíîé îðèåíòàöèè ó÷àùèõñÿ 9 11-õ êëàññîâ îáðàçîâàòåëüíûõ ó÷ðåæäåíèé îáùåãî ñðåäíåãî îáðàçîâàíèÿ, à òàêæå äëÿ ïðîôåññèîíàëüíîé îðèåíòàöèè ó÷àùèõñÿ ó÷ðåæäåíèé íà÷àëüíîãî ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ

Ìîñêâà 2005

УДК 681.518(075.3) ББК 32.81я721 М695 Серия «Твоя профессия» Рецензент — зам. директора Института туризма и гостеприимства (филиал МГУС), канд. техн. наук, доцент Е. В. Субботина

М695

Михеева Е.В. Информационные технологии. Вычислительная техни ка. Связь: Учеб. пособие для учащихся 9 —11 классов / Е. В. Михеева, А. Н. Герасимов. — М.: Издательский центр «Академия», 2005. — 288 с. ISBN 5769517948 В популярной форме рассказано об основных профессиях, тес но связанных с использованием информационных технологий. Рас смотрены перспективы распространения информационных техно логий и систем в различные сферы деятельности человека. Пред ставлены основные образовательные учреждения начального про фессионального, среднего специального и высшего образования для подготовки специалистов данного профиля; тенденции и перспек тивы оплаты труда специалистовз на различных предприятиях по информации кадровых агентств. Для профессиональной ориентации учащихся старших классов.

УДК 681.518(075.3) ББК 32.81я721 Оригиналмакет данного издания является собственностью Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом без согласия правообладателя запрещается

ISBN 5769517948

© Михеева Е. В., Герасимов А. Н., 2005 © Образовательноиздательский центр «Академия», 2005 © Оформление. Издательский центр «Академия», 2005

ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ....................................................................... 3 Введение ............................................................................ 6 Глава 1 Информационные технологии и ИТпрофессии. Основные понятия профессии и элементы информационных технологий 1.1. История эволюции информационных технологий. Кто придумал принцип устройства компьютера? ............... 8 1.2. Основные термины и понятия информационных технологий .................................................................. 14 1.2.1. Информационные технологии и информационные системы .................................... 14 1.2.2. Состав и классификация информационных технологий ........................................................... 18 1.3. Информационные технологии: области применения, профессии и перспективы развития ................................ 20 1.3.1. Где применяются информационные технологии? ....... 21 1.3.2. ИТпрофессии: общая характеристика и особенности ........................................................ 22 1.3.3. Перспективы развития информационных технологий ........................................................... 28 Глава 2 Техническое обеспечение и ИТспециалисты по производству, эксплуатации и обслуживанию вычислительной техники и средств связи 2.1. Элементная база информационных технологий ................. 32 2.1.1. Intel — кузница микропроцессоров .......................... 34 2.1.2. Технология изготовления микропроцессоров ............. 36 2.1.3. Основы «чистой технологии» .................................. 39

283 2.2. Основные типы современных компьютеров. Их производство, эксплуатация и обслуживание .............. 40 2.2.1. Суперкомпьютеры ................................................. 41 2.2.2. МиниЭВМ ............................................................ 42 2.2.3. Специализированные персональные компьютеры ...... 42 2.2.4. Универсальные настольные компьютеры .................. 43 2.2.5. Карманные персональные компьютеры, или Pocket PC ........................................................ 47 2.2.6. Компьютерытелефоны ........................................... 49 2.2.7. Надеваемые персональные компьютеры .................... 50 2.2.8. Блокнотные компьютеры ........................................ 50 2.2.9. Персональные компьютеры для «цифрового» дома ..... 51 2.3. Периферийное компьютерное оборудование ..................... 52 2.3.1. Видеосистемы ....................................................... 52 2.3.2. Печатающие устройства ......................................... 56 2.3.3. Сканеры ............................................................... 62 2.3.4. Многофункциональные периферийные устройства ..... 64 2.3.5. Устройства защиты электропитания ........................ 65 2.4. Hardwareспециалисты — технические ИТспециалисты ... 66 2.4.1. Технические ИТспециалисты — порождение «цифрового» века .................................................. 66 2.4.2. Что должен уметь технический ИТспециалист? ........ 73 2.4.3. Начальная профессиональная подготовка Нardware специалистов ........................................................ 76 2.4.4. Подготовка Hardwareспециалистов со средним профессиональным и высшим образованием .............. 79 2.4.5. Данные кадровых агентств по вакансиям Hardware специалистов ........................................................ 81 Глава 3 Программное обеспечение и ИТспециалисты по программному обеспечению вычислительной техники и автоматизированных систем 3.1. Назначение и классификация программного обеспечения .... 84 3.1.1. Системное программное обеспечение ........................ 87 3.1.2. Инструментальное программное обеспечение ............. 90 3.1.3. Прикладное программное обеспечение ...................... 92 3.2. Использование прикладных программ в различных областях человеческой деятельности ............................. 107 3.3. Softwareспециалисты — профессионалы по программному обеспечению ..................................... 111 3.3.1. Быть программистом — это престижно? .................. 113 3.3.2. Прикладные программисты .................................. 114

284 3.3.3. Разработчики крупных приложений на основе СУБД ................................................................. 115 3.3.4. Специалисты по защите информации ..................... 115 3.4. Подготовка Softwareспециалистов со средним профессиональным и высшим образованием .................. 116 3.5. Данные кадровых агентств по вакансиям Software специалистов ............................................................. 117 Глава 4 Специалисты по применению офисных информационных технологий и обслуживанию систем связи 4.1. Офисные информационные технологии ......................... 120 4.2. Средства коммуникации и связи ................................... 121 4.2.1. Способы передачи информации .............................. 121 4.2.2. Телефонная связь, компьютерная телефония, факсимильная и видеосвязь .................................. 126 4.2.3. Радиотелефонные системы связи ........................... 133 4.3. Копировальномножительные средства ......................... 139 4.4. Средства демонстрации и отображения .......................... 141 4.4.1. Демонстрационная техника .................................. 142 4.4.2. Цифровые камеры ............................................... 145 4.5. Оборудование для уничтожения документов .................. 146 4.6. Офисные ИТспециалисты и их трудоустройство ............. 147 4.6.1. Характер труда специалистов в современном офисе ................................................................. 147 4.6.2. Данные кадровых агентств по вакансиям офисных специалистов ...................................................... 152 Глава 5 ИТспециалисты в области управления и финансов 5.1. Информационные технологии для автоматизации сферы управления ........................... 154 5.1.1. Программы для управления проектами ................... 155 5.1.2. Информационные технологии для бухгалтера и финансиста ....................................................... 157 5.1.3. Программы для анализа финансового состояния предприятия ....................................................... 161 5.1.4. Прикладные программные пакеты финансового менеджмента ....................................................... 162 5.1.5. Компьютерные справочные правовые системы ......... 164 5.2. ИТспециалисты в управлении предприятием ................. 166 5.2.1. Проектные аналитики .......................................... 166 5.2.2. Проектные менеджеры ......................................... 167

285 5.2.3. Топменеджеры в области информационных технологий ......................................................... 167 5.3. Данные кадровых агентств по вакансиям ИТспециалистов ........................................................ 168 Глава 6 ИТспециалисты по сетевому объединению компьютерных систем, локальным и глобальным сетям 6.1. Компьютерные сети и их виды ...................................... 170 6.2. Всемирная сеть Интернет ............................................. 176 6.2.1. Структура сети Интернет ...................................... 177 6.2.2. Программные средства коммуникаций ................... 178 6.2.3. Основные сервисы в сети Интернет ......................... 179 6.2.4. Адресация в сети Интернет ................................... 183 6.3. Сетевые ИТспециалисты ............................................. 185 6.3.1. ИТспециалисты по сетевому объединению компьютеров ....................................................... 185 6.3.2. Данные кадровых агентств по вакансиям сетевых ИТспециалистов ..................................... 193 Глава 7 Как получить ИТобразование и стать ИТспециалистом 7.1. Основные способы получения ИТспециальностей ..................................................... 196 7.1.1. Пути получения ИТспециальностей ...................... 197 7.1.2. Традиционное обучение в учебных заведениях ......... 201 7.1.3. Авторизованное обучение и сертифицирование ИТспециалистов ................................................. 223 7.1.4. ИТтехнологии в дистанционном образовании ......... 240 7.2. Некоторые учебные заведения по подготовке ИТспециалистов ........................................................ 247 7.3. Профильное обучение информатике и информационным технологиям в старших классах школы ......................... 263 Заключение ..................................................................... 268 Приложение 1. Словарь терминов информационных технологий и телекоммуникаций ........................................ 270 Приложение 2. Используемые в учебном пособии материалы Webресурсов и полезные ссылки в Интернете ...................... 276 Список литературы ........................................................... 280

Кто владеет информацией, тот владеет миром.

ПРЕДИСЛОВИЕ О чем эта книга? Ответ прост и заключается в названии самой книги — об информационных технологиях (ИТ) и свя занных с ними новых специальностях, рожденных новым недавно начавшимся XXI «цифровым» веком. Авторы — практики и профессиональные преподаватели, имеющие большой опыт работы с информационными техно логиями, постарались сделать книгу информативной и не скучной. В книге семь глав. Читатель может открыть любую инте ресующую его главу и ознакомиться с материалом. Несколь ко слов о том, что вы найдете в отдельных главах книги. Книга начинается с истории эволюции информационных технологий. В гл. 1 введены понятия информации, информатизации, информационной среды и информационных технологий, рас смотрены основные термины и понятия информационных технологий. Рассмотрены области применения и перспективы разви тия ИТ. Даны общая характеристика и особенности ИТпро фессий. Гл. 2 посвящена технической базе (Hardware) и специали стам, ее обслуживающим. Знакомство с Hardware начинает ся с элементной базы информационных технологий и фирмы Intel — кузницы микропроцессоров. Также рассмотрены ос новные типы современных компьютеров: от суперкомпь ютерных систем до карманных компьютеров — и перифе рийное оборудование: от мониторов и печатающих устройств до источников бесперебойного питания.

