Лекции по информатике и информационным технологиям в профессиональной деятельности
план-конспект занятия

ТЕМА 1.2. ВИДЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Правовые нормы, относящиеся к информации, правонарушения  в  информационной  сфере,  меры  их  предупреждения

Правовое регулирование в информационной сфере является новой и сложной задачей для государства. В Российской Федерации сущесвует ряд законов в этой области. Решение проблемы защиты информации во многом определяется теми задачами, которые решает пользователь как специалист в конкретной области. В настоящее время для защиты от несанкционированного доступа к информации все более часто используются биометрические системы идентификации. Используемые в этих системах характеристики являются неотъемлемыми качествами личности человека и поэтому не могут быть утерянными или поддельными.

Преступления в сфере информационных технологий или киберпреступность — преступления, совершаемые людьми, использующих информационные технологии для преступных целей.

Преступления в сфере информационных технологий включают как распространение вредоносных вирусов, взлом паролей, кражу номеров кредитных карточек и других банковских реквизитов (фишинг), так и распространение противоправной информации (клеветы, материалов порнографического характера, материалов, возбуждающих межнациональную и межрелигиозную вражду и т.п.) через Интернет.

Кроме того, одним из наиболее опасных и распространенных преступлений, совершаемых с использованием Интернета, является мошенничество. Инвестирование денежных средств на иностранных фондовых рынках с использованием сети Интернет сопряжено с риском быть вовлеченными в различного рода мошеннические схемы.

Другой пример мошенничества - интернет-аукционы, в которых сами продавцы делают ставки, чтобы поднять цену выставленного на аукцион товара.

В соответствии с действующим уголовным законодательством Российской Федерации под преступлениями в сфере компьютерной информации понимаются совершаемые в сфере информационных процессов и посягающие на информационную безопасность деяния, предметом которых являются информация и компьютерные средства.

Данная группа посягательств являются институтом особенной части уголовного законодательства, ответственность за их совершение предусмотрена гл. 28 УК РФ.

Правовое регулирование Российской Федерации

• Закон «О правовой охране программ для ЭВМ и баз данных» регламентирует юридические вопросы, связанные с авторскими правами на программные продукты и базы данных.
• Закон «Об информации, информатизации и защите информации» позволяет защищать информационные ресурсы (личные и общественные) от искажения, порчи, уничтожения.
• В Уголовном кодексе РФ имеется раздел «Преступления в сфере компьютерной информации». Он предусматривает наказания за:

1. Неправомерный доступ к компьютерной информации;
2. Создание, использование и распространение вредоносных программ для ЭВМ;
3. Умышленное нарушение правил эксплуатации ЭВМ и их сетей.

Значимость безопасности информации

ТЕМА 1.2. ВИДЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Правовые нормы, относящиеся к информации, правонарушения  в  информационной  сфере,  меры  их  предупреждения

Правовое регулирование в информационной сфере является новой и сложной задачей для государства. В Российской Федерации сущесвует ряд законов в этой области. Решение проблемы защиты информации во многом определяется теми задачами, которые решает пользователь как специалист в конкретной области. В настоящее время для защиты от несанкционированного доступа к информации все более часто используются биометрические системы идентификации. Используемые в этих системах характеристики являются неотъемлемыми качествами личности человека и поэтому не могут быть утерянными или поддельными.

Преступления в сфере информационных технологий или киберпреступность — преступления, совершаемые людьми, использующих информационные технологии для преступных целей.

Преступления в сфере информационных технологий включают как распространение вредоносных вирусов, взлом паролей, кражу номеров кредитных карточек и других банковских реквизитов (фишинг), так и распространение противоправной информации (клеветы, материалов порнографического характера, материалов, возбуждающих межнациональную и межрелигиозную вражду и т.п.) через Интернет.

Кроме того, одним из наиболее опасных и распространенных преступлений, совершаемых с использованием Интернета, является мошенничество. Инвестирование денежных средств на иностранных фондовых рынках с использованием сети Интернет сопряжено с риском быть вовлеченными в различного рода мошеннические схемы.

Другой пример мошенничества - интернет-аукционы, в которых сами продавцы делают ставки, чтобы поднять цену выставленного на аукцион товара.

В соответствии с действующим уголовным законодательством Российской Федерации под преступлениями в сфере компьютерной информации понимаются совершаемые в сфере информационных процессов и посягающие на информационную безопасность деяния, предметом которых являются информация и компьютерные средства.

Данная группа посягательств являются институтом особенной части уголовного законодательства, ответственность за их совершение предусмотрена гл. 28 УК РФ.

Правовое регулирование Российской Федерации

• Закон «О правовой охране программ для ЭВМ и баз данных» регламентирует юридические вопросы, связанные с авторскими правами на программные продукты и базы данных.
• Закон «Об информации, информатизации и защите информации» позволяет защищать информационные ресурсы (личные и общественные) от искажения, порчи, уничтожения.
• В Уголовном кодексе РФ имеется раздел «Преступления в сфере компьютерной информации». Он предусматривает наказания за:

1. Неправомерный доступ к компьютерной информации;
2. Создание, использование и распространение вредоносных программ для ЭВМ;
3. Умышленное нарушение правил эксплуатации ЭВМ и их сетей.

Значимость безопасности информации

ТЕМА 2.2. ОСНОВНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ

Принципы обработки информации компьютером. Арифметические и логические основы работы компьютера.

Алгоритмы и способы их описания.

Компьютер как исполнитель команд. Программный принцип работы компьютера.

Алгебра логики (булева алгебра) – это раздел математики, возникший в XIX веке благодаря усилиям английского математика Дж. Буля. Поначалу булева алгебра не имела никакого практического значения. Однако уже в XX веке ее положения нашли применение в разработке различных электронных схем. Законы и аппарат алгебры логики стали использоваться при проектировании различных частей компьютеров (память, процессор).

Алгебра логики оперирует с высказываниями. Под высказыванием понимают повествовательное предложение, относительно которого имеет смысл говорить, истинно оно или ложно. Над высказываниями можно производить определенные логические операции, в результате которых получаются новые высказывания. Наиболее часто используются логические операции, выражаемые словами «не», «и», «или».

Логические операции удобно описывать так называемыми таблицами истинности, в которых отражают результаты вычислений сложных высказываний при различных значениях исходных простых высказываний. Простые высказывания обозначаются переменными (например, A и B).

Конъюнкция (логическое умножение). Сложное высказывание А & В истинно только в том случае, когда истинны оба входящих в него высказывания. Истинность такого высказывания задается следующей таблицей:

Обозначим 0 – ложь, 1 – истина

Дизъюнкция (логическое сложение). Сложное высказывание A ∨ В истинно, если истинно хотя бы одно из входящих в него высказываний. Таблица истинности для логической суммы высказываний имеет вид:

Инверсия (логическое отрицание). Присоединение частицы НЕ (NOT) к данному высказыванию называется операцией отрицания (инверсии). Она обозначается Ā (или ¬А)и читается не А . Если высказывание А истинно, то В ложно, и наоборот. Таблица истинности в этом случае имеет вид

Алгоритм – система точных и понятных предписаний (команд, инструкций, директив) о содержании и последовательности выполнения конечного числа действий, необходимых для решения любой задачи данного типа. Как всякий объект, алгоритм имеет название (имя). Также алгоритм имеет начало и конец.

В качестве исполнителя алгоритмов можно рассматривать человека, любые технические устройства, среди которых особое место занимает компьютер. Компьютер может выполнять только точно определенные операции, в отличии от человека, получившего команду и имеющего возможность сориентироваться в ситуации.

Алгоритм обладает следующими свойствами.

1. Дискретность (от лат. discretus – разделенный, прерывистый) указывает, что любой алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке.
2. Детерминированность (от лат. determinate – определенность, точность) указывает, что любое действие алгоритма должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае.
3. Конечность определяет, что каждое действие в отдельности и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения.
4. Результативность требует, чтобы в алгоритме не было ошибок, т.е. при точном исполнении всех команд процесс решения задачи должен прекратиться за конечное число шагов и при этом должен быть получен ответ.
5. Массовость заключается в возможности применения алгоритма к целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных данных (разработка в общем виде).

Способы описания алгоритмов

• словесный (на естественном языке);
• графический (с помощью стандартных графических объектов (геометрических фигур) – блок-схемы);
• программный (с помощью языков программирования)

Компьютер или ЭВМ (электронно-вычислительная машина) – это универсальное техническое средство для автоматической обработки информации.
Аппаратное обеспечение компьютера – это все устройства, входящие в его состав и обеспечивающие его исправную работу.
Несмотря на разнообразие компьютеров в современном мире, все они строятся по единой принципиальной схеме, основанной на фундаменте идеи программного управления Чарльза Бэббиджа(середина XIX в). Эта идея была реализована при создании первой ЭВМ ENIAC в 1946 году коллективом учёных и инженеров под руководством известного американского математика Джона фон Неймана, сформулировавшего следующие общие принципы:

1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм).