4

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА. СВЯЗЬ

В гл. 3 показано, что без программного обеспечения ин формационных технологий (Software) и ИТспециалистов по программному обеспечению (Softwareспециалистов) невоз можно нормальное и эффективное функционирование ин формационных технологий. Рассмотрены назначение и классификация программно го обеспечения, дан общий обзор состава прикладного программного обеспечения и исследовано использование прикладных программ в различных областях человеческой деятельности. Гл. 4 посвящена коммуникациям, средствам связи и орг техники, а также применению офисных информационных технологий. Описаны современные средства коммуникации и связи, способы передачи информации, классификация ка налов связи, телефонная связь, компьютерная телефония и факсовая связь, а также радиотелефонная связь: системы со товой, транкинговой связи и др. Особое внимание уделено средствам оргтехники: копиро вальномножительным средствам, средствам отображения информации, слайдпроекторам, аппаратам для уничтоже ния документов. В гл. 5 представлены материалы по информационным тех нологиям для автоматизации сферы управления: программы для управления проектами, системы автоматизации бухгал терского учета, программы анализа финансового состояния предприятия и финансового менеджмента, компьютерные правовые справочные системы Подобраны материалы по ИТспециалистам для управле ния (проектные аналитики, проектные менеджеры, топме неджеры в области информационных технологий), а также представлены данные кадровых агентств по вакансиям ИТ специалистов. Гл. 6 интересна всем, кто собирается работать с компь ютерными сетями — локальными и глобальными. А кто сей час не пользуется всемирной сетью Интернет? Едва ли най дется в наше время человек, который хоть раз не бродил по «всемирной паутине» и не пользовался сервисами Интернета. В этой главе рассмотрены следующие вопросы: назначе ние и типы компьютерных сетей, среда передачи данных, се тевые топологии, протоколы сетевого взаимодействия, а так

ПРЕДИСЛОВИЕ

же глобальная сеть Интернет и ее основные службы (элект ронная почта, гипертекстовая система WWW, сетевые ново сти Usenet, FTP — передача данных, видеоконференции Telnet). Представлен обзор сетевых ИТспециалистов и дан ные кадровых агентств по вакансиям сетевых ИТспециали стов. Гл. 7 посвящена вопросам получения специальностей про филя информационных технологий. Подобраны материалы по основным способам получения ИТпрофессий, рассказа но о традиционном обучении в учебных заведениях России и за рубежом, а также об авторизованном обучении и серти фицировании ИТспециалистов. Представлены материалы о нетрадиционных путях получения ИТобразования, таких как дистанционное обучение. Приведен перечень основных учебных заведений по подготовке ИТспециалистов. Каждая глава начинается с вопросов, подготавливающих читателя к восприятию материала. Это позволяет понять круг рассматриваемых вопросов и повышает эффективность работы читателя с книгой. Той же цели служат списки ли тературы и полезных ссылок в Интернете, где можно полу чить дополнительные сведения по отдельным разделам. В книге приведены краткие биографии выдающихся лю дей в области информационных технологий, чей жизненный путь, способы получения образования и личные достижения могут служить примером и иллюстрацией того, как можно честным трудом достичь технических, информационных и финансовых высот. Так кто же такие ИТспециалисты, какие существуют ИТ специальности, престижны ли эти профессии и как стать специалистом информационных технологий? Ответы на эти вопросы авторы и постарались дать в этой книге. Авторы надеются, что эта книга поможет вам определить ся в выборе профессии, которая в будущем позволит вам со стояться как личности и специалисту, а также поможет до биться морального и материального благополучия.

5

Великое искусство научиться многому — браться за немногое. Джон Локк, английский философ

ВВЕДЕНИЕ В этой книге мы, как герои романа О. Генри «Короли и ка пуста», поговорим о самых разных вещах, которые объеди няются одной большой, несомненно актуальной для нашего времени темой: информационные технологии (Information Technologies, IT—ИТ) в различных сферах человеческой деятельности. Часто работников, связанных с применени ем информационных технологий, называют ИТспециали стами. Выбирая профессию, должность и место работы, необхо димо задать себе ряд вопросов: «Что мне предстоит делать? Каковы перспективы выбранной профессии? Подходит ли это мне, моему характеру, темпераменту?». И не менее важ но подумать: «А подхожу ли я для этой работы?». Эта книга поможет вам ответить на подобные вопросы в применении к информационным технологиям. Специальности отраслей человеческой деятельности, свя занные с информационными технологиями, вычислитель ной техникой и средствами коммуникации занимают особое место в перечне перспективных специальностей нашего вре мени. Эти отрасли кардинальным образом изменили совре менный мир и продолжают играть основополагающую роль в его дальнейшем преобразовании. Человечество уже не может обойтись без информационных технологий и компьютеров, и люди, в них разбирающиеся, — везде нарасхват. Если перефразировать крылатую фразу И. Ильфа и Е. Петрова, то можно сказать: «Компьютер — это не роскошь, а средство карьерного роста и продвижения по службе».

ВВЕДЕНИЕ

Создание персонального компьютера стало революцион ным прорывом на фронте развития информационных техно логий. Использование компьютера дает удивительно точный и своевременный ответ на потребности человеческого обще ства к доступу к информации и системам связи. Начиная разговор о выборе профессиональной деятельно сти специалиста информационных технологий, следует прежде всего точно усвоить, а что же понимают под инфор мационными технологиями. В основе современных инфор мационных технологий лежит использование новейших ап паратных средств (компьютеров и связанных с ними уст ройств) и программного обеспечения. Независимо от того, как мы относимся к персональному компьютеру, сейчас это — фундамент современных инфор мационных технологий. Сегодня компьютер — и помощник в нашем бизнесе, и источник свежих новостей из «всемир ной паутины» — сети Интернет, и средство мобильной свя зи, позволяющее с помощью электронной почты и других сервисов Сети быстро передавать и получать информацию. Число людей, которым компьютер и мобильные средства связи необходимы круглосуточно, с каждым годом неуклон но возрастает. Современному финансисту и бизнесмену они необходимы уже не только на работе и дома, но и в деловых поездках, и на отдыхе. И нам уже иногда кажется, что так было и будет всегда.

7

1

ГЛАВА

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ИТПРОФЕССИИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОФЕССИИ И ЭЛЕМЕНТЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Какой путь прошла вычислительная техника и информационные технологии в своем развитии? • Информационные технологии — что это такое? • Кого называют ИТ#специалистами? • В каких областях ши# роко применяются информационные технологии? • Каковы перспек# тивы информационных технологий в XXI веке?

1.1. ИСТОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. КТО ПРИДУМАЛ ПРИНЦИП УСТРОЙСТВА КОМПЬЮТЕРА? Основные устройства, которые должны входить в состав вычислительной машины были определены в начале XIX ве ка английским ученым Чарльзом Бэббиджем: • «склад» для хранения цифровой информации (в совре менных ЭВМ это запоминающее устройство); • устройство, осуществляющее операции над числами, взя тыми со «склада». Бэббидж называл такое устройство «мель ницей» (в современных ЭВМ это арифметическое устройство); • устройство для управления последовательностью выпол нения операций, передачей чисел со «склада» на «мельни цу» и обратно, т. е. устройство управления;

ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ИТПРОФЕССИИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ… • устройство для ввода исходных данных и показа резуль татов, т. е. устройство вводавывода. Устройства, принцип действия которых изложен более 150 лет назад, полностью реализованы в современных ЭВМ. Для XIX века эти изобретения оказались преждевременны ми. Бэббидж сделал попытку создать машину такого типа на основе механического арифмометра, но ее конструкция ока залась очень дорогостоящей и работы по изготовлению ма шины закончить не удалось. Только в 1906 году его сын вы полнил демонстрационные модели некоторых частей маши ны. Если бы аналитическая машина была завершена, то, по оценкам Бэббиджа, на сложение и вычитание потребовалось бы 2 с, а на умножение и деление — 1 мин. История развития способов обработки информации чело веком насчитывает много веков. В глубокой древности по требность в счете возникла вместе с появлением и развити ем примитивной экономики, сельского хозяйства, морепла вания, начальных стадий точных наук. В развитии информационных технологий можно просле дить несколько этапов. До второй половины XIX века основными инструментами сбора, обработки и хранения информации служили бумага, чернила, перо и простейшие приборы счета, а курьерская и почтовая связь были основными средствами связи. Поэтому этот этап можно назвать этапом ручной технологии обработ ки информации. У современных средств обработки информации было множество «предков». Отметим лишь несколько: ручные приспособления (абак, счеты); механические устройства аналогового типа, такие как логарифмическая линейка; механические счетные цифровые устройства (арифмо метры). Приборы для измерения времени и устройства для вы числений решают сходные задачи счета, поэтому именно механикичасовщики были первыми «робототехниками». В ХVIII веке были изобретены «модули» механических дискретных вычислительных устройств: арифмометры, перфораторы, табуляторы. К дальним предкам ЭВМ можно отнести и ткацкий ста нок, ведь это сложное механическое устройство осуществля

9

10


ло циклическую работу, как бы выполняя определенную программу. Более того, это устройство — перепрограммиру емое, ведь его можно настроить на другой узор и другой тип пряжи. А смена узора в ткацком станке производилась с помощью своеобразных перфокарт. Изобретение пишущей машинки и арифмометра в XIX ве ке существенно изменило приемы обработки информации и дало начало этапу механической технологии. Далее наступил электромеханический этап. В 1831 году Джозеф Генри (США) и Сальваторе Дель Негро (Италия) создали электромагнитное реле, а в 1887 году пробивка на железнодорожном транспорте проездных билетов компо стером натолкнула американского изобретателя и промыш ленника Германа Холлерита на изобретение электромеха нического табулятора с вводом чисел с помощью перфо карт. С помощью табуляторов Холлерита проводилась первая Всероссийская перепись населения в 1897 году. Изобрета тель табулятора тогда специально приезжал в СанктПетер бург. Примерно с того же времени табуляторы и другие со путствующие им устройства стали широко применяться в бухгалтерском учете. Общее число счетноаналитических комплексов, установ ленных в США и других странах, к 1930 году достигло 6 — 8 тысяч штук, и это, естественно, потребовало развития ин дустрии для изготовления подобных устройств. В 1931 году американская фирма IBM начала выпуск табуляторов, при способленных для выполнения операций умножения, а в 1934 году — алфавитноцифровых табуляторов. На основе табуляторов в середине 1930х годов создается прообраз первой локальной вычислительной сети. В Питс бурге (США) в универмаге была установлена система, состо ящая из 250 терминалов, соединенных телефонными лини ями с 20 табуляторами и 15 пишущими машинками для рас четов с покупателями. В 1930х годах немецкий инженер Конрад Цузе пришел к идее создания универсальной вычислительной машины с про граммным управлением и хранением информации в запоми нающем устройстве. Он сконструировал первую программно управляемую вычислительную машину.

ГЛАВА 1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ИТПРОФЕССИИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ…

11

ИТ — история в лицах В 1936 году Цузе построил первую модель механической вычисли# тельной машины, в которой использовалась двоичная система счисле# ния. Машина обрабатывала числа с плавающей запятой, использовала трехадресную систему команд и перфокарты. В качестве элементной базы Цузе применил электромеханические реле, которые к тому време# ни широко использовались в различных областях техники. В 1940 году в Германском научно#исследовательском центре авиации была представлена первая в мире действующая вычислительная маши# на с программным управлением (модель Z3), построенная Конрадом Цузе. Это была релейная двоичная машина, имеющая память на 6422#раз# рядных числа с плавающей запятой: 7 разрядов — для порядка и 15 — для мантиссы. Ввод данных осуществлялся с помощью десятичной кла# виатуры. Был предусмотрен цифровой вывод и автоматическое преоб# разование десятичных чисел в двоичные и обратно. Во время бомбарди# ровок территории Германии в ходе Второй мировой войны все образцы машин Z3 были уничтожены. После войны Цузе изготовил модели Z4 и Z5, а в 1945 году создал первый машинно#ориентированный язык програм# мирования.

В 40 — 60 годах ХХ века с появлением электронных пи шущих машинок, диктофонов и копировальных машин раз вертывается этап электронной технологии в развитии техни ки вычислений. Началом этого этапа считается время изоб ретения Т. Эдисоном диода — первой электронной лампы. Затем Ли де Форест добавил в нем третий электрод и появи лась трехэлектродная лампа — триод. На основе тридов уже можно было создавать основные компоненты ЭВМ — элект ронные быстродействующие реле и триггеры. Любая вычислительная машина состоит из большого чис ла однотипных компонентов (триггеров) и других типовых приборов. Поэтому уже в самых первых, «релейных», ре ализациях ЭВМ стал осуществляться модульный принцип изготовления. Это явилось основой для серийного промыш ленного выпуска типовых модулей и сборки из них большо го числа ЭВМ. ЭВМ, построенные на электронных лампах, обладали су щественным недостатком: низкой экономичностью (элект ронные лампы потребляли много энергии и выделяли много тепла, занимали большой объем) и, самое главное, были не надежными. Поэтому выход из строя всего одной из несколь ких тысяч ламп мог полностью остановить работу ЭВМ.