3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

С тех пор структуру (архитектуру) современных компьютеров часто называют неймановской.

ОБЩАЯ СХЕМА КОМПЬЮТЕРА

В основе строения ПК лежат два важных принципа: магистрально-модульный принцип и принцип открытой архитектуры. Согласно первому все части и устройства изготавливаются в виде отдельных блоков, информация между которыми передаётся по комплекту соединений, объединённых в магистраль. При этом общую схему ПК можно представить в следующем виде:

Второй принцип построения ПК – открытая архитектура – предполагает возможность сборки компьютера из независимо изготовленных частей, доступную всем желающим (подобно детскому конструктору). 
  

ТЕМА 2.2. ОСНОВНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ

Принципы обработки информации компьютером. Арифметические и логические основы работы компьютера.

Алгоритмы и способы их описания.

Компьютер как исполнитель команд. Программный принцип работы компьютера.

Алгебра логики (булева алгебра) – это раздел математики, возникший в XIX веке благодаря усилиям английского математика Дж. Буля. Поначалу булева алгебра не имела никакого практического значения. Однако уже в XX веке ее положения нашли применение в разработке различных электронных схем. Законы и аппарат алгебры логики стали использоваться при проектировании различных частей компьютеров (память, процессор).

Алгебра логики оперирует с высказываниями. Под высказыванием понимают повествовательное предложение, относительно которого имеет смысл говорить, истинно оно или ложно. Над высказываниями можно производить определенные логические операции, в результате которых получаются новые высказывания. Наиболее часто используются логические операции, выражаемые словами «не», «и», «или».

Логические операции удобно описывать так называемыми таблицами истинности, в которых отражают результаты вычислений сложных высказываний при различных значениях исходных простых высказываний. Простые высказывания обозначаются переменными (например, A и B).

Конъюнкция (логическое умножение). Сложное высказывание А & В истинно только в том случае, когда истинны оба входящих в него высказывания. Истинность такого высказывания задается следующей таблицей:

Обозначим 0 – ложь, 1 – истина

Дизъюнкция (логическое сложение). Сложное высказывание A ∨ В истинно, если истинно хотя бы одно из входящих в него высказываний. Таблица истинности для логической суммы высказываний имеет вид:

Инверсия (логическое отрицание). Присоединение частицы НЕ (NOT) к данному высказыванию называется операцией отрицания (инверсии). Она обозначается Ā (или ¬А)и читается не А . Если высказывание А истинно, то В ложно, и наоборот. Таблица истинности в этом случае имеет вид

Алгоритм – система точных и понятных предписаний (команд, инструкций, директив) о содержании и последовательности выполнения конечного числа действий, необходимых для решения любой задачи данного типа. Как всякий объект, алгоритм имеет название (имя). Также алгоритм имеет начало и конец.

В качестве исполнителя алгоритмов можно рассматривать человека, любые технические устройства, среди которых особое место занимает компьютер. Компьютер может выполнять только точно определенные операции, в отличии от человека, получившего команду и имеющего возможность сориентироваться в ситуации.

Алгоритм обладает следующими свойствами.

1. Дискретность (от лат. discretus – разделенный, прерывистый) указывает, что любой алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке.
2. Детерминированность (от лат. determinate – определенность, точность) указывает, что любое действие алгоритма должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае.
3. Конечность определяет, что каждое действие в отдельности и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения.
4. Результативность требует, чтобы в алгоритме не было ошибок, т.е. при точном исполнении всех команд процесс решения задачи должен прекратиться за конечное число шагов и при этом должен быть получен ответ.
5. Массовость заключается в возможности применения алгоритма к целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных данных (разработка в общем виде).

Способы описания алгоритмов

• словесный (на естественном языке);
• графический (с помощью стандартных графических объектов (геометрических фигур) – блок-схемы);
• программный (с помощью языков программирования)

Компьютер или ЭВМ (электронно-вычислительная машина) – это универсальное техническое средство для автоматической обработки информации.
Аппаратное обеспечение компьютера – это все устройства, входящие в его состав и обеспечивающие его исправную работу.
Несмотря на разнообразие компьютеров в современном мире, все они строятся по единой принципиальной схеме, основанной на фундаменте идеи программного управления Чарльза Бэббиджа(середина XIX в). Эта идея была реализована при создании первой ЭВМ ENIAC в 1946 году коллективом учёных и инженеров под руководством известного американского математика Джона фон Неймана, сформулировавшего следующие общие принципы:

1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм).

3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

С тех пор структуру (архитектуру) современных компьютеров часто называют неймановской.

ОБЩАЯ СХЕМА КОМПЬЮТЕРА

В основе строения ПК лежат два важных принципа: магистрально-модульный принцип и принцип открытой архитектуры. Согласно первому все части и устройства изготавливаются в виде отдельных блоков, информация между которыми передаётся по комплекту соединений, объединённых в магистраль. При этом общую схему ПК можно представить в следующем виде:

Второй принцип построения ПК – открытая архитектура – предполагает возможность сборки компьютера из независимо изготовленных частей, доступную всем желающим (подобно детскому конструктору). 
  

Хранение информационных объектов различных видов на различных цифровых носителях.

Определение объемов различных носителей информации. Архив информации.

Информация,  закодированная  с  помощью  естественных  и  формальных  языков,  а также информация в форме зрительных и звуковых образов хранится в памяти человека.

Однако для долговременного хранения информации, ее накопления и передачи из поколения в поколение используются носители информации.

Материальная природа носителей информации может быть различной:  

• молекулы ДНК, которые хранят генетическую информацию;  
• бумага, на которой хранятся тексты и изображения;  
• магнитная лента, на которой хранится звуковая информация;
• фото- и кинопленки, на которых хранится графическая информация;  
• микросхемы памяти, магнитные  и лазерные диски, на которых хранятся программы и данные в компьютере, и так далее.

По оценкам специалистов, объем информации, фиксируемой на различных носителях,  превышает один  эксабайт  в год.  Примерно 80% всей  этой  информации  хранится  в цифровой форме на магнитных и оптических носителях и только 20% - на аналоговых носителях (бумага, магнитные ленты, фото- и кинопленки).  

Большое  значение  имеет  надежность  и  долговременность  хранения информации. Большую устойчивость к возможным повреждениям имеют молекулы ДНК, так как существует  механизм обнаружения  повреждений их структуры (мутаций) и  самовосстановления.

Надежность (устойчивость  к повреждениям) достаточно  высока у  аналоговых носителей, повреждение которых  приводит к потере информации только  на поврежденном участке.  Поврежденная  часть  фотографии  не  лишает  возможности  видеть  оставшуюся часть, повреждение участка магнитной ленты приводит лишь к временному пропаданию звука и так далее.

Цифровые носители гораздо более чувствительны к повреждениям, даже утеря одного бита данных на магнитном или оптическом диске может привести к невозможности считать файл, то есть к потере большого объема данных. Именно поэтому необходимо соблюдать правила эксплуатации и хранения цифровых носителей информации.

Наиболее долговременным  носителем  информации  является молекула ДНК, которая  в течение десятков тысяч лет (человек) и миллионов лет (некоторые живые организмы), сохраняет генетическую информацию данного вида.

Аналоговые носители способны сохранять информацию в течение тысяч лет (египетские  папирусы  и  шумерские  глиняные  таблички), сотен  лет (бумага) и  десятков  лет (магнитные ленты, фото- и кинопленки).

Цифровые  носители  появились сравнительно  недавно  и  поэтому  об  их долговременности  можно  судить только по оценкам  специалистов.  По  экспертным  оценкам, при правильном хранении оптические носители  способны  хранить информацию сотни  лет, а магнитные - десятки лет.

Определение объемов различных носителей информации 

Носители информации характеризуются информационной емкостью, то есть количеством информации, которое они могут хранить. Наиболее информационно  емкими являются молекулы ДНК, которые имеют очень малый размер и плотно упакованы. Это позволяет хранить  огромное количество информации (до 1021  битов в 1 см3), что  дает возможность  организму  развиваться  из  одной-единственной  клетки,  содержащей  всю необходимую генетическую информацию.

Современные микросхемы памяти позволяют хранить в 1 см3 до 1010 битов информации, однако это в 100 миллиардов раз меньше, чем в ДНК. Можно сказать,  что современные технологии пока существенно проигрывают биологической эволюции.

Однако  если  сравнивать  информационную  емкость  традиционных  носителей  информации (книг) и современных компьютерных носителей, то прогресс очевиден:

•  Лист формата А4 с текстом (набран  на компьютере шрифтом 12-го кегля с одинарным интервалом)   - около 3500 символов

•  Страница учебника -  2000 символов

•  Гибкий магнитный диск –  1,44 Мб

•  Оптический диск CD-R(W) – 700 Мб

•  Оптический диск  DVD – 4,2 Гб

•  Флэш-накопитель -  несколько Гб

•  Жесткий магнитный диск – сотни Гб

Таким  образом,  на дискете  может  храниться 2-3  книги, а на жестком магнитном диске или DVD - целая библиотека, включающая десятки тысяч книг.

 Архив информации

Созданную или полученную каким-либо образом информацию хранят в течение определённого времени, в течение которого её временно или долговременно содержат на различных носителях электронных данных. Если информация представляет интерес для её создателей или правообладателей, то им приходится создавать электронные архивы.

Электронный архив - это файл, содержащий один или несколько файлов в сжатой или несжатой форме и информацию, связанную с этими файлами (имя файла, дата и время последней редакции и т.п.).  

Электронные архивы позволяют в любой момент времени извлекать из них необходимые данные для дальнейшего их использования в различных ситуациях (например, для обновления или восстановления утерянных данных). Такие архивы называют страховочными копиями. Их используют в случае утраты или порчи основной машиночитаемой информации, а также для длительного её хранения в месте, которое защищено от вредных воздействий и несанкционированного доступа. Как правило, компьютерными архивами информации являются электронные каталоги, базы и банки данных, а также коллекции любых видов электронной информации.  

Для обеспечения надёжности хранения и защиты данных рекомендуют создавать по 2–3 архивные копии последних редакций файлов. В случае необходимости  осуществляется разархивирование данных.  

Разархивирование - это процесс точного восстановления электронной информации, ранее сжатой и хранящейся в файле-архиве.  

Для создания архивных файлов и разархивирования   используют специальные программы-архиваторы:

-  WinRAR

-  7-Zip File Manager

Основные возможности архиваторов:

•  просмотр содержания архива и файлов, содержащихся в архиве

•  распаковка архива или отдельных файлов архива;  

•  создание простого архива файлов (файлов и папок) в виде файла с расширением, определяющим используемую программу-архиватор;  

•  создание самораспаковывающегося архива файлов (файлов и папок) в виде файла с пусковым расширением EXE;  

•  создание многотомного архива файлов (файлов и папок) в виде группы файлов-томов заданного размера (раньше - в размер дискеты).

Передача информации между компьютерами.

 Проводная и беспроводная связь.

Есть три основных способа организации межкомпьютерной связи:

• объединение двух рядом расположенных компьютеров посредством специального кабеля;
• передача данных от одного компьютера к другому посредством модема с помощью проводных, беспроводных или спутниковых линий связи;
• объединение компьютеров в компьютерную сеть

Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за другим — роль пользователя этих ресурсов. В этом случае первый компьютер называется сервером, а второй —клиентом или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения.

Сервер (англ. serve — обслуживать) — это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечиваетобслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

Компьютерная сеть представляет собой совокупность узлов (компьютеров, рабочих станций и др.) и соединяющих их ветвей.

Ветвь сети — это путь, соединяющий два смежных узла.

Узлы сети бывают трёх типов:

• оконечный узел — расположен в конце только одной ветви;
• промежуточный узел — расположен на концах более чем одной ветви;
• смежный узел — такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Наиболее распространенные виды топологий сетей:

1. Линейная сеть. Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.

2. Кольцевая сеть. Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.

3. Древовидная сеть. Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.

4. Звездообразная сеть. Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.

5. Ячеистая сеть. Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.

6. Полносвязанная сеть. Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами.

Важнейшая характеристика компьютерной сети — её архитектура.

В современном мире, переживающем информационный бум, всё большее значение приобретает проводная связь - телефония и интернет, которая позволяет людям не только общаться друг с другом на огромном расстоянии, но и пересылать за какие-то доли секунды огромные объёмы информации.

Существует несколько типов проводных линий связи:

1. медная витая пара проводов
2. коаксиальный кабель
3. волоконно-оптическая линия связи

Самой распространённой, дешёвой и простой в монтаже и последующем техническом обслуживании является витая пара. Волоконно-оптическая линия связи, напротив, является наиболее сложной и дорогостоящей.

Несмотря на бурное развитие в последние годы всевозможных средств беспроводной связи, таких, как мобильные или спутниковые телефоны, проводная связь, видимо, будет сохранять свои позиции ещё долгое время.

Основными преимуществами проводной связи перед беспроводной являются простота устройства линий связи и стабильность передаваемого сигнала (качество которого, например, практически не зависит от погодных условий).

Прокладка проводных (кабельных) линий связи для предоставления услуг телефонии и интернет, связана со значительными материальными затратами, а также представляет собой весьма трудоёмкий процесс. Однако, несмотря на подобные сложности, инфраструктура проводной связи постоянно обновляется и совершенствуется.

Беспроводные сетевые технологии группируются в три типа, различающиеся по масштабу действия их радиосистем, но все они с успехом применяются в бизнесе. 
1. PAN (персональные сети) — короткодействующие, радиусом до 10 м сети, которые связывают ПК и другие устройства — КПК, мобильные телефоны, принтеры и т. п. С помощью таких сетей реализуется простая синхронизация данных, устраняются проблемы с обилием кабелей в офисах, реализуется простой обмен информацией в небольших рабочих группах. Наиболее перспективный стандарт для PAN — это Bluetooth. 
2. WLAN (беспроводные локальные сети) — радиус действия до 100 м. С их помощью реализуется беспроводной доступ к групповым ресурсам в здании, университетском кампусе и т. п. Обычно такие сети используются для продолжения проводных корпоративных локальных сетей. В небольших компаниях WLAN могут полностью заменить проводные соединения. Основной стандарт для WLAN — 802.11. 
3. WWAN (беспроводные сети широкого действия) — беспроводная связь, которая обеспечивает мобильным пользователям доступ к их корпоративным сетям и Интернету.

На современном этапе развития сетевых технологий, технология беспроводных сетей Wi-Fi является наиболее удобной в условиях требующих мобильность, простоту установки и использования. Wi-Fi (от англ. wirelessfidelity - беспроводная связь) - стандарт широкополосной беспроводной связи, разработанный в 1997г. Как правило, технология Wi-Fi используется для организации беспроводных локальных компьютерных сетей, а также создания так называемых горячих точек высокоскоростного доступа в Интернет. 

Будущее развития телекоммуникационных услуг в немалой степени заключается в грамотном сочетании проводной и беспроводной связи, где каждый вид связи будет использоваться там, где это наиболее оптимально.

Раздел 4. ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ОБЪЕКТОВ

Тема 4.1. Понятие об информационных системах и автоматизации информационных процессов

Возможности настольных издательских систем: создание, организация и основные способы преобразования (верстки) текста.

В широком смысле слова под настольными издательскими системами понимают компьютерную цифровую полиграфию в целом, а в узком смысле – программы верстки документов.

Новый термин

DTP (DeskTop Publishing System, настольная издательская система) — комплекс аппаратного и программного обеспечения, предназначенный для подготовки публикации из текста и изображений для печати. Также возможна и подготовка документа публикации для распространения не в виде твердой копии, а в электронном виде, т. е. электронная верстка в PDF– и HTML-форматах. Настольное издательство, в отличие от традиционного типографского, подразумевает полиграфическую работу не в типографии, а дома или в офисе.

В связи с широким распространением в последние годы мультимедийных и сетевых электронных изданий, принято различать настольные издательские системы на два типа: 1) для подготовки полиграфических изданий

2) системы верстки электронных документов

Среди настольных издательских систем наиболее популярными считаются системы QuarkXPress, Adobe PageMaker и Adobe InDesign.

Основным отличием настольных издательских систем от текстовых редакторов (таких, например, как MS Word) является то, что они предназначены в первую очередь для оформления (верстки) документа, а не для его создания "с нуля" (ввода текста, проверки правописания, создания изображений), хотя в определенной степени могут выполнять и эти функции. Процесс верстки документа состоит в оформлении текста и задании условий взаимного расположения текста и иллюстраций. Целью верстки является создание оригинал-макета, пригодного для размножения документа полиграфическими методами.

Новый термин

Оригинал-макет – оригинал, каждая страница которого полностью совпадает с соответствующей страницей будущего издания. Он может быть кодированным – на магнитном или оптическом диске – и в таком виде отсылаться на полиграфическое предприятие для набора и печати тиража; твердой копией, подготовленной для изготовления фотоформ или печатных форм, фотомеханическим или другим.