12


Повысить надежность и уменьшить размеры вычисли тельных устройств удалось только в начале 50х годов ХХ ве ка. Это произошло в результате изобретения в 1947 году аме риканскими учеными У. Шоркли, Дж. Бардином и У. Брет тейном принципиально нового электронного устройства — транзистора. Это изобретение было лишено большинства не достатков электронных ламп и позволило сконструировать первую миниЭВМ. Новые типовые узлы и модули почти на порядок уменьшили размеры компьютеров. Новый этап в развитии вычислительной техники насту пил в 1958 году, когда была создана интегральная микро схема. С ее созданием начинается эра микроэлектроники. В микросхеме объединены все необходимые компоненты: транзисторы, резисторы, конденсаторы и соединяющие их проводники — в одном кремниевом кристалле. Дальнейшее развитие было уже чисто технологическим: постоянная ми ниатюризация компонентов модуля, повышение надежно сти, увеличение числа узлов на единице площади или объ ема и т.д. Нельзя не отметить хотя и дальних, но родственников ЭВМ — электронных калькуляторов. Разновидности этих устройств (портативные, переносные и карманные) быстро вытеснили ручных и электромеханических собратьев из пла новых отделов, бухгалтерий, научных лабораторий. На смену первым вычислительным комплексам пришли ЭВМ с диалоговым режимом. Та или иная форма диалога человека с ЭВМ присутствовала всегда. Но для компьюте ров прошлых поколений процесс отладки программы состо ял из ввода программы и контрольных данных в память ЭВМ с перфокарт или перфолент (позже с магнитных лент), запуска (прогона) программы, получения результатов и ди агностических сообщений на печатающем устройстве. Пос ле производилось устранение выявленных ошибок вплоть до разработки готовой к использованию, надежно работа ющей программы. Это был довольно длительный и трудо емкий процесс. В настоящее время этот процесс в принципе не изменился, но существенно улучшились условия для человека. С появ лением у ЭВМ телевизионного монитора и клавиатуры для набора команд закончилась эпоха перфокарт, перфолент и


13

распечаток, существенно тормозивших диалог человека и ЭВМ. Предвестником подлинной революции стали большие ЭВМ, обеспечивающие многопользовательский и диалого вый режимы. Стало возможным появление таких типов про граммных изделий, как обучающие программы, информаци оннопоисковые системы, электронные словари. Примерно в то же время появились и первые программы для массово го потребителя: редакторы текста (текстовые процессоры), электронные таблицы и системы управления базами данных. Эти программы пользуются и сегодня огромным спросом, потому что они ориентированы на огромную армию самых различных пользователей: от экономистов и бухгалтеров до архитекторов и врачей. Как далекие предки электронновычислительных машин, так и первые ЭВМ создавались для нескольких целей: для расчетов в математике (таблицы логарифмов), моделирова ния физических процессов и явлений, различных расчетов в реальной повседневной практической деятельности. Одна ко в таких фундаментальных науках или областях знания, как экономика, политика, и в подчиненных — кадровая служба, экология — этот принцип реализовывался каждый раз посвоему. Стимулом для стремительного развития теоретических ос нов кибернетики и теории информации в середине ХХ века стала потребность в обработке и передаче больших массивов информации и управления сложными системами, в первую очередь, военностратегического назначения. Теоретические основы развития вычислительной техни ки заложили исследования американских ученых Норбер та Винера и Клода Шеннона. Они стояли у истоков науч нотехнической революции в вычислительной технике. Се годня итоги этого процесса в истории развития человече ства проявляются во всех областях человеческой деятель ности. Отец кибернетики Винер Норберт родился в семье профессора, выходца из небольшо# го городка Белосток в Белоруссии. Уже в 18 лет молодой Винер получил степень доктора философии в Гарвардском университете (США). После

14


Первой мировой войны Винер преподавал в Массачусетском технологи# ческом институте и выполнил ряд математических исследований миро# вого класса. Винер написал сотни статей по теории вероятностей и ста# тистике, рядам и интегралам Фурье, теории потенциала и теории чисел, обобщенному гармоническому анализу. В 1939 — 1945 годах Винер занимался вычислительной техникой, в частности баллистическими расчетами. В 1945 — 1947 годах у Винера возникла идея о необходимости создания единой науки, изучающей про# цессы хранения и переработки информации, управления и контроля. Для этой науки он предложил название «кибернетика», получившее общее признание. Естественно, что конкретное содержание этой новой области знания не является созданием одного Винера. Не меньшую роль сыгра# ли в формировании кибернетики и идеи К. Шеннона. Но Винеру принад# лежит, несомненно, первое место в пропаганде значения кибернетики во всей системе человеческих знаний.

1.2. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Информация в настоящее время рассматривается как ре сурс, который, как и традиционные ресурсы (труд, энергия, полезные ископаемые), можно добывать, перерабатывать, использовать и распространять. На проходившем в Моск ве Третьем международном форуме по информатизации в 1994 году прозвучали слова о том, что раньше для произ водства нужны были три вещи: земля, орудия, капитал, а теперь к этому перечню добавилась информация. Одна из основных потребностей современного человека — это потребность в информации. Она нужна для работы, пу тешествий, приобретения товаров, принятия решений, вы полнения школьных заданий, заботы о здоровье, а также для осуществления других видов деятельности. 1.2.1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

На вопрос: «Что такое информационные технологии?» — можно ответить очень просто: «Информационные техноло гии — это технологии работы с информацией». Удивительна эффективность человеческого мозга в отноше нии накопления и поиска информации. Но и он не справля


15

ется с выросшими объемами сведений об окружающем мире. В XX веке информация стала накапливаться человечеством такими темпами, что без специальных технических средств отдельному человеку и даже целой организации становится все труднее справляться с поиском необходимых данных. Человечество создало специальные системы для накопления и поиска информации. Они собирают, анализируют, организу ют, хранят, отыскивают и распространяют информацию. Тра диционным носителем информации на протяжении многих столетий являлась бумага. Огромное количество информации накапливалось в библиотеках и информационных центрах и отыскивалось вручную. С середины ХХ века для автоматиче ского накопления и поиска информации начали использовать ся различные механические и электронные помощники. Совре менные электронные информационные системы могут обраба тывать сотни миллионов элементов информации и отыскивать отдельные ее элементы практически мгновенно. Компьютер и электронные средства связи стали ядром со временных систем накопления и поиска информации. Через персональный компьютер или другой терминал можно полу чить по обычной телефонной линии доступ к документам местного или удаленного информационного центра и автома тически найти нужную информацию. Информатизация постепенно становиться стержнем, осно вой и технологическим фундаментом цивилизации. Исполь зуемые в общественном производстве и управлении инфор мационные ресурсы можно определить как сведения, полу чаемые в процессе практической деятельности людей. Как и любой производственный процесс, процесс воспроизводства информационных ресурсов складывается из фаз производ ства, распространения, хранения и использования. Опера тивное использование необходимых информационных ресур сов в системе управления позволяет увеличивать объемы производства и повышать его эффективность. Особым фактором развития человеческой цивилизации становится информатизация общества. Происходит неуклон ное возрастание роли информационных процессов в жизни общества. Сегодня информация превратилась в стратегиче ский ресурс человечества, единственный из всех ресурсов, который при потреблении не убывает, а возрастает.

16


Само понятие «технология» обычно используется в произ водстве материальных благ и определяется как система вза имосвязанных способов обработки материалов и приемов изготовления продукции в производственном процессе. Но и деятельность, не связанная с производством, также осно вана на переработке, но не материалов, а информации, что и позволяет говорить об информационных технологиях. Процедуры регистрации, сбора, передачи, хранения, обра ботки, выдачи информации и принятия управленческих ре шений являются составными частями любого информацион ного процесса. Информационные технологии представляют собой те средства и методы, с помощью которых реализуют ся эти процедуры в различных информационных системах. К XXI веку понятия информации и информационных тех нологий устоялись. В этой области основные понятия, опре деления и термины определяются ГОСТ 15971 — 90 «Систе мы обработки информации. Термины и определения» и Фе деральным законом «Об информации, информатизации и за щите информации» от 20.02.95 № 24ФЗ. Информация — сведения о лицах, предметах, фактах, со бытиях, явлениях и процессах независимо от формы их представления. Это не просто сведения, а сведения нужные, имеющие значение для лица, обладающего ими. А что понимают под термином «данные»? Данные — это информация, представленная в виде, при годном для обработки автоматическими средствами при воз можном участии человека. Компьютер является цифровым устройством, поэтому лю бая информация представляется в виде чисел и обрабатыва ется с помощью электрических сигналов. Для записи чисел люди используют различные системы счисления. Система счисления показывает, по каким прави лам записываются числа и как выполняются арифметиче ские действия над ними. Как представляются эти числа в компьютере? Мы исполь зуем в обычной жизни десятичную систему записи чисел, когда число записывается с помощью 10 цифр (0,1, …, 9). Для счета времени в часах используется двенадцатеричная система счисления, в минутах и секундах — шестидесятери чная система счисления. И это никого из нас не удивляет.


17

В компьютере для записи чисел используется двоичная система счисления, т. е. любое число записывается в виде сочетания двух цифр — 0 и 1. Почему? Просто двоичные чис ла проще всего реализовать технически: 0 — нет сигнала, 1 — есть сигнал (напряжение или ток). Минимальной единицей информации в компьютере явля ется бит — информация, определяемая одним из двух воз можных значений: 0 или 1. На практике используется более крупная единица информа ции — байт. Байт — это информация, содержащаяся в 8раз рядном двоичном коде. Любая информация, кроме числовой, в компьютере коди руется, т. е. представляется в виде чисел. Если на одной странице текста содержится около 3000 зна ков, то это 3 Кбайта информации, а в 1 Мбайте можно сохра нить около 300 страниц текста. В двоичном виде также можно закодировать графиче скую и звуковую информацию. Возможности кодирования информации любого типа и представления ее в компьюте ре позволяют говорить о создании информационной среды общества, т. е. инфраструктуры, поддерживающей инфор мационные процессы любой природы. Информационные технологии определяют способы реализации этих про цессов. Информационная среда — это совокупность систематизи рованных и организованных специальным образом данных и знаний. Инфраструктура информационной среды — это совокуп ность технических и программных средств, обеспечивающая получение, хранение, передачу, обработку и представление информации. Информационная технология — это система приемов, способов и методов сбора, хранения, обработки, передачи, представления и использования данных. Термин «информационная технология» получил распро странение сравнительно недавно в связи с использованием средств вычислительной техники при выполнении операций с информацией. Много интересного материала по информационным техно логиям вы найдете на сайте www.informika.ru (рис. 1.1).