Оперативная полиграфия

Печать оперативная — изготовление того, чем пользуются не только в рекламных целях, но и каждый день – это фирменные бланки, визитки, прайс-листы, конверты и т. п. Основными задачами оперативной полиграфии являются малотиражная (до нескольких тысяч экземпляров) и срочная печать брошюр, рекламных проспектов, визиток, плакатов, этикеток, прайс-листов, пригласительных билетов, фирменных бланков, наклеек, календариков, открыток и т. д., а также услуги postpress, как то: ламинация, брошюровка, тиснение и др. Необходимость в решении подобных задач возникает сравнительно часто практически в любом офисе.

Новый термин

Оперативная полиграфия – это понятие, описывающее процесс создания небольших тиражей печатной полиграфической продукции хорошего качества и за очень короткое время.

Векторная графика

В DTP обязательно приходится сталкиваться с графикой. Под работой с векторным редактором понимают создание и редактирование изображений, представленных набором контуров или кривых, имеющих цвет заливки и контура, а также толщину и тип этого самого контура. Для векторного дизайна популярны три программных продукта: Adobe Illustrator, Macromedia FreeHand и CorelDRAW.

Растровая графика

Следующий класс дизайнерского ПО – это плоскостной растровый дизайн. Данная область дизайна эквивалентна классической живописи, но с использованием компьютера как инструмента вместо холста, кистей и палитры красок. Бесспорным лидером ПО растрового дизайна был и остается пакет Adobe Photoshop. Программа служит для фотообработки и ретуши.

Фоторетушь представляет собой обработку отсканированных изображений на предмет удаления нежелательных элементов, включая пыль на слайде, случайно снятые или не отвечающие композиции объекты и т.п.

Программы верстки

Самым первым настольным верстальным пакетом в мире был Adobe PageMaker (1985 г. – версия для Macintosh), следом за которым появился пакет Ventura Publisher (1986 г.) и версия Adobe PageMaker для PC, а через год после этого – QuarkXPress (1987 г).

MS Publisher

Подавляющее большинство умеющих работать на компьютере сотрудников небольших коммерческих организаций владеет двумя программами – MS Word и MS Excel, которых им для работы вполне хватает. Подготовка макета к печати – под силу лишь профессионалу. А что делать, если нет опыта допечатной подготовки, времени и лишних средств? Решение проблемы нашла фирма Microsoft – для этого случая она предлагает использовать программный продукт под названием MS Publisher.

В 1991 г. была выпущена первая версия программы MS Publisher. За последнее время продукт прошел большой этап эволюции. Последняя версия программы введена в состав расширенного варианта MS Office ХР для работы в среде Windows. Она позволяет любому непрофессионалу создать вполне приемлемые для офиса макеты самых необходимых видов продукции. Для изготовления каждого из них – визиток, конвертов, прайс-листов, бланков, буклетов и многого другого – подготовлены десятки макетов, из которых можно выбрать подходящий и, заполнив информацией, отправить на печать.

Adobe InDesign 2.0

Adobe InDesign 2.0 – профессиональный издательский пакет, оптимизированный под верстку документов самого широкого профиля, от одностраничных буклетов до толстых книг. Им в полной мере поддерживается полноцветная печать.

Если говорить об особенностях программы, то наиболее интересными возможностями Adobe InDesign являются работа со шрифтами и поддержка прозрачности, при помощи которой можно легко создать эффект отбрасывания тени любого векторного объекта.

Adobe InDesign, в отличие от своего предшественника Adobe PageMaker, более не является продуктом начального уровня и требует от пользователя теоретического и практического опыта.

Adobe PageMaker 7.0

Adobe PageMaker 7.0 – широко распространенная профессиональная программа верстки. Самая ценная особенность Adobe PageMaker при подготовке бумажных публикаций – это мощнейший механизм работы с цветом.

Преимущества: Adobe PageMaker – это классическая и простая в работе программа (простая организация рабочего процесса – электронный "рабочий стол", мощные инструменты вывода). В 7-й версии улучшен экспорт в формат PDF. К достоинствам пакета следует отнести интегрированность с другими продуктами Adobe – Adobe Illustrator и Adobe Photoshop.

Недостатки: традиционный подход к верстке (вырезка и вставка текстовых блоков) усложняет работу с длинными документами. В последней версии любой из программ (на сегодня это версия 7.0) имеют место некоторые недоработки (ошибки) разработчиков, поэтому для объемной или срочной работы лучше использовать предпоследнюю, более отлаженную версию того же программного продукта (например, версию 6.5).

Corel Ventura 10

Ventura – мощная профессиональная настольная издательская система. Первоначально программа называлась Xerox Ventura Publisher и работала под DOS 6.22. Уже в то время Ventura обладала всеми необходимыми инструментами для качественной верстки. Затем пакет купила фирма Corel.

Corel Ventura предлагает большое количество заготовленных разработчиками шаблонов, которые выполняют практически любой запрос пользователя. Также реализована возможность публикации документов в Интернете.

Преимущества: хорошая работа программы с длинными документами.

Недостатки: высокая сложность обучения и политика фирмы Corel не дают этой программе стать лидером верстки. К недостаткам программы можно отнести и тот факт, что интерфейс перегружен (не оптимизирован). Найти необходимую кнопку среди бесчисленных панелей инструментов, заполонивших экран, порой сложно.

Adobe FrameMaker 7.0

Adobe FrameMaker – один из лучших инструментов для верстки длинных и сложно организованных публикаций.

Преимущества: Adobe FrameMaker 7.0 идеально подходит для верстки больших сложных книг со множеством иллюстраций и таблиц, что является ее главным преимуществом. Особенно удобна эта программа для разработки технической документации.

Недостатки: пакет не может быть единственным средством подготовки публикаций на русском языке, т.к. в нем нет средств проверки русской орфографии. Отсутствуют средства для автоматической расстановки переносов в русских текстах.

QuarkXPress 6.0

QuarkXPress 6.0 – мировой лидер верстки. Очень надежная, быстрая и качественная программа.

К недостаткам этой программы следует отнести пользовательский интерфейс, который остался на уровне стандартов середины 90-х годов 20-го века, отсутствие горячих клавиш для многих часто используемых функций.

Подведение итогов

Проводя сравнительные оценки рассмотренных программ, можно сделать вывод, что многолетний лидер издательской отрасли – QuarkXPress – по сей день остается одним из самых привлекательных продуктов. Привлекателен пакет Adobe InDesign. Он демонстрирует наиболее широкий спектр возможностей, хотя и сложен в освоении. К сожалению, обе эти программы достаточно дороги. Для начального знакомства с DTP рекомендуется MS Publisher.

Редакторы векторной графики

Adobe Illustrator 10

Программа представляет собой графический редактор, ориентированный на создание векторных художественных иллюстраций.

Преимущества: продукт надежен в эксплуатации и обладает существенным количеством необходимых возможностей.

Недостатки: пакет медлителен. Работа в Adobe Illustrator трудоемка.

CorelDRAW Graphics Suite 11

Пакет предназначен для работы с векторной и растровой графикой, а также анимации. В основном используется для создания баннеров, визиток, этикеток, плакатов и несложной верстки документов.

Преимущества: к достоинствам можно отнести высокую скорость работы и ее удобство. Выбрав объект, его можно изменить в размерах, перекосить , повернуть, отзеркалить, продублировать, и все это без необходимости выбора отдельных инструментов, а с использованием контекстного меню.

Macromedia FreeHand MX

Macromedia FreeHand – векторный графический редактор, главный конкурент Adobe Illustrator, неплохое решение для создания иллюстраций для печати, Интернета и проектов Macromedia Flash. Программа аналогична Adobe Illustrator и CorelDRAW. Работает быстрее, места на жестком диске занимает меньше. Надежна как на этапе создания иллюстрации, так и при цветоделении.

Macromedia FreeHand MX – полезная программа, позволяющая из макета, подготовленного к печати, сделать его интернет-версию за короткий срок. Одним из преимуществ Macromedia FreeHand перед его конкурентом Adobe Illustrator является возможность работы с многостраничными документами. В последней версии этой программы документ может содержать до 32 тысяч шаблонов.

ВОЗМОЖНОСТИ ДИНАМИЧЕСКИХ (ЭЛЕКТРОННЫХ) ТАБЛИЦ. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЧИСЛОВЫХ ДАННЫХ.

Первые электронные вычислительные машины были предназначены для выполнения сложных и громоздких вычислений. Несмотря на то, что компьютеры следующих поколений обрабатывали не только числовые, но и текстовые, графические, звуковые и другие данные, именно обработка числовых данных была и остается одним из основных назначений компьютеров.

Программы, предназначенные для обработки числовых данных, называются системами обработки числовых данных.

Системы обработки числовых данных относятся к прикладному программному обеспечению. Основными объектами обработки в этих программах являются числа. Хотя некоторые из них могут обрабатывать и тексты, и графические изображения (диаграммы, графики и др.).