18


Рис. 1.1. Сайт www.informika.ru

Областями применения информационных технологий яв ляются системы поддержания деятельности людей (управ ленческой, коммерческой, производственной), потребитель ская электроника и различные услуги — связь, развлечения и т. д. 1.2.2. СОСТАВ И КЛАССИФИКАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

В соответствии с различием информационных процессов информационные технологии можно разделить на техноло гии сбора, передачи, накопления, обработки, хранения, представления и использования информации. Современные специалисты в своей деятельности сталки ваются с реализацией практически всех перечисленных ви дов информационных технологий в зависимости от последо вательности и содержания отдельных этапов процесса при нятия решений. Поэтому современные информационные технологии основаны на комплексном использовании раз


19

личных видов информационных процессов на базе средств компьютерной техники. Поэтому под современными или новыми информационными технологиями понимаются ком пьютерные информационные технологии. С учетом степени автоматизации можно выделить ручные, автоматизированные и автоматические информационные технологии. Исторически первыми были ручные информационные технологии, в которых все процедуры сбора, обработки и пе редачи информации осуществлялись вручную. Довольно долгое время они удовлетворяли общество с его неспешным развитием. Современное общество выдвигает новые требования к ин формационным технологиям и, в частности, к скорости пере дачи информации, сохранению ее достоверности и актуаль ности, а также своевременности представления. Появление новых технологий работы с информацией связано прежде всего с применением компьютерных технологий. Сейчас в системах управления предприятиями наиболее распростра нены автоматизированные информационные технологии, когда сбор, обработка и передача информации производят ся автоматически, а выработка решений возложена на чело века. При управлении технологическими процессами могут быть реализованы автоматические информационные технологии. В этом случае полностью автоматизированы все процедуры сбора, регистрации, передачи и обработки информации и ав томатически производится управление технологическим про цессом. Такие автоматические информационные технологии обычно используются в производственных системах. Классификацию информационных систем можно прово дить по ряду признаков: назначению, структуре аппаратных средств, режиму функционирования и характеру взаимодей ствия с пользователями. По назначению информационные системы можно подраз делить на информационноуправляющие, информационно поисковые, системы поддержки принятия решений, обра ботки информации и информационносправочные системы. По структуре аппаратных средств информационные системы подразделяются на однопроцессорные, многопро

20


цессорные и многомашинные системы (сосредоточенные си стемы, сети ЭВМ и системы с удаленным доступом). Если рассматривать используемый режим функциониро вания информационных систем, то можно выделить одно программный и мультипрограммный режимы вычислитель ной системы. По характеру обслуживания пользователей выделяют па кетный режим, а также режим индивидуального и коллек тивного пользования. По характеру взаимодействия с пользователями выде ляют системы, работающие в диалоговом и интерактивном режимах. Диалоговый режим — это режим взаимодействия челове ка с системой обработки информации, при котором человек и система обмениваются информацией в темпе, соизмеримом с темпом обработки информации человеком. Интерактивный режим — это режим взаимодействия че ловека и процесса обработки информации, выражающийся в разного рода воздействиях на этот процесс, предусмотрен ных механизмом управления конкретной системой и вызы вающих ответную реакцию процесса. По особенностям функционирования информационной системы во времени выделяют режим реального времени — режим обработки информации, при котором обеспечивается взаимодействие системы обработки информации с внешни ми по отношению к ней процессами в темпе, соизмеримом со скоростью протекания этих процессов. 1.3. ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ, ПРОФЕССИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ В настоящее время информационные технологии и вы числительная техника используется во всех, без исключе ния, отраслях человеческой деятельности: от математиче ских расчетов до индустрии развлечений. Так, в фильме «Парк Юрского периода» все доисторические животные были созданы путем компьютерного моделирования и ани мации.


21

1.3.1. ГДЕ ПРИМЕНЯЮТСЯ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ?

Можно выделить ряд основных областей, развитие кото рых невозможно без использования средств вычислительной техники: • оптимизация управления производством; • планирование экономики; • ранняя диагностика и лечение заболеваний; • автоматизация доступа ко всей информации, накоплен ной человечеством на протяжении своего развития; • автоматический машинный перевод текстов и устной речи; • принятие решений в самых разнообразных видах де ятельности. Без использования электронной вычислительной техни ки (ЭВТ) не были бы возможны решения многих задач осво ения космоса. Запуски космических кораблей, их управле ние, стыковки на орбите, расчет посадочной траектории для космических челноков — все это возможно только благода ря активному использованию средств вычислительной тех ники. Технологические «прорывы» в какойлибо отрасли про мышленности в немалой степени связаны с военным значе нием этой отрасли. Это относится и к информационным тех нологиям. Вторая мировая война резко ускорила развитие вычислительной техники для решения конкретных, сугубо прикладных и актуальных задач, стоящих перед странами — участницами войны. С момента появления и до сегодняшних дней вычисли тельная техника активно используется для обеспечения бе зопасности государства. Она применяется при выделении сигнала из шума для раннего обнаружения подводных ко раблей противника, расшифровки перехваченных сообще ний, расчетов при проектировании, моделировании и испы таниях ядерного оружия, а также для расчета траекторий полета ракет и орбит спутников. В соответствии с новыми концепциями безопасности значение вычислительной техники в военном деле сегод ня не уменьшается, а лишь изменяется. Появилось новое поколение вооружения, получившее название «высокото

22


чное оружие». К этому типу оружия можно отнести стра тегические ракеты с ядерным зарядом, оперативные кры латые ракеты и ракеты самонаведения для тактических боевых действий. По существу, каждый отдельный экзем пляр такого оружия — это робот с двойным управлением: оператор наведения и автономная система самоуправле ния. На базе широко используемой компьютеризации из менилась разведка: ЭВМ анализирует изображения, полу ченные с разведывательных спутников, производит накоп ление и анализ открытых печатных источников по эконо мике, социологии и т. п., делает в значительной степени ненужной прямую агентурную разведку. Информация, полученная со спутников, используется и с мирными целями: прогнозирование урожая, экологический мониторинг, прогноз погоды, сбор данных о потоках автома шин для управления на автострадах. Следует заметить, что сегодня практически нет таких про фессий, в которых не присутствовали бы в качестве состав ной части элементы информационных технологий — это про изводство во всех отраслях, все области науки, искусства, архитектуры, медицины, экологии, обороны и т. п. 1.3.2. ИТПРОФЕССИИ: ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ОСОБЕННОСТИ

Кто же они, ИТспециалисты? Сюда можно отнести всех тех, чья деятельность непосредственно связана с информа ционными технологиями. Это системные технические специалисты и администрато ры, программисты, вебдизайнеры и другие бойцы невиди мого фронта, обслуживающие виртуальнореальный компь ютерный мир. Они пользуются огромным спросом на миро вом рынке труда при наличии должной квалификации и опыта работы. Информацию о подготовке ИТспециалистов можно найти на сайте Министерства образования России по адресу www.ed.gov.ru (рис. 1.2). В областях, связанных с информационными технология ми, существует определенный «кадровый голод». По данным Ассоциации информационных технологий США (Information Technology Association of America), на начало 2000 года в сфе


23

Рис. 1.2. Веб#страница Министерства образования Российской Федерации

ре ИТ в США работало свыше 10,4 млн чел., и имелось около 900 тыс. вакансий, при этом на половину из них не удалось найти подходящих специалистов. А вицепремьер Ирландии — страны, считающейся Силиконовой долиной Европы, в 2000 го ду специально совершил турне по Индии, убеждая квалифи цированных программистов приехать в страну кельтов на ра боту. Германия, Канада и Австралия также прилагают особые усилия по привлечению программистов. Заработки, на которые могут рассчитывать ИТспециали сты, довольно высоки. В США в зависимости от квалифика ции и должности они получают 60 — 115 тыс. американских долл. в год. Согласно исследованию агентства TMP Worldwide, в Лондоне ИТдиректора зарабатывают до 202 тыс. фунтов стерлингов, а обычный вебдизайнер — 47 тыс. фунтов. Для сравнения: медсестра в Великобритании получает в среднем 18,3 тыс. фунтов в год. Выпускники австралийских вузов мо гут рассчитывать на заработок от 36 тыс. австралийских долл. в год. Ну а если говорить о «небожителях», то создатель ком пании Oracle Лэрри Эллисон уже заработал 47 млрд амери

24


канских долл., а основатель компании Microsoft Билл Гейтс со своими 85 млрд американских долл. является одним из самых богатых работающих миллиардеров на Земле. ГЕЙТС УИЛЬЯМ ГЕЙТС Уильям Генри III (родился в 1955 году в Сиэтле, США) — биз# несмен, основатель компании Microsoft. Родился в семье адвоката. Уже в средней школе проявил незауряд# ные математические способности, в 13 лет научился программировать. В 1972 году Гейтс и его школьный товарищ Пол Аллен основали компа# нию по анализу уличного движения и использовали для обработки дан# ных компьютеры. По настоянию отца Билл Гейтс поступил в Гарвардский университет, где готовился к карьере правоведа. Однако тяга к компьютерам и бизнесу по# бедила. В 1975 году, бросив университет, Гейтс совместно с Алленом ос# новал компанию Microsoft. Первой задачей новой фирмы стала адаптация языка Бейсик для использования в одном из первых микрокомпьютеров — «Альтаире» Эдварда Робертса. В 1976 году Гейтс ввел в практику продажу лицензий на свои программные средства производителям компьютеров, что позволяло им «встраивать» в компьютеры эти программы. Это новше# ство в области маркетинга резко увеличило доходы фирмы. В 1980 году Microsoft разработала операционную систему MS DOS для первого персонального компьютера фирмы IBM. Эта операционная сис# тема стала к середине 1980#х годов основной на американском рынке пер# сональных компьютеров. Соглашением с IBM предусматривались выплаты за каждый экземпляр программных продуктов «Майкрософт», что обеспе# чивало немалые дивиденды благодаря успеху, выпавшему на долю IBM PC в 1980#х годах. Успех обоих продуктов привел к тому, что и архитектура «Интел», и компьютеры IBM, и программы «Майкрософт» фактически ста# ли отраслевыми стандартами. Затем Гейтс приступил к разработке при# кладных программ — электронных таблиц Excel и текстового редактора Word — и к концу 1980#х годов Microsoft стала лидером и в этой области. В 1986 году, выпустив акции компании в свободную продажу, Гейтс в возрасте 31 года стал миллиардером. В 1990 году компания представи# ла оболочку Windows 3.0, в которой команды были заменены на пиктог# раммы, выбираемые с помощью «мыши», что значительно облегчило пользование компьютером. К середине 1990#х годов около 85 % всех пер# сональных компьютеров в мире были оснащены ОС Windows. К 1995 году численность персонала компании достигла почти 18 тыс. чел., а доходы вышли на уровень 6 млрд долл. Обладающий феноменальной работоспособностью Билл Гейтс име# ет и еще одно качество — способность эффективно включиться в работу на любом ее этапе. Он по праву входит в число самых успешных бизнес# менов мира.