Самыми простыми системами обработки числовых данных являются программы-калькуляторы.  Они предназначены для выполнения арифметических операций, а также вычислений с использованием основных математических и некоторых других функций. Примером таких программ является стандартная программа Калькулятор, которая входит в пакет ОС Windows. Некоторые из программ-калькуляторов могут также вычислять простые и сложные проценты, налоги на заработную плату согласно действующему законодательству, суммы ежемесячных погашений банковских кредитов; строить графики функций и др. Примерами таких программ являются программы Научный калькулятор, Зарплатный калькулятор, Кредитный калькулятор и др.

Другим видом систем обработки числовых данных являются прикладные математические пакеты. Их можно использовать для выполнения математических вычислений, построения графиков функций, преобразования выражений с переменными, нахождения приближенных значений решений уравнений и систем уравнений, вычисления площадей и объемов геометрических фигур и др. Примерами таких программ являются пакеты GRAN 1, 2D, 3D (англ. graphic analyzer – графический анализатор), Динамическая геометрия, MathCAD (англ. mathematics computeraided design – математическое компьютерное автоматизированное проектирование),  Derive (англ.  derive – получать, добывать, выводить), Mathematica (англ.  mathematics  –  математика),  MATLAB (англ. mathematics laboratory – математическая лаборатория)  и др.  

Еще одним видом систем обработки числовых данных являются табличные процессоры.

Табличный процессор – это прикладная программа, которая предназначена для обработки данных, представленных в таблицах.

Таблицы, в которых представлены данные для обработки табличным процессором, называются электронными таблицами (ЭТ).

Электронная таблица является основным объектом обработки табличным процессором. Она, как и таблица в текстовом процессоре Word 2007, состоит из столбцов и строк, на пересечении которых образуются ячейки. В ячейках ЭТ могут храниться числа, тексты и формулы для их обработки.

Табличные процессоры предназначены для:

• ввода данных в ячейки электронных таблиц, их редактирования и форматирования;
• обработки числовых данных по формулам, которые могут содержать арифметические выражения, математические, логические, статистические и другие функции;
• построения диаграмм и графиков на основе данных, которые содержатся в ячейках электронных таблиц;
• повторного вычисления результатов при изменении данных или формул для их обработки;
• отбора данных, которые удовлетворяют определенным условиям;
• печати данных ЭТ, диаграмм и графиков;  
• работы с файлами и др.

В наше время табличные процессоры являются одним из эффективных средств обработки числовых данных. Используя их, бухгалтер может быстро начислить заработную плату, инженер-проектировщик – выполнить расчеты прочности конструкции, физик –  провести обработку данных эксперимента, товаровед – вести учет товаров в магазине и др.

Табличные процессоры являются полезными при ведении учета семейных доходов и расходов, заполнении налоговой декларации, проведении расчетов за коммунальные услуги, кредиты и др. Вы сможете использовать табличные процессоры в своей учебной деятельности для решения математических и экономических задач, обработки результатов исследований, при выполнении практических и лабораторных работ по химии и физике и пр.

Из современных табличных процессоров можно назвать:

• Excel (англ. excel – преобладать, превосходить), который входит в пакет программ Microsoft Office и в последнее время стал одним из самых популярных;
• Calc (англ. calculator – вычислитель, калькулятор), который входит в пакет программ StarOffice;
• GNumeric (англ. GNU – проект по созданию программного обеспечения свободного распространения, numeric – числовой), который свободно распространяется и др.

Мы будем изучать табличный процессор Microsoft Office Excel 2007.

Первый табличный процессор создали в 1979 году студент Г арвардского университета (США) Дэн Бриклин и его товарищ, программист  Боб Френкстон. Он был разработан для компьютера Apple II и получил название  VisiCalc (англ. Visible Calculator  – наглядный калькулятор). Программа обеспечивала возможность работать с одной таблицей, которая содержала 254 строки и 63 столбца, а также строить несложные диаграммы.

После  VisiCalc  появились аналогичные программы от других разработчиков и для других моделей компьютеров, такие как SuperCalc, Lotus 1-2-3,  Multiplan  и др. Впоследствии табличные процессоры начали включать в интегрированные пакеты прикладных  программ, таких как Framework, Works и др.

Первая версия табличного процессора Excel появилась в 1985 году. Эта программа была создана для компьютера Apple и ее авторами были американские программисты Дуг Кландер и Филипп Флоренце.  

Объекты табличного процессора Excel 2007 и их свойства

Объектами табличного процессора Excel 2007 являются электронная книга, лист, электронная таблица,  строка,  столбец,  ячейка,  диапазон,  диаграмма и др.

Количество листов книги ограничивается лишь объемом свободной оперативной памяти компьютера и на них могут быть расположены электронные таблицы, диаграммы, графики, графические изображения, документы Microsoft Word, звукозаписи, видеоклипы и др.  

Каждый лист книги имеет имя, которое указывается на ярлычке листа. Если на листах размещаются электронные таблицы, то такие листы по умолчанию имеют имена Лист1, Лист2 и т. д. Если листы предназначены для размещения только диаграмм, то такие  листы по умолчанию имеют имена Диаграмма1, Диаграмма2 и т. д.

Электронная таблица табличного процессора Excel 2007 содержит 1 048 576 строк (номера от 1 до 1 048 576), 16 384 столбцов (по умолчанию их номера состоят из букв английского алфавита: A, B, С, ..., Z, АА, АВ, ..., ZZ,  ААА, ААВ, ..., XFD), всего 17 179 869 184 ячейки.

Каждая ячейка электронной таблицы имеет адрес. Адрес ячейки задается номерами столбца и строки, на пересечении которых она находится, например A1,  С3,  D17. Всегда одна из ячеек электронной таблицы текущая. Ее адрес отображается в поле Имя. Она выделяется табличным курсором в виде черной рамки, а номер строки и номер столбца текущей ячейки выделяются другим цветом фона.

Две или больше ячеек листа электронной таблицы образуют диапазон ячеек.  В диапазон ячеек могут входить как смежные, так и несмежные ячейки. Прямоугольный диапазон ячеек, который состоит из смежных ячеек, называется связным.

Диапазон ячеек, как и отдельная ячейка, имеет адрес. Адрес связного диапазона ячеек задается адресами двух ячеек, расположенных в его противоположных углах, которые разделены двоеточием, например, A3:A7, B11:D11, G9:C3.

Строка и столбец также являются диапазонами ячеек. Например, адресом диапазона ячеек, в который входят все ячейки десятой строки, есть адрес 10:10, а адресом диапазона ячеек, в который входят все ячейки столбца B, есть адрес В:В.

Чтобы указать адрес несвязного диапазона ячеек, нужно указать адреса его связных частей, разделив их точкой с запятой.

http://any-book.org/download/31199.html#_Toc216693455

Базы данных

Взаимодействие с базой данных происходит при помощи Системы Управления Базой Данных (СУБД), которая расшифровывает запросы и производит операции с информацией в базе данных. Поэтому более правильно было бы говорить о запросе к СУБД и о взаимодействии с СУБД из Web-приложения. Но так как это несколько усложняет восприятие, далее везде мы будем говорить "база данных", подразумевая при этом СУБД.

Существуют следующие разновидности баз данных:

• иерархические;
• реляционные;
• объектно-ориентированные;
• гибридные.

Иерархическая база данных основана на древовидной структуре хранения информации. В этом смысле иерархические базы данных очень напоминают файловую систему компьютера.

В реляционных базах данных данные собраны в таблицы, которые в свою очередь состоят из столбцов и строк, на пересечении которых расположены ячейки. Запросы к таким базам данных возвращает таблицу, которая повторно может участвовать в следующем запросе. Данные в одних таблицах, как правило, связаны с данными других таблиц, откуда и произошло название "реляционные".

В объектно-ориентированных базах данных данные хранятся в виде объектов. С объектно-ориентированными базами данных удобно работать, применяя объектно-ориентированное программирование. Однако, на сегодняшний день такие базы данных еще не достигли популярности реляционных, поскольку пока значительно уступают им в производительности.

Гибридные СУБД совмещают в себе возможности реляционных и объектно-ориентированных баз данных.

Управление транзакциями

Транзакция - это последовательность операций над БД, рассматриваемых СУБД как единое целое. Либо транзакция успешно выполняется и СУБД фиксирует изменения БД, произведенные этой транзакцией, во внешней памяти, либо ни одно из этих изменений никак не отражается на состоянии БД. Понятие транзакции необходимо для   поддержания   логической целостности  БД.   Каждая транзакция начинается при целостном состоянии БД и оставляет это состояние целостным после своего завершения, делает очень удобным использование понятия транзакции как единицы активности пользователя по отношению к БД. При соответствующем управлении параллельно выполняющимися транзакциями со стороны СУБД каждый из пользователей может в принципе ощущать себя единственным пользователем СУБД.

Вид моделей данных

Ядром любой базы данных является модель данных. Модель данных представляет собой множество структур данных, ограничений целостности и операций манипулирования данными. С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними. Модель данных - совокупность структур данных и операций их обработки. СУБД основывается на использовании иерархической, сетевой или реляционной модели, на комбинации этих моделей или на некотором их подмножестве. Рассмотрим три основных типа моделей данных: иерархическую, сетевую и реляционную.

Иерархическая модель данных

Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Объекты, связанные иерархическими отношениями, образуют ориентированный граф (перевернутое дерево). К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь. Узел - это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. На схеме иерархического дерева узлы представляются вершинами графа. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне. Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей. К каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи.

Сетевая модель данных

В сетевой структуре при тех же основных понятиях (уровень, узел, связь) каждый элемент может быть связан с любым другим элементом.

Реляционная модель данных

Понятие реляционный (англ. relation - отношение) связано с разработками известного американского специалиста в области систем баз данных Е. Кодда.

Эти модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для

пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных.

Реляционная модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц. Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

1. каждый элемент таблицы - один элемент данных;

2. все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т.д.) и длину;

3. каждый столбец имеет уникальное имя;

4. одинаковые строки в таблице отсутствуют;

5. порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.

Отношения представлены в виде таблиц, строки которых соответствуют кортежам или записям, а столбцы - атрибутам отношений, доменам, полям.

Поле, каждое значение которого однозначно определяет соответствующую запись, называется простым ключом (ключевым полем). Если записи однозначно определяются значениями нескольких полей, то такая таблица базы данных имеет составной ключ.

Чтобы связать две реляционные таблицы, необходимо ключ первой таблицы ввести в состав ключа второй таблицы (возможно совпадение ключей); в противном случае нужно ввести в структуру первой таблицы внешний ключ - ключ второй таблицы.

Управление транзакциями

Транзакция - это последовательность операций над БД, рассматриваемых СУБД как единое целое. Либо транзакция успешно выполняется и СУБД фиксирует изменения БД, произведенные этой транзакцией, во внешней памяти, либо ни одно из этих изменений никак не отражается на состоянии БД. Понятие транзакции необходимо для   поддержания   логической целостности  БД.   Каждая транзакция начинается при целостном состоянии БД и оставляет это состояние целостным после своего завершения, делает очень удобным использование понятия транзакции как единицы активности пользователя по отношению к БД. При соответствующем управлении параллельно выполняющимися транзакциями со стороны СУБД каждый из пользователей может в принципе ощущать себя единственным пользователем СУБД.

Введение

Современная жизнь немыслима без эффективного управления. Важной категорией являются системы обработки информации, от которых во многом зависит эффективность работы любого предприятия ли учреждения. Такая система должна:

∙                    обеспечивать получение общих и/или детализированных отчетов по итогам работы;

∙                    позволять легко определять тенденции изменения важнейших показателей;

∙                    обеспечивать получение информации, критической по времени, без существенных задержек;

∙                    выполнять точный и полный анализ данных.

Современные СУБД в основном являются приложениями Windows, так как данная среда позволяет более полно использовать возможности персональной ЭВМ, нежели среда DOS. Снижение стоимости высокопроизводительных ПК обусловил не только широкий переход к среде Windows, где разработчик программного обеспечения может в меньше степени заботиться о распределении ресурсов, но также сделал программное обеспечение ПК в целом и СУБД в частности менее критичными к аппаратным ресурсам ЭВМ.

Среди наиболее ярких представителей систем управления базами данных можно отметить: Lotus Approach, Microsoft Access, Borland dBase, Borland Paradox, Microsoft Visual FoxPro, Microsoft Visual Basic, а также баз данных Microsoft SQL Server и Oracle, используемые в приложениях, построенных по технологии «клиент–сервер». Фактически, у любой современной СУБД существует аналог, выпускаемый другой компанией, имеющий аналогичную область применения и возможности, любое приложение способно работать со многими форматами представления данных, осуществлять экспорт и импорт данных благодаря наличию большого числа конвертеров. Общепринятыми, также, являются технологи, позволяющие использовать возможности других приложений, например, текстовых процессоров, пакетов построения графиков и т.п., и встроенные версии языков высокого уровня (чаще – диалекты SQL и/или VBA) и средства визуального программирования интерфейсов разрабатываемых приложений. Поэтому уже не имеет существенного значения, на каком языке и на основе какого пакета написано конкретное приложение, и какой формат данных в нем используется. Более того, стандартом «де–факто» стала «быстрая разработка приложений» или RAD (от английского Rapid Application Development), основанная на широко декларируемом в литературе «открытом подходе», то есть необходимость и возможность использования различных прикладных программ и технологий для разработки более гибких и мощных систем обработки данных. Поэтому в одном ряду с «классическими» СУБД все чаще упоминаются языки программирования Visual Basic 4.0 и Visual C++, которые позволяют быстро создавать необходимые компоненты приложений, критичные по скорости работы, которые трудно, а иногда невозможно разработать средствами «классических» СУБД. Современный подход к управлению базами данных подразумевает также широкое использование технологии «клиент–сервер».

Таким образом, на сегодняшний день разработчик не связан рамками какого–либо конкретного пакета, а в зависимости от поставленной задачи может использовать самые разные приложения. Поэтому, более важным представляется общее направление развития СУБД и других средств разработки приложений в настоящее время.

Целью моего проекта является разработка программного продукта   прикладного уровня  «Склад» при использовании базы данных Microsoft Office Access, который облегчит учет поставок товаров в магазин.

1. Основные понятия баз данных.

1.1. Базы данных и системы управления базами данных.

База данных – это организованная структура, предназначенная для хранения информации. В современных базах данных хранятся не только данные, но и информация.

Это утверждение легко пояснить, если, например, рассмотреть базу данных крупного банка. В ней есть все необходимые сведения о клиентах, об их адресах, кредитной истории, состояние расчетных счетов, финансовых операциях и т.д. Доступ к этой базе данных имеется у достаточно большого количества сотрудников банка, но среди них вряд ли найдется такое лицо, которое имеет доступ ко всей базе полностью и при этом способно единолично вносить в нее произвольные изменения. Кроме данных, база содержит методы и средства, позволяющие каждому из сотрудников оперировать только с теми данными, которые входят в его компетенцию. В  результате взаимодействия данных, содержащихся в базе, с методами, доступными конкретным сотрудникам, образуется информация, которую они потребляют и на основании которой в пределах собственной компетенции производят ввод и редактирование данных.

С понятием базы данных тесно связано понятие системы управления базой данных. Это комплекс программных средств, предназначенных для создания структуры новой базы, наполнение ее содержимым, редактирование содержимого и визуализации информации. Под визуализацией информации базы понимается отбор отображаемых данных в соответствии с заданным критерием, их упорядочение, оформление и последующая выдача на устройства вывода или передачи по каналам связи.

В мире существует множество систем управления базами данных. Несмотря на то, что они могут по–разному работать с разными объектами и предоставляют пользователю различные функции и средства, большинство СУБД опираются на единый устоявшийся комплекс основных понятий. Это дает нам возможность рассмотреть одну систему и обобщить ее понятия, приемы и методы на весь класс СУБД. В качестве такого учебного объекта мы выберем СУБД Microsoft Access, входящую в пакет Microsoft Office.

Перед тем как приступить к изучению СУБД ACCESS рассмотрим несколько основных понятий.

Данные – систематизированная и структурированная каким–либо образом информация. Существуют, по крайней мере, три модели данных: иерархическая, сетевая, реляционная.

Модели данных – представление данных и их взаимосвязей, описывающих понятия проблемной среды. Модели данных используются как для концептуального, так и для логического и физического представления данных.

Поле – основной и минимальный элемент данных.

Запись – несколько полей.

Связи – логические взаимосвязи между записями или полями.

Цель любой информационной системы – обработка данных об объектах реального мира. В широком смысле слова база данных – это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира в какой–либо предметной области. Под предметной областью принято понимать часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и, в конечном счете, автоматизации, например предприятие, вуз и т д.

1.2. Состав СУБД.

Язык описания данных (ЯОД) – Средства описания данных в БД и связей между ними. Средствами этого языка описывается структура БД, форматы записей, пароли, защищающие данные.

Язык манипулирования данными (ЯМД) – язык для выполнения операций над данными, позволяющий менять их строение.

Для различных СУБД реализация этих уровней языков может быть различной. В одних случаях ЯОД и ЯМД требует составления пользователем программы полностью “вручную”, в других (что отражает современную тенденцию) в СУБД присутствует средства визуальной (зримой, наглядной) разработки программ. Для этого в современных  СУБД имеются редакторы экранных форм, отчетов. “Кирпичиками” (инструментами) таких редакторов являются поля различных видов (поля ввода, поля вывода, вычисляемые поля), процедуры обработки различных типов (формы ввода, таблицы, отчеты, запросы). На основании созданных пользователем объектов программы – генераторы формируют программный код на языке конкретной машины или на промежуточном языке.