25

С точки зрения кадровых служб ИТспециалистами назы вают работников, для которых компьютер является обла стью их основной профессиональной деятельности. 10 — 15 лет назад, когда были широко распространены большие ЭВМ и специализированные вычислительные цент ры, существовало четкое разделение специалистов, работав ших с ЭВМ, на следующие профессиональные группы: • инженеры и техники по эксплуатации и обслуживанию ЭВМ, т. е. электронщики; • операторы ЭВМ, системные программисты, прикладные или проблемные программисты, системные аналитики, т. е. специалисты по обслуживанию операционных систем и про граммного обеспечения; • специалисты«прикладники» — пользователи разрабо танных прикладных программ для решения различных за дач в «предметной» области (экономике, управлении, стро ительстве, торговле и др.). В связи с широким распространением персональных ком пьютеров, сетевых технологий и телекоммуникаций в насто ящее время принято выделять три группы специалистов, свя занных с применением вычислительной техники. К первой группе относятся: • специалисты по разработке, техническому обслужива нию, ремонту и настройке компьютеров, периферийных уст ройств и автоматизированных систем; • специалисты по системам телекоммуникаций, специали сты Интернета; • системные, прикладные или проблемные программисты; • специалисты по защите информации. Вторую группу составляют специалисты, чья деятель ность находится на стыке двух областей: предметной и про граммной. К ним относятся: • проектные менеджеры; • топменеджеры по информационным технологиям; • другие специалисты, решающие задачи управления круп ными предприятиями на базе современных информацион ных технологий. К третьей группе специалистов можно отнести всех, кто в своей профессиональной деятельности активно применяет информационные технологии только в одной узкой области,

26


например бухгалтер, использующий специализированные программы для составления баланса своего предприятия, или юрист, работающий с компьютерными справочными право выми системами. Специалист — оператор ЭВМ занимает некоторое проме жуточное положение между этими категориями. Круг его обязанностей достаточно широк: он должен знать особенно сти устройства и эксплуатации ПК, уверенно работать во всех основных программных пакетах, предпринимать меры по предотвращению потери информации, осуществлять об служивание дисков, диагностику сбоев в работе прикладных программ и периферийных устройств. Чем профессия «оператор ЭВМ» отличается от профессии «программист»? Не так давно в профессию «оператор ЭВМ» включалось обучение навыкам программирования, обычно на Бейсике. При этом развивалось «алгоритмическое мышле ние» — умение проанализировать задачу, выделить ее основ ные компоненты и выразить эту задачу средствами, понятны ми ЭВМ. В то время предполагалось, что оператор должен будет, встретив некоторую проблему, для решения которой еще нет программных средств, сам создать эти средства. Тог да еще было неочевидным грядущее развитие множества про граммных средств буквально на все случаи жизни. Сейчас создано огромное число программ, поэтому стала более важной другая задача — умение ориентироваться в ос новных типах программ и пользоваться ими. Для оператора ЭВМ эффективное умение работать в разнообразных «гото вых» прикладных пакетах — это основа его мастерства и финансового благополучия. Фактически все специалисты сферы управления и финансов должны владеть компьюте ром как минимум на уровне оператора ЭВМ в своей профес сиональной области. Программисту необязательно уметь работать в основных программных пакетах, предназначенных для использования в различных областях профессиональной деятельности. Он должен иметь о них общее представление. Его рабочие инст рументы — это системы программирования, а создавать про граммное обеспечение для конкретной предметной области программисты должны в тесном сотрудничестве с профессио наламипредметниками. Только в результате такого совме


27

стного труда может появиться программный продукт, кото рый будет востребован на рынке прикладного программно го обеспечения. Границы между многими профессиональными группами ИТспециалистов сильно размыты, и встречаются самые раз нообразные и неожиданные комбинации групп и переходы из одних групп в другие. Ярые поклонники компьютерных игр самостоятельно модернизируют свои компьютеры, осва ивают смежные области, выходят в Сеть, помогают своим менее «продвинутым» соратникам. Один из наиболее частых переходов — это плавный переход от оператора ЭВМ к при кладному программисту и далее — к системному аналитику. С развитием телекоммуникаций появились новые специ альности, связанные с всемирной компьютерной сетью Ин тернет: Webдизайнеры, сетевые администраторы, провайде ры и т. д. Современный мир компьютеров настолько широк и разно образен, настолько быстро развивается, что постоянно рож даются новые ИТспециальности.

Рис. 1.3. Федеральный портал «Российское образование»

28


Федеральный портал «Российское образование» по адре су www.edu.ru представляет много интересных материалов о российском образовании, образовательных порталах и уч реждениях системы образования России (рис. 1.3). 1.3.3. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Основные перспективы развития ИТ появляются на сты ке разных наук и направлений. Ярким примером является популярность мультимедиа, когда возможности информаци онных технологий позволяют создавать видео и медиафиль мы, видеоклипы, анимированную рекламу. Вполне возмож но, что через несколько лет в понятие «пользователь» вой дет как составная часть не только умение использовать го товые программы, но и мультимедийная работа с информа цией. Информационные технологии сами являются одним из са мых развивающихся направлений. Так что же ожидает ин формационные технологии в XXI веке? Тенденции в мире информационных технологий достато чно предсказуемы и развиваются, как правило, линейно. На смену устаревшим моделям приходят новые, отличающи еся лучшими характеристиками и потребительскими свой ствами. Но существуют качественные скачки при переходе на но вые технологии. Информационные технологии за какието 30 лет проделали огромный путь в своем развитии. Традици онные компьютеры близки к своему физическому пределу, поэтому в перспективе в их производстве скорее всего будут применены другие физические принципы. Сейчас перед ми ровым научным сообществом встала новая грандиозная за дача — создание квантового компьютера. Квантовые компьютеры. Всем профессионалам, работа ющим в области в ИТ, хорошо известен знаменитый закон Мура, сформулированный в конце 1960х годов одним из ос нователей компании Intel Гордоном Муром. Согласно этому закону производительность вычислительных систем должна удваиваться каждые 18 мес. Закон Мура определяет и тем пы, с которыми будет расти число транзисторов в микросхе


29

ме и, следовательно, будут уменьшаться размеры отдельных транзисторов. Опираясь на этот закон, можно сказать, что к 2020 году физический размер элементарной ячейки инфор мации в 1 бит будет иметь размер порядка 10−8 см. При та ких величинах ячеек законы классической физики переста ют работать. Это значит, что при создании вычислительных ус тройств придется учитывать квантовые эффекты. Вычисли тельные характеристики компьютеров, созданных на кванто вых эффектах, несравнимо возрастут. Например, современ ные криптографические алгоритмы для расшифровки кода защиты информации основаны на простом факте: чтобы «вскрыть» секретный код, необходимо выполнить разложе ние очень длинного (до 100 и более цифр) десятичного числа на два множителя. При использовании классических алгорит мов разложения и применении современного компьютера на решение этой задачи уйдет непомерно много времени, поэто му считается, что такая задача не решаема. Квантовый же компьютер справится с такой задачей с легкостью. Квантовомеханическая природа атомов дает возможность создавать своего рода «атомные чипы». Уже созданы такие «строительные блоки» из атомов сотрудниками Имперского колледжа и Саутхемптонского университета (Великобрита ния). Более того, ведется работа по сборке цепей для буду щих квантовых компьютеров. Компьютер, созданный группой ученых из IBM и Стэн фордского университета (США), представляет собой пробир ку с миллионами молекул и «программируется» электромаг нитными импульсами. А исследователи Висконсинского университета (США) утверждают, что идею квантового ком пьютера можно воплотить и в «железе». Уже строятся экс периментальные модели в лабораториях. Важнейшей составной частью современного компьютера является устройство вывода визуальной информации — мо нитор. Быстрый прогресс в технологиях создания современ ных мониторов позволяет повысить удобство работы на ком пьютере и производительность труда пользователей. Мониторы на базе органических светоизлучающих диодов. Большинство персональных компьютеров работает с монито рами жидкокристаллического типа (ЖКмониторы) или мо ниторами с электроннолучевой трубкой (ЭЛТмониторы).

30


Производители ЭЛТмониторов пытаются сопротивлять ся быстрому распространению ЖКмониторов, а у ЖКтех нологии уже появился серьезный конкурент в виде новой технологии — OLEDтехнологии (OLED — Organic Light Emitting Diode — органический светоизлучающий диод). Эта технология имеет большие преимущества, и если го ворить о плюсах новой технологии, то можно отметить сле дующее: • по сравнению с ЖКмониторами уменьшается толщина экрана и улучшается качество изображения; • снижается потребление электроэнергии вследствие от сутствия необходимости в обратной подсветке дисплея; • усиливается яркость экрана и насыщенность цветопере дачи; • улучшается качество изображения при больших углах обзора, что позволяет видеть четкую картинку не находясь прямо напротив монитора. Светодиодная технология уже достаточно давно использу ется в принтерной печати, а применение светодиодов (арсе нид, фосфид и нитрид галлия) в электронных устройствах началось еще в 50х годах ХХ века. Серьезным недостатком этой технологии является отсутствие способов создания ма леньких экранов с высоким разрешением. В светодиодной технологии большое значение имеют свой ства парных элементов, которые впервые были обнаружены в 1988 году специалистами компании Eastman Kodak Чинг Тан гом и Стивом Ван Слайком. Они определили, что так же, как и неорганические полупроводники, органические материалы р и nтипов могут быть соединены вместе для создания светоди одов и при прохождении через них тока можно получить свет. В настоящее время существует масса органических мате риалов, называемых парными, которые обладают большин ством характеристик неорганических полупроводников. Стандартная структура ячеек OLED состоит из нескольких тонких органических слоев, расположенных по типу «сэнд вича» между прозрачным анодом и металлическим катодом. Органические слои состоят из слоя — источника «дыр»; слоя, транспортирующего «дырки»; слоя, транспортирующего электроны, и слоя, в котором свободные электроны и «дыр ки» смешиваются, вырабатывая свет.


31

OLEDдисплеи подразделяются на экраны с пассивной и активной матрицами. Дисплеи с пассивной матрицей содер жат только органические светодиоды, а с активной матри цей — еще и тонкослойные транзисторы (TFT — ThinFilm Transistor). Перспективы данной технологии выглядят очень радуж ными, поскольку OLEDтехнология позволяет создавать вы сококонтрастные суперлегкие экраны небольшой толщины с низким энергопотреблением. В начале 2002 года уже созда ны OLEDэкраны с пассивной матрицей для мобильных те лефонов. Какие же научные дисциплины могут понадобиться буду щему специалисту информационных технологий? Прежде всего тем, кто собирается развивать ИТ, следует хорошо знать такие предметы, как математика и физика. Развитие высоких технологий требует повышенного внимания к этим дисциплинам. Если квантовый компьютер будет создан, то для составления программы специалистам потребуются зна ния квантовой физики. Сегодня микросхемы и «железо» компьютера становятся не главными, поскольку все более интеллектуальным и до рогостоящим становится программное обеспечение. И здесь очень важны математическое образование и опыт. Советская средняя и высшая школа по естественнонауч ной и математической подготовке занимала лидирующие по зиции. В начале 1960х годов эксперты ЮНЕСКО признава ли систему образования в СССР лучшей в мире. К сожале нию, за последние десятилетия наша школа ослабила свои позиции, тем не менее славные традиции российского обра зования пока окончательно не утрачены, а проводимая ре форма образования дает предпосылки к оптимистическому прогнозу.

2

ГЛАВА

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ИТСПЕЦИАЛИСТЫ ПО ПРОИЗВОДСТВУ, ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОБСЛУЖИВАНИЮ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И СРЕДСТВ СВЯЗИ

Какие существуют классы современных компьютеров? • Кто такие технические ИТ#специалисты (Hardware#специалисты)? • Каковы основ# ные обязанности ИТ#специалиста? • Какие существуют Hardware#спе# циальности? • Как стать оператором электронно#вычислительных ма# шин? • Как готовят Hardware#специалистов со средним специальным и высшим образованием?

2.1. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Необходимым элементом создания информационной систе мы является техническое обеспечение (Hardware), представля ющее собой комплекс технических средств. В него входят пер сональные компьютеры, периферийное оборудование (принте ры, сканеры, плоттеры), средства связи (модемы, сетевые пла ты), а также средства оргтехники (ксероксы, факсы). Органично встраиваются в систему сбора, передачи, обра ботки информации средства оргтехники, являющиеся не отъемлемой частью современного офиса. Современная техни ка дает возможность объединить функции принтера, ксерок са и сканера в одном устройстве. Выбор состава технических

ГЛАВА 2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ИТСПЕЦИАЛИСТЫ ПО ПРОИЗВОДСТВУ…

33

средств определяется задачами информационной системы и области деятельности организации. Из каких элементов собирается компьютер? Вы когда нибудь задавались этим вопросом? Тогда давайте кратко рас смотрим эту тему. Нельзя представить себе прогресс в области вычисли тельной техники без использования сверхбольших интег ральных схем (СБИС). Одной из таких схем является мик ропроцессор — мозг персонального компьютера. Микропроцессор формируется на специальной подлож ке — кристалле кремния. Использование кремния вызвано тем, что он является полупроводником и его проводимость выше, чем у диэлектрических материалов, но ниже, чем у металлов. С помощью специальных примесей кремний мож но сделать как изолятором, препятствующим движению электрических зарядов, так и проводником: тогда электри ческие заряды будут свободно проходить через него. Начиная со второго поколения прогресс ЭВМ связан с при менением транзисторов. Транзистор появился в 1948 году в лабораториях корпорации Bell. Прогрессивная роль транзи стора заключается в его малых размерах. Применение тран зисторов позволило строить компьютер из малоразмерных электронных схем, созданных на печатных платах. Объеди нение большого числа таких транзисторов на текстолитовой плате позволило создавать отдельные узлы и даже целые уст ройства. Применение транзисторов позволило уменьшить га баритные размеры ЭВМ и увеличить их вычислительную мощность. Однако габаритные размеры ЭВМ на транзисторах все же оставались очень большими для их широкого применения. Следующим шагом научнотехнического прогресса стало изготовление нескольких транзисторов на одной подложке и соединение их между собой с помощью металлических про водников. Так появились первые интегральные микросхемы. Микропроцессор, используемый в современных персо нальных компьютерах для обработки данных, объединяет миллионы транзисторов, связанных друг с другом тончай шими проводниками из алюминия или меди. Появление первых микропроцессоров неразрывно связа но с корпорацией Intel, основанной для практической реали

34


зации технологий изготовления интегральных схем. Начи ная с 70х годов ХХ века успехи этой компании в проекти ровании и изготовлении интегральных схем позволили ей создавать все более совершенные микропроцессоры. Вычис лительная мощность изделий Intel постоянно увеличивает ся, а стоимость уменьшается. Использование микропроцес соров позволило перевести процесс обработки числовых данных из огромных машинных залов на рабочий стол ря дового пользователя, установив на нем современный персо нальный компьютер. 2.1.1. INTEL — КУЗНИЦА МИКРОПРОЦЕССОРОВ

В июле 1968 года известные специалисты в области полу проводниковых устройств Роберт Нойс и Гордон Мур созда ли корпорацию Intel (Integrated Electronic) в г. Маунтин Вью (штат Калифорния, США). Основатели корпорации Intel хотели назвать новую ком панию своими именами, однако объединение имен Moore и Noyce в названии слишком напоминало английское «more noise» (больше шума) и от этого отказались. В начальном периоде своей деятельности сотрудники Intel разрабатыва ли микросхемы компьютерной памяти, которые должны были заменить магнитные устройства для хранения дан ных. Среди первых заказов, которые выполняла компания Intel, была разработка для японской компании Busicom на бора микросхем для высокопроизводительных домашних программируемых калькуляторов. Для выполнения всех функций в калькуляторе необхо димо было разработать 12 заказных логических микросхем, но у Intel отсутствовали возможности, чтобы вовремя вы полнить такой большой заказ. Тогда у сотрудников компа нии родилась превосходная идея: разработать одну универ сальную логическую микросхему вместо 12 заказанных. Этот замысел получил поддержку как у руководства Intel, так и со стороны заказчика, в результате чего через не сколько месяцев группа инженеров и конструкторов Intel разработала набор из четырех микросхем, включавший в себя микросхему универсального арифметикологического


35

устройства. Права на новую микросхему принадлежали фирме Busicom, и создатели микросхемы, понимая, что но вая разработка имеет неограниченную сферу применения, настоятельно предлагали руководству Intel выкупить пра ва на нее у фирмы Busicom. Здесь мнения руководителей разделились: в то время как Гордон Мур и Роберт Нойс были сторонниками новой микросхемы, другая часть руко водителей корпорации опасалась, что она будет отвлекать внимание Intel от работ в области компьютерной памяти. Но в конце концов сомневавшиеся уступили. И произошло это благодаря тому, что каждый набор из четырех микро схем для калькулятора включал в себя два модуля памяти и служба маркетинга рассчитывала на увеличение продаж микросхем памяти. Столкнувшаяся с финансовыми проблемами Busicom при няла предложение Intel вернуть ей первоначально вложен ные в разработку продукта 60 тыс. долл. в обмен на право распоряжаться ею. Благодаря этому в ноябре 1971 года в журнале Electronics News появилась скромная реклама, ко торая оповестила весь мир о появлении первой в истории микрокомпьютерной интегральной схемы (термина «микро процессор» тогда еще не было). Компьютерная интегральная схема (микросхема) 4004 имела быстродействие 60 000 операций в секунду и содержа ла 2 300 транзисторов. По своей мощности она была сравни ма с первым американским компьютером ENIAC, собранным на 18 000 ламп и имевшим объем 85 м3. В настоящее время такие показатели выглядят весьма скромно, а тогда это был революционный шаг вперед и микросхема пользовалась ус пехом на рынке несмотря на высокую стоимость — около 200 долл. В 1974 году Intel объявила о создании микропро цессора 8080. На базе этого процессора через год появился первый по требительский настольный персональный компьютер Altair фирмы MITS. Он стоил 395 долл. и продавался в виде набо ра для самостоятельной сборки. Неожиданно число энтузи астов, желающих иметь свой собственный персональный компьютер, оказалось большим и за несколько месяцев было продано более 10 000 комплектов несмотря на то, что Altair не имел даже алфавитноцифрового дисплея.

36


Интересно отметить, что компания MITS была первым за казчиком Microsoft, которая разработала для Altair интер претатор языка BASIC. В 1978 году Intel представляет 16разрядный микропро цессор 8086, а в 1979 году — его более экономичную вер сию 8088. В то время Intel была уже не единственным про изводителем микропроцессоров. Активно развивались та кие компании, как Motorola, Zilog, National Semiconductor. Мощная корпорация IBM — лидер компьютерной индуст рии всего мира — выбрала микропроцессор 8088 в качестве основы для своего персонального компьютера. Благодаря этому Intel заняла лидирующие позиции на рынке микро процессоров. Современный микропроцессор типа Pentium содержит миллионы транзисторов, соединенных между собой тончай шими проводниками из алюминия или меди и используемых для обработки данных. В результате микропроцессор спосо бен выполнять множество функций. 2.1.2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРОВ

Сложнейший технологический процесс изготовления микропроцессора включает в себя более 300 различных этапов. В результате определенной последовательности раз личных процессов обработки с использованием химических препаратов, газов и ультрафиолетового излучения схема микропроцессора формируется на поверхности тонкой кру говой пластины — подложке. Эти подложки обычно имеют диаметр 200 мм, или 8 дюймов. Пластины изготовляют из кремния. Этот элемент широко распространен в природе и является основным компонентом обычного песка. Кремний очищают, плавят и «выращивают» из него длинные цилин дрические кристаллы. Затем их разрезают на тонкие плас тины и полируют до зеркального блеска, добиваясь полного отсутствия дефектов на поверхности. В процессе изготовления микросхем на пластинызаготов ки наносят в виде тщательно рассчитанных рисунков тон чайшие слои материалов. На одной пластине помещается до нескольких сотен микропроцессоров, для изготовления ко


37

торых требуется совершить несколько сотен технологиче ских операций. Весь процесс производства процессоров мож но разделить на несколько этапов: выращивание диоксида кремния и создание проводящих областей, тестирование, размещение в корпусе, повторное тестирование, испытания на внешние воздействия и окончательная проверка функци онирования микросхемы. Создание микропроцессора начинается с «выращивания» на поверхности отполированной пластины изоляционного слоя диоксида кремния. Этот процесс проходит в электриче ской печи при очень высокой температуре. Следующий этап заключается в формировании на поверх ности пластины рисунков — схем слоев микропроцессора. Этот этап носит название фотолитографического процесса. Сначала на пластину наносят временный слой светочув ствительного материала — фотослой, на который с помо щью ультрафиолетового излучения проецируют изображе ние прозрачных участков шаблона, или фотомаски. Под воздействием ультрафиолетового излучения засвеченные участки фотослоя становятся растворимыми, и их удаляют с помощью растворителя, открывая находящийся под ними диоксид кремния. С помощью операции, которая называется травлением, открытый диоксид кремния удаляется. Затем убирают ос тавшийся фотослой, в результате чего на полупроводниковой пластине остается рисунок из диоксида кремния. В резуль тате ряда дополнительных операций фотолитографии и трав ления на пластину наносят также поликристаллический кремний, обладающий свойствами проводника. Затем от крытые участки кремниевой пластины бомбардируют иона ми различных химических элементов, которые формируют в кремнии отрицательные и положительные заряды, изме няющие электрическую проводимость этих участков. Эта операция в изготовлении микропроцессора называется леги рованием. Операции наложения новых слоев с последующим трав лением схемы осуществляется несколько раз. Для организа ции проводящих участков межслойных соединений в слоях оставляются «окна», которые заполняют металлом, форми руя электрические соединения между слоями.

38


Современный процессор Pentium IV производится по тех нологическому процессу с наиболее современным разреше нием — 0,13 мк. Улучшение технологии производства микропроцессоров позволяет повышать их тактовую частоту. Каждое новое поколение микропроцессоров имеет более низкое напряже ние питания и меньшие токи, что способствует уменьшению выделяемого ими тепла. Но главным достижением является увеличение числа транзисторов на одном кристалле. Боль шее число транзисторов, входящих в состав процессора, по зволяет усовершенствовать архитектуру процессора и до стигнуть еще большей производительности. Нанесение слоев повторяют 20 — 25 раз в течение несколь ких недель. В результате на поверхности пластины создают ся многоэтажные конструкции из нанесенных слоев. Каждый слой процессора имеет свой собственный рисунок, в совокуп ности все эти слои образуют трехмерную электронную схему. Процессоры тестируются компьютером, который опреде ляет, удовлетворяют ли характеристики изготовленных про цессоров заданным требованиям. Неработающие кристаллы отбраковываются. Только после этого пластины отправляют ся в сборочное производство Intel, где их разрезают на ма ленькие прямоугольники, каждый из которых содержит интегральную схему. Затем каждый кристалл помещают в индивидуальный корпус. Корпус защищает кристалл от внешних воздействий и обеспечивает его электрическое соединение с платой, на которую он будет впоследствии установлен. После установки кристалла в корпус процессор снова те стируют, чтобы определить, работоспособен ли он. Исправ ные процессоры подвергают нагрузочным испытаниям: воз действию различных температурных и влажностных режи мов, а также электростатических разрядов. Процессоры, прошедшие тестирование, поступают на вы ходной контроль, задача которого подтвердить, что резуль таты всех предыдущих тестов были корректными, а парамет ры интегральной схемы соответствуют установленным стан дартам или даже превосходят их. Все процессоры, прошед шие выходной контроль, маркируют и упаковывают для до ставки заказчикам.