1.3. Структура простейшей базы данных.

Сразу поясним, что если в базе нет никаких данных (пустая база), то это все равно полноценная база данных. Этот факт имеет методическое значение. Хотя данных в базе и нет, но информация в ней все–таки есть – это структура базы. Она определяет методы занесения данных и хранения их в базе. Простейший «некомпьютерный» вариант базы данных – деловой ежедневник, в котором каждому календарному дню выделено по странице. Даже если в нем не записано ни строки, он не перестает быть ежедневником, поскольку имеет структуру, четко отличающую его от записных книжек, рабочих тетрадей и прочей писчебумажной продукции.

Базы данных могут содержать различные объекты. Основными объектами любой базы данных являются ее таблицы. Простейшая база данных имеет хотя бы одну таблицу. Соответственно, структура простейшей базы данных тождественно равна структуре ее таблицы.

Структуру двумерной таблицы образуют столбцы и строки. Их аналогами в простейшей базе данных являются поля и записи. Если записей в таблице пока нет, значит, ее структура образована только набором полей. Изменив состав полей базовой таблицы (или их свойства), мы изменяем структуру базы данных и, соответственно, получаем новую базу данных.

1.4. Microsoft Access.

Microsoft Access – это интерактивная реляционная СУБД (relational database management system – RDBMS) для WINDOWS. Это программа, которую Вы можете использовать для хранения и извлечения данных в зависимости от отношений, которые Вы установили. Работа с ней упрощена посредством манипулятора мыши. Графические возможности оболочки производят большое впечатление при изготовлении высококачественных отчетов и распечаток. Все это благодаря поддержки  True–type  шрифтов и встраивания OLE–объектов(Object Linking and Embeding) в рамках среды WINDOWS. OLE – объект  представляет собой ссылку на определенную информацию, которая остается в своей первоначальной форме. OLE–объектом  может быть EXCEL – таблица, Paintbrush – иллюстрация  или  Sound – файл.

Новинкой программы Access является Cue Cards – Система суфлирования. Это обучающая система, предоставляющая пользователю  рекомендации по выходу из реальных ситуаций при решении прикладных задач. При знании английского языка пользователь всегда  сможет получить подсказку о том, что следует делать далее.

Access также предоставляет в распоряжение пользователя механизмы работы с базами данных различных форматов. К примеру, можно прямо обращаться к базам данных dBASE,  Paradox или Btrieve  без конвертирования их в формат, используемый  Access. В состав пакета  Access также входит язык Access Basic (встроенный диалект языка Visual  Basic), дающий возможность формирования специализированных систем  управления базами данных.

1.5. Свойства полей базы данных.

Поля базы данных не просто определяют структуру базы – они еще определяют групповые свойства данных, записываемых в ячейки, принадлежащие каждому из полей. Ниже перечислены основные свойства полей таблиц баз данных на примере СУБД Microsoft Access.

Имя поля – определяет, как следует обращаться к данным этого поля при автоматических операциях с базой (по умолчанию имена полей используются в качестве заголовков столбцов таблиц).

Тип поля – определяет тип данных, которые могут содержаться в данном поле.

Размер поля – определяет предельную длину (в символах) данных, которые могут размещаться в данном поле.

Формат поля – определяет способ форматирования данных в ячейках, принадлежащих полю.

Маска ввода – определяет форму, в которой вводятся данные а поле (средство автоматизации ввода данных).

Подпись – определяет заголовок столбца таблицы для данного поля (если подпись не указана, то в качестве заголовка столбца используется свойство Имя поля).

Значение по умолчанию – то значение, которое вводится в ячейки поля автоматически (средство автоматизации ввода данных).

Условие на значение – ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных (средство автоматизации ввода, которое используется, как правило, для данных, имеющих числовой тип, денежный тип или тип даты).

Сообщение об ошибке – текстовое сообщение, которое выдается автоматически при попытке ввода в поле ошибочных данных.

Обязательное поле – свойство, определяющее обязательность заполнения данного поля при наполнении базы.

Пустые строки – свойство, разрешающее ввод пустых строковых данных (от свойства Обязательное поле отличается тем, что относится не ко всем типам данных, а лишь к некоторым, например к текстовым).

Индексированное поле – если поле обладает этим свойством, все операции, связанные с поиском или сортировкой записей по значению, хранящемуся в данном поле, существенно ускоряются. Кроме того, для индексированных полей можно сделать так, что значение в записях будут проверяться по этому полю на наличие повторов, что позволяет автоматически исключить дублирование данных.

Поскольку в разных полях могут содержаться данные разного типа, то и свойства у полей могут различаться в зависимости от типа данных. Так, например, список вышеуказанных свойств полей относится в основном к полям текстового типа. Поля других типов могут иметь или не иметь эти свойства, но могут добавлять к ним и свои. Например, для данных, представляющих действительные числа, важным свойством является количество знаков после десятичной запятой. С другой стороны, для полей, используемых для хранения рисунков, звукозаписей, видео клипов и других объектов OLE, большинство вышеуказанных свойств не имеют смысла.

1.6. Типы данных.

Таблицы баз данных, как правило, допускают работу с гораздо большим количеством разных типов данных. Так, например, базы данных Microsoft Access работают со следующими типами данных.

Текстовый – тип данных, используемый для хранения обычного неформатированного текста ограниченного размера (до 255 символов).

Числовой – тип данных для хранения действительных чисел.

Поле Мемо – специальный тип данных для хранения больших объемов текста (до 65 535 символов). Физически текст не хранится в поле. Он храниться в другом месте базы данных, а в поле храниться указатель на него, но для пользователя такое разделение заметно не всегда.

Дата/время – тип данных для хранения календарных дат и текущего времени.

Денежный – тип данных для хранения денежных сумм. Теоретически, для их записи можно было бы пользоваться и полями числового типа, но для денежных сумм есть некоторые особенности (например, связанные с правилами округления), которые делают более удобным использование специального типа данных, а не настройку числового типа.

Счетчик – специальный тип данных для уникальных (не повторяющихся в поле) натуральных чисел с автоматическим наращиванием. Естественное использование – для порядковой нумерации записей.

Логический  – тип для хранения логических данных (могут принимать только два значения, например Да или Нет).

Гиперссылка – специальное поле для хранения адресов URL Web–объектов Интернета. При щелчке на ссылке автоматически происходит запуск браузера и воспроизведение объекта в его окне.

Мастер подстановок – это не специальный тип данных. Это объект, настройкой которого можно автоматизировать ввод данных в поле так, чтобы не вводить их вручную, а выбирать их из раскрывающегося списка.

1.7. Безопасность баз данных.

Базы данных – это тоже файлы, но работа с ними отличается от работы с файлами других типов, создаваемых прочими приложениями. Выше мы видели, что всю работу по обслуживанию файловой структуры берет на себя операционная система. Для базы данных предъявляются особые требования с точки зрения безопасности, поэтому в них реализован другой подход к сохранению данных.

Базы данных – это особые структуры. Информация, которая в них содержится, очень часто имеет общественную ценность. Нередко с одной и той же базой работают тысячи людей по всей стране. От информации, которая содержится в некоторых базах, может зависеть благополучие множества людей. Поэтому целостность содержимого базы не может и не должна зависеть ни от конкретных действий некоего пользователя, забывшего сохранить файлы перед выключением компьютера, ни от перебоев в электросети.

Проблема безопасности баз данных решается тем, что в СУБД  для сохранения информации используется двойной подход. В части операций, как обычно, участвует операционная система компьютера, но некоторые операции сохранения происходят в обход операционной системы.

2. Проектирование баз данных.

2.1. Режимы работы с базами данных.

Методически правильно начинать работу с карандашом и листом бумаги в руках, не используя компьютер. На данном этапе он просто не нужен. Неоптимальные решения и прямые ошибки, заложенные на этапе проектирования, впоследствии очень трудно устраняются, поэтому этот этап является основополагающим. Обычно с базами данных  работаю две категории пользователей. Первая категория – проектировщики. Их задача состоит в разработке структуры таблиц базы данных и согласование ее с заказчиком. Кроме таблиц проектировщики разрабатывают и другие объекты базы данных, предназначенные, с одной стороны, для автоматизации работы с базой, а с другой стороны – для ограничения функциональных возможностей работы с базой (если это необходимо из соображений безопасности). Проектировщики не наполняют базу конкретными данными, (заказчик может считать их конфиденциальными и не предоставлять посторонним лицам). Исключение составляет экспериментальное наполнение модельными данными на этапе отладки объектов базы.