39

2.1.3. ОСНОВЫ «ЧИСТОЙ ТЕХНОЛОГИИ»

Технология, применяемая на заводах Intel, превосходит по сложности большинство научных производств, и равнять ся с ней может разве что космическая промышленность. Действия каждого робота и человека преследуют одну цель — создание самого сложного за всю историю человечества уст ройства. Ведь каждый процессор Pentium, заключенный внутри черной кремниевой пластинки шириной менее 6 мм, содержит несколько десятков миллионов транзисторов. Всего на строительство одного завода (а их у корпорации Intel более десяти) площадью 6 000 м2 Intel затратила 1 млрд долл. 90 % из этой суммы ушло на строительство так назы ваемых «чистых комнат», площадь которых составляет бо лее 2 000 м2. «Чистая комната» является сердцем всего производствен ного комплекса и не зря носит такое название, так как соот ветствует стандартам класса 1, что означает, что на 1 м3 воз духа приходится 0,5 мк частиц, в то время как в обычном помещении их количество достигает 15 млн мк на 1 м3. Попасть в «чистую комнату» могут лишь операторы в мно гослойных белых скафандрах. Остальные же должны доволь ствоваться ролью зрителя, наблюдая за происходящим снару жи через специальное стекло. При этом создается впечатле ние, будто заглядываешь в совершенно иной, нереальный, мир, окутанный желтым светом, где кроме редко встреча ющихся операторов в скафандрах лишь небольшие контейне ры передвигаются по рельсам на потолке. По рельсам диски доставляются к неподвижным блокам внушительных разме ров, каждый из которых соединяется с десятками различных трубок и проводов. Именно здесь свершается таинство и ку сок кремния превращается в микропроцессор. В «чистой комнате» находятся залы, где Pentium устанав ливаются в пластмассовые корпуса. Переносить чтото в этом секторе чрезвычайно сложно. Для транспортировки чаще все го используются шлюзовые камеры. Корпорация Intel вкла дывает большие средства в профессиональный рост своих со трудников. Каждый сотрудник точно знает, что ему нужно де лать, и может не бояться потерять свое место, если выполня ет порученные операции с требуемым качеством. Даже разго

40


воры за обедом касаются, в основном, новых процессоров. Да и, наверное, просто приятно чувствовать себя идущим в аван гарде процессорных технологий, впереди планеты всей. Представительства, заводы и исследовательские центры Intel разбросаны по всему миру. Представительство Intel в странах СНГ и Балтии (с голов ным офисом в Москве) было открыто в августе 1991 года. Intel продолжает активно работать на рынке стран СНГ, не прекращая при этом спонсорскую помощь различным куль турным и образовательным учреждениям. Может быть, прочитав эти страницы, вы, включая в оче редной раз свой компьютер, с благодарностью вспомните о маленьком черненьком «паучке» (кремниевой пластинке), самом быстром, самом сложном и надежном устройстве, ког далибо созданном человеком, осуществляющем миллионы операций в секунду день за днем, месяц за месяцем, год за годом. 2.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРОВ. ИХ ПРОИЗВОДСТВО, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ

Вычислительные устройства сейчас используются во всех областях профессиональной деятельности людей, в органи зации их досуга и в быту. Поэтому современный компьютер воплощается в самые неожиданные формы в зависимости от сферы его применения. Классифицировать компьютеры можно по исполнению (области применения), типоразмеру, совместимости, исполь зуемому процессору. Причин использования компьютера может быть множе ство, и в зависимости от целей выбирается тип компьютера. Если вы — бухгалтер, то желание автоматизировать тру доемкий бухгалтерский учет может стать причиной приоб ретения настольного ПК. Менеджеру, работа которого свя зана с разъездами, подойдет ноутбук для качественного оформления договоров и облегчения работы с клиентской базой данных. Желание автоматизировать учет товаропото ков приведет коммерсанта к мысли о приобретении мобиль ного карманного компьютера. А для инвентаризации круп


41

ных складов подойдет пока еще не очень привычный для нас надеваемый компьютер. Все компьютеры по исполнению можно подразделить на несколько категорий: • суперкомпьютерные системы; • миниЭВМ; • специализированные персональные компьютеры — сете вые компьютеры, рабочие станции и серверы высокого уровня; • базовые настольные ПК — универсальные настольные компьютеры; • мобильные компьютеры — карманные (ручные) и блок нотные, или планшетные ПК (ноутбуки), а также надева емые компьютеры и телефоныкомпьютеры Каждой категории компьютеров соответствует своя специ фичная программноаппаратная архитектура. 2.2.1. СУПЕРКОМПЬЮТЕРЫ

Для решения определенного круга задач, которые оказы ваются не под силу персональным компьютерам и высоко производительным серверам, используются суперкомпьюте ры. Среди областей применения суперкомпьютеров можно отметить атомную и ядерную физику, метеорологию, сейс мологию, математическое моделирование. Изобретатель суперкомпьютера Сеймур Крей (родился в 1925 году в штате Висконсин, США) — инже# нер#электроник, изобретатель суперкомпьютера. В 1950 году Крей окончил университет в Миннесоте (США) со степе# нью бакалавра электротехники. Свою карьеру начал с работы на UNIVAC, электронной цифровой вычислительной машине первого поколения. В 1957 году Крей участвовал в основании Control Data Corp., которая была основным производителем компьютеров своего времени. Под руковод# ством Крея были созданы большие ЭВМ CDC 6600 и CDC 7600, отличав# шиеся высокой операционной скоростью. В 1972 году Крей организовал собственную фирму — Cray Research Inc., которая занималась разработкой самых высокоскоростных компьютеров в мире. Эти машины были способны осуществлять параллельную обра# ботку данных. Первым суперкомпьютером фирмы стал выпущенный в 1976 году «Крей#1», способный выполнять 240 млн операций в секунду. Этот компьютер применялся для научных исследований, таких как моде# лирование сложных физических явлений. ЭВМ Крэя покупалась прави#

42


тельственными учреждениями и университетскими лабораториями. Сле# дующие модели суперкомпьютеров: «Крей 1#М» и «Крей Х#МР» — обла# дали еще бо´ льшим быстродействием. В 1985 году на рынке появился «Крей#2», машина, которая могла осу# ществлять 1200 млн операций в секунду. Представленный в 1988 году «Крей Y#MP» обладал быстродействием 2 670 млн операций в секунду.

Суперкомпьютеры отличаются высокой стоимостью и до рогостоящим обслуживанием. Поэтому их работа организу ется круглосуточно. Наиболее трудоемкие вычисления плани руются на ночное время при минимальном участии обслужи вающего персонала. В дневное время суперкомпьютер может решать менее сложные задачи, поступающие по сети от мно гочисленных пользователей. Задачи могут выполняться па раллельно, поэтому у каждого пользователя создается иллю зия, что суперкомпьютер работает только с ним. В России пока немного организаций и фирм, которые ис пользуют в своей работе суперкомпьютеры. Это крупнейшие банки, предприятия нефтяной и газовой отраслей, прави тельственные организации и органы государственного управ ления. 2.2.2. МИНИЭВМ

От суперкомпьютеров эти машины отличаются уменьшен ными размерами, меньшей производительностью и стоимо стью. Они используются в крупных компаниях, многих бан ках, научных и образовательных учреждениях. Эти ЭВМ ис пользуются как центральная машина в мощных локальных компьютерных сетях. Для организации работы с миниЭВМ также применяется специальный вычислительный центр или отдел вычислительной техники, персонал которого вы полняет задачи, похожие на управление суперкомпьютерной системой. 2.2.3. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

Сетевые компьютеры, рабочие станции и серверы высоко го уровня относятся к специализированным персональным компьютерам.


43

Сервер начального уровня предназначен для поддержания локальной сети до 40 пользователей. От базового настольно го ПК он отличается корпусом типа мидитауэр и большим количеством разъемов. Обычно на них устанавливается до двух процессоров типа Pentium. Такие серверы выпускают ся фирмами Dell, HP. Сетевые компьютеры, предлагаемые компаниями Sun, Oracle и IBM, не располагают локальной дисковой памятью и поэтому зависят от сети и серверов. Сетевые компьютеры и сервер приложений управляются собственной фирмен ной операционной системой (ОС), которая отличается от Windows, но в которой можно запускать Windowsприложе ния. Спецификация NetPC, на которую ориентируются Microsoft, Intel, Compaq и другие поставщики персональных компь ютеров, предполагает полностью запечатанный компьютер с предназначенной для кэширования локальной памятью, но без возможности подключения плат расширения. К числу его необязательных компонентов относятся дисководы гиб ких дисков и CDROM. Подобно сетевым ПК компьютеры NetPC не могут работать без сети. Многопроцессорные рабочие станции и серверы высоко го уровня имеют обычно от двух до восьми наиболее произ водительных процессоров, не менее двух источников пита ния, содержат большие объемы оперативной и дисковой па мяти. Наиболее известные серверы такого класса выпуска ют компании Dell и Sun Microsystems. 2.2.4. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ НАСТОЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

Современные персональные компьютеры обладают значи тельной производительностью и предназначены для обслу живания отдельного рабочего места, поэтому они удовлетво ряют потребности в обработке и хранении информации на не больших предприятиях и у отдельных лиц. Персональный компьютер нашел применение в организации дистанционно го образования и как средство организации досуга. Широкое распространение персональные компьютеры получили как средство доступа в Интернет.

44


Обычный настольный ком пьютер состоит из системного блока, монитора, клавиатуры и мыши (рис. 2.1). Самая важная часть компь ютера — системный блок, со держащий процессор и опе ративную память (memory) — сердце и мозг ПК; жесткий Рис. 2.1. Настольный персональ# диск или винчестер (HDD hard disk drive); дисковод (FDD — ный компьютер floppy disk drive); CDROM и несколько так называемых портов (COM, LTP, USBport) — плат, снабженных разъемами для присоединения к компь ютеру дополнительных устройств: для печати — принтера, для связи с другими компьютерами — модема, для ввода изображений в компьютер — сканера и некоторых других устройств. Мы будем говорить об IBMсовместимых компьютерах, которые в мировом масштабе использует большинство людей в практической деятельности. Их производят в США, Евро пе и Азии. Существует большое число фирм, производящих такие компьютеры и в России. Основные технологические операции при производстве компьютера — сборка компь ютера из комплектующих и его тестирование. В этих компь ютерах применяется основной принцип фирмы IBM — стан дарт открытой архитектуры. Этот принцип предусматривает возможность дополнения имеющихся аппаратных средств компьютера новыми компо нентами без замены старых или заменены устаревших ком понентов более современными без замены всего компьютера. Эта операция называется «upgrade» (расширить, обновить). Многие фирмы в России специализируются на модерниза ции компьютеров, осуществляя сборку компьютера под за каз конкретного пользователя. Часто такая сборка оказыва ется дешевле, чем приобретение компьютера целиком. Имен но для IBMсовместимых компьютеров используется опера ционная система Windows знаменитой фирмы Microsoft. Однако существует и другой стандарт — «Эппл» (Apple) — яблоко, на базе которого выпускаются компьютеры серии


45

«Макинтош» (Macintosh). Для компьютеров этой группы су ществует свое «яблочное» программное обеспечение (ПО), в частности своя операционная система Mac OS X. Кто они, создатели «яблочного» HARDWARE? Возняк Стив (родился в 1950 году в штате Калифорния, США) — ком# пьютерный дизайнер, соучредитель фирмы Apple. Учился в Калифорнийском университете в Беркли. Не закончив уче# бу, начал работать в компании Hewlett#Packard. Все свое свободное вре# мя проводил в клубе «Самодельный компьютер» в компании таких же молодых энтузиастов в Пало#Альто. В 1975 году его приятель Стив Джобс предложил Возняку начать работу над новым компьютером, который мог бы хорошо продаваться. Первый опытный образец этого компьютера Apple I был создан в гараже, принадлежавшем родителям Джобса. Хозя# ин местного электронного магазина заказал друзьям 25 таких устройств, и тогда Возняк оставил свою работу, чтобы стать вице#президентом но# вого предприятия. В апреле 1976 года Джобс и Возняк основали компанию Apple Computer. Ее продукцией стал компьютер Apple I, отличавшийся простотой и компакт# ностью. Он предназначался главным образом для любителей и энтузи# астов. Всего было продано 600 таких машин. Появившийся вскоре Apple II стал еще более компактным и удобным в пользовании. Компания оказа# лась финансово успешной и в 1980 году стала акционерным обществом. Затем фирма Apple развернула производство принтеров и програм# много обеспечения. В начале 1981 года Возняк попал в авиакатастрофу и ему пришлось на некоторое время оставить работу. В 1983 году он вер# нулся в Apple и проработал в компании до 1985 года. После ухода из Apple Возняк завершил образование в Беркли, получив степень бакалавра в области компьютерных наук и электротехники, и стал преподавать на об# щественных началах.

В чем принципиальная разница между IBM и Apple? Пер вая из них выбрала тактику открытой архитектуры (с про дажей патентов). Любая фирма, приобретя патент, может наладить производство компьютеров по технологии IBM. Именно это и обеспечило широкое распространение компь ютеров IBM. Фирма Apple не продает свои патенты, поэтому компь ютеры этой фирмы более дорогостоящи и менее распростра нены, хотя наиболее известные компьютеры серии Macintosh удобнее, мощнее и надежнее, чем их аналоги IBM. Но вернемся к компьютерам. В практической деятельно сти важным моментом работы с компьютером является со

46


хранение информации. Для этого помимо традиционных дискет и CDдисков применяют не так давно появившиеся записывающие диски CDR и CDRW. Такие устройства со храняют намного больше информации, чем дискеты. Однаж ды записанный диск CDR перезаписать уже нельзя. Снять это ограничение призваны диски и накопители стандарта CDRW (перезаписываемые диски) — устройство не очень де шевое, но полезное. Эти устройства для тех, кто собирается работать с большими объемами данных, такими как графи ка и музыка. Если же сохраняемая информация исчисляется в гигабай тах (трехмерная графика, видео), то 700 Мбайт CDдиска будет недостаточно. Недавно появился новый стандарт DVD, позволяющий записать полнометражный фильм. Такие уст ройства вмещают от 3 до 18 Гбайт (с двухсторонней записью). Существуют пишущие DVDдисководы (DVDR) и перезапи сывающие (DVDRW). Пока эти устройства достаточно доро гостоящи, но общая тенденция снижения цен на компьютер ные новинки позволяет надеяться, что скоро они станут по карману и обычному пользователю. А знаете ли вы, как расшифровывается аббревиатура DVD? Разумеется, знаете: цифровой видеодиск. Именно та кое определение прочно закрепилось в умах большинства пользователей. Но изначально эти три буквы обозначали Digital Versatile Disk, т. е. цифровой универсальный диск. Со временем слово Versatile заменилось на более благозвучное Video, поскольку этот формат был и остается прежде всего способом распространения видеофильмов. Особенностью компьютеров последних моделей является наличие особых инфракрасных портов (IR — infra red), поз воляющих подключать различные устройства без проводов. Такой порт общается с устройством, как телевизор со своим пультом дистанционного управления. Порт на основе радио передатчика — другая разновидность такого дистанционно го подключения. Наличие ИКпорта привело к появлению беспроводных устройств: клавиатур, «мышей». Распространены два типа таких устройств: инфракрасные и радиоустройство. Недо статком первого можно считать необходимость постоянно ви деть ИКпорт. Если случайно закрыть порт учебником, то


47

инфракрасная «мышка» «умирает» — перестает шевели ться. Этого недостатка лишена радиомышь, общающаяся с компьютером посредством маленького радиопередатчика. 2.2.5.КАРМАННЫЕ ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ, ИЛИ POCKET PC

Представьте компьютер, обладающий такими параметра ми: габаритные размеры электронной записной книжки и масса около 300 г, операционная система, подходящая для «обитания» полноценного программного обеспечения: тек стового редактора, табличного процессора, игр, баз данных, деловой графики. Этакий компьютер размером с плитку шоколада. Добавьте к этому возможность подключения раз нообразных внешних устройств, как традиционных (модем, принтер), так и специальных (сканер штрихкода, сотовый телефон). Ну, и напоследок — возможность подключения через стандартный разъем или инфракрасный порт к настольному компьютеру для обмена данными в обоих направлениях; способность работать от внутренних источников питания от 20 до 60 ч, постоянную готовность к работе. Представили? Вот это и есть карманный персональный компьютер (КПК) (рис. 2.2). Любому ясна привлекательность устройства, которое в любой момент можно извлечь из кармана, привести в готовность нажатием клавиши и сделать запись, отправить факс, при нять Email. Это при том, что данные из электронной малютки можно легко перенести на настольный персональ ный компьютер в привычных форма тах Excel и Word. Компьютеры снаб жены монохромным или цветным жидкокристаллическим экранами. Важность создания мощных про граммируемых карманных устройств сопоставима с появлением мобильной Рис. 2.2. Карманный пер# сональный компьютер телефонной связи.

48


Основными производителями КПК являются такие из вестные фирмы, как HP, Sony, Philips, Casio, LG, Compaq. В России такие устройства пока не производятся. В поставку программного обеспечения к КПК входят про граммы: • синхронизации, обеспечивающие перенос данных с на стольного ПК на карманный и обратно через USB, последо вательный или ИКпорт, а также через карты расширения памяти; • офисные, конвертирующие документы MS Word, реже Excel, в формат, пригодный для просмотра на КПК; • почтовые, позволяющие просматривать почту, получен ную непосредственно на карманный компьютер или перене сенную с настольного (обычно совместимы с MS Outlook); • личные для обмена со стационарным персональным ком пьютером задачами, списком контактов и расписанием. Основных операционных систем для карманных компьюте ров три: Palm OS, Microsoft Windows CE и EPOC. Они имеют гораздо больше различий в требованиях к системным ресурсам, чем Windows, Linux и Mac OS, так что нельзя напрямую срав нивать объем памяти разных ручных компьютеров: иногда 8 Мбайт одной операционной системы позволяют запустить больше приложений, чем 16 Мбайт другой. Процессоры КПК имеют различную архитектуру, и поэтому тактовая частота не полностью отображает соотношение их производительности. По той же причине (различие архитектур) невозможно при равнять производительность КПК и настольных систем, одна ко применение голосового ввода в карманных компьютерах говорит о том, что их центральные процессоры достигли про изводительности как минимум процессора Pentium. Создатели карманных компьютеров отказались от клави атуры, заменив ее на перьевой ввод. Конечно, научиться бы стро писать специальным пером на экране не так просто, но при должной сноровке это избавляет работу с карманным компьютером от главного недостатка — тыканья в кроше чные кнопочки. Ввод данных на КПК без клавиатуры осуществляется с помощью стило (пера), которое обычно имеет форму цилинд ра с резиновым наконечником. На сенсорном экране вводят ся знаки Graffiti — стилизованные, сильно упрощенные бук


49

вы. Сначала приходится запоминать их начертание, но затем становится трудно понять, почему все люди не пишут таким простым и быстрым способом. Microsoft поддерживает две разновидности ОС: для машин с клавиатурным и рукописным вводом. Windows CE помогает полностью раскрыться мультимедийным возможностям «кар манников». Кроме производительной «железной» начинки это му способствует возможность работы в многозадачном режи ме: можно, скажем, редактировать текст и слушать музыку. КПК все больше становятся не просто «умными» элект ронными записными книжками, но и устройствами для свя зи с внешним миром, в первую очередь через Интернет. Модификации КПК с модемом позволяют подключиться к Интернету из любого места, где есть телефон. Выходить в Интернет с КПК через сотовый телефон можно почти на лю бых моделях всех производителей, и обычно для этого ис пользуется ИКпорт. 2.2.6. КОМПЬЮТЕРЫТЕЛЕФОНЫ

Начало XXI века было ознаменовано появлением устрой ства, совмещающего в себе функции телефона и КПК. Пионером в создании таких устройств стала компания Qualcomm (ныне Kyocera). Ее первым комбинированным уст ройством, созданным в 2001 году, стал PdQ Smartphone, но это был слишком громоздкий и дорогостоящий аппарат. Smartphone открыл новую эру устройств, призванных ос вободить пользователей от необходимости носить с собой сра зу два аппарата: сотовый телефон и КПК. Некоторые из них будут сделаны по схеме «два в одном», другие превратятся из обычных КПК в комбинированные устройства с помощью дополнительного модуля. Эти устройства достаточно удобны. Можно звонить по те лефонам, занесенным в записную книжку, а также исполь зовать все возможности карманных компьютеров. Если поз воляет тарифный план, то можно работать с Интернетом. Те лефон поддерживает стандарт CDMA. Владельцы карманных компьютеров Palm возможно пред почтут воспользоваться дополнительными модулями, чтобы получить функции телефона.

50


2.2.7. НАДЕВАЕМЫЕ ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

Сегодня компьютер можно даже надеть на себя. Более того, эксперты компании Gartner Group в журнале Business Technology Journal в своем ежегодном отчете включили на деваемые компьютеры (wearable PC, далее — НПК) в десят ку самых перспективных технологий. Человек, использующий специальный надеваемый ком пьютер, чемто напоминает героя фильма «Роботполицей ский»: на поясе — коробочка процессорного модуля, к пред плечью пристегнуты небольшая клавиатура и манипулятор, на голове закреплены дисплей и наушник с микрофоном. Область применения НПК довольно обширна. Они могут эффективно использоваться самыми разными специалиста ми: как спасателями из служб по чрезвычайным и аварий ным ситуациям, так и официантами в ресторанах быстрого обслуживания. Полезными окажутся НПК для проведения инвентаризации и осуществления контроля, при операциях с недвижимостью, в страховом бизнесе, строительстве, гео дезии, медицине, при обучении в реальных условиях и т. д. Преимущества НПК очевидны: он оставляет свободными обе руки и дает возможность видеть не только реальный, но и благодаря монокулярному дисплею сгенерированный ком пьютером мир. Специалисты Xybernaut называют этот эф фект улучшенной действительностью (enhanced reality). 2.2.8. БЛОКНОТНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ

Ноутбук (notebook) — это полноценный переносный ком пьютер небольших габаритных размеров и маленькой массы (рис. 2.3). Все, кому нужен умный и мобильный помощник на каждый день на работе и дома, несомненно, выберут блок нотный (планшетный) ПК. Ноутбуки последних моделей оснащаются SVGA или XGAмониторами на тонкопленочных транзисторах (TFT). Согласно спецификации корпорации IntelMobile Power Guidelines 99 1.0 стандартом становится 13,3дюймовый экран с глубиной цвета 24 бит и разрешением 1024 × 768 пикселов. Последние модели ноутбуков укомплектованы процессо рами Intel Pentium, Celeron, AthlonPalomino; размер опера

Информац. технологии. Вычислит. техника, связь

Recommend Documents