Вторая категория исполнителей, работающих с базами данных, – пользователи. Они получают исходную базу данных от проектировщиков и занимаются ее наполнением и обслуживанием. В общем случае пользователи не имеют средств доступа к управлению структурой базы – только к данным, да и то не ко всем, а к тем, работа с которыми предусмотрена на конкретном рабочем месте.

Соответственно СУБД имеет два режима работы: проектировочный  и пользовательский. Первый режим предназначен для создания или изменения структуры базы и создание ее объектов. Во втором режиме происходит использование ранее подготовленных объектов для наполнения базы или получения данных из нее.

2.2. Объекты базы данных.

2.2.1. Таблицы.

Таблицы – это основные объекты любой базы данных. Во–первых, в таблицах хранятся все данные, имеющиеся в базе, а во–вторых, таблицы хранят и структуру базы (поля, их типы и свойства).

2.2.2. Запросы.

Эти объекты служат для извлечения данных из таблиц и предоставления их пользователю в удобном виде. С помощью запросов выполняют такие операции как отбор данных, их сортировку и фильтрацию. С помощью запросов можно выполнять преобразования данных по заданному алгоритму, создавать новые таблицы, выполнять автоматическое наполнения таблиц данными, импортированными из других источников, выполнять простейшие вычисления в таблицах и многое другое.

2.2.3. Формы.

Если запросы – это специальные средства для отбора и анализа данных, то формы – это средства для ввода данных. Смысл их тот же – предоставить пользователю средства для заполнения только тех полей, которые ему заполнять положено. Одновременно с этим в форме можно разместить специальные элементы управления (счетчики, раскрывающиеся списки, переключатели, флажки и прочее) для автоматизации ввода. Преимущества форм раскрываются особенно наглядно, когда происходит ввод данных с заполненных бланков. В этом случае форму делают графическими средствами так, чтобы она повторяла оформление бланка – это заметно упрощает работу наборщика, снижает его утомление и предотвращает появление печатных ошибок.

2.2.4. Отчеты.

По своим свойствам и структуре отчеты во многом похожи на формы, но предназначены только для вывода данных, причем для вывода не на экран, а на принтер. В связи с этим отчеты отличаются тем, что в них приняты специальные меры для группирования выводимых данных и для вывода специальных элементов оформления, характерных для печатных документов.

2.2.5. Страницы.

Это специальные объекты баз данных, реализованных в последних версиях СУБД  Microsoft Access (начиная с  Access 2000). Правда, более корректно их называть страницами доступа к данным. Физически это особый объект, выполненный в коде HTML, размещаемый на Web–странице и передаваемый клиенту вместе с ней. Сам по себе этот объект не является базой данной, но содержит компоненты, через которые осуществляется связь переданной Web – страницы с базой данных, остающейся на сервере. Пользуясь этими компонентами, посетитель Web – узла может просматривать записи базы в полях страницы доступа. Таким образом, страницы доступа к данным осуществляют интерфейс между клиентом, сервером и базой данных, размещенной на сервере. Эта база данных не обязательно должна быть базой данных Microsoft Access. Страницы доступа, созданные средствами Microsoft Access, позволяют работать также с базами данных Microsoft SQL Server.

2.2.6. Макросы и модули.

Эти категории объектов предназначены как для автоматизации повторяющихся операций при работе с СУБД, так и для создания новых функций путем программирования. В СУБД Microsoft Access макросы состоят из последовательности внутренних команд СУБД и являются одним из средств автоматизации работы с базой. Модули создаются средствами внешнего языка программирования, в данном случае языка Visual Basic for Applications. Это одно из средств, с помощью которых разработчик базы может заложить в нее нестандартные функциональные возможности, удовлетворить специфическое требование заказчика, повысить быстродействие системы управления, а также уровень ее защищенности.

2.3. Разработка технического задания.

Техническое задание на проектирование базы данных должен предоставить заказчик. Однако для этого он должен владеть соответствующей терминологией и знать, хотя бы в общих чертах, технические возможности основных СУБД. К сожалению, на практике такое положение встречается не всегда. Поэтому обычно используют следующие подходы:

Демонстрируют заказчику работу аналогичной базы данных, после чего согласовывают спецификацию отличий;

Если аналога нет, выясняют круг задач и потребностей заказчика, после чего помогают ему подготовить техническое задание.

При подготовке технического задания составляют:

∙                    Список исходных данных, с которыми работает заказчик;

∙                    Список выходных данных, которые необходимы заказчику для управления структурой своего предприятия;

∙                    Список выходных данных, которые не являются необходимыми для заказчика, но которые он должен предоставить в другие организации (в вышестоящие структуры, в органы статистического учета, прочие административные и контролирующие организации).

При этом очень важно не ограничиваться взаимодействием с головным подразделением заказчика, а провести обсуждение со всеми службами и подразделениями, которые могут оказать оказаться поставщиками данных в базу или их потребителями.

2.4. Разработка структуры базы данных.

Выяснив основную часть данных, которые заказчик потребляет или поставляет, можно приступать к созданию структуры базы, то есть структуры ее основных таблиц.

1. Работа начинается с составления генерального списка полей – он может насчитывать десятки и даже сотни позиций.

2. В соответствии с типом данных, размещаемых в каждом поле, определяют наиболее подходящий тип для каждого поля.

3. Далее распределяют поля генерального списка по базовым таблицам. На первом этапе распределение производят по функциональному признаку. Цель – обеспечить, чтобы ввод данных в одну таблицу производился, по возможности, в рамках одного подразделения, а еще лучше – на одном рабочем месте.

4. В каждой из таблиц намечают ключевое поле. В качестве такого выбирают поле, данные в котором повторяться не могут. Например, для таблицы данных о студентах таким поле может служить индивидуальный шифр студента. Для таблицы, в которой содержаться расписание занятий, такого поля можно и не найти, но его можно создать искусственным комбинированием полей «Время занятия» и «Номер аудитории». Эта комбинация неповторима, так как в одной аудитории в одно и то же время не принято проводить два различных занятия. Если в таблице вообще нет ни каких полей, которые можно было бы использовать, как ключевые, всегда можно ввести дополнительное поле типа Счетчик – оно не может содержать повторяющихся данных по определению.

5. С помощью карандаша и бумаги расчерчивают связи между таблицами. Такой чертеж называется схемой данных. Существует несколько типов возможных связей между таблицами. Наиболее распространенными являются связи «один ко многим» и «один к одному». Связь между таблицами организуется на основе общего поля, причем в одной из таблиц оно обязательно должно быть ключевым, то есть на стороне «один» должно выступать ключевое поле, содержащее уникальные, неповторяющиеся значения. Значения на стороне «многие» могут повторяться.

6. Разработкой схемы данных заканчивается «бумажный» этап работы над техническим предложением. Эту схему можно согласовать с заказчиком, после чего приступать к непосредственному созданию базы данных.

Следует помнить, что по ходу разработки проекта заказчику непременно будут приходить в голову новые идеи. На всех этапах проектирования он стремится охватить единой системой все новые и новые подразделения и службы предприятия. Возможность гибкого использования его пожеланий во многом определяется квалификацией разработчика базы данных. Если схема данных составлена правильно, подключать к базе новые таблицы нетрудно. Если структура базы нерациональна, разработчик может испытать серьезные трудности и войти в противоречие с заказчиком. Противоречия исполнителя с заказчиком всегда свидетельствуют о недостаточной квалификации исполнителя. Именно поэтому этап предварительного проектирования базы данных следует считать основным. От его успеха зависит, насколько база данных станет удобной, и будут ли с ней работать пользователи. Если отмечается, что пользователи базы «саботируют» ее эксплуатацию и предпочитают работать традиционными методами, это говорит не о низкой квалификации пользователей, а о недостаточной квалификации разработчика базы. На этом этапе завершается предварительное проектирование базы данных, и на следующем этапе начинается ее непосредственная разработка. С этого момента следует начать работу с СУБД.   Создавая базу данных, пользователь стремится упорядочить информацию по различным признакам и быстро извлекать выборку с произвольным сочетанием признаков. Сделать это возможно, только если данные структурированы. Структурирование  – это введение соглашений о способах представления данных.

Неструктурированными называют данные, записанные, например, в текстовом файле. Пользователями базы данных могут быть различные прикладные программы, программные комплексы, а также специалисты предметной области, выступающие в роли потребителей или источников данных, называемые конечными пользователями. В современной технологии баз данных предполагается, что создание базы данных, ее поддержка и обеспечение доступа пользователей к ней осуществляются централизованно с помощью специального программного инструментария – системы управления базами данных.

База данных (БД) – это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.

Система управления базами данных (СУБД) – это комплекс программных и языковых средств, необходимых для создания баз данных, поддержания их в актуальном состоянии и организации поиска в них необходимой информации.

Централизованный характер управления данными в базе данных предполагает необходимость существования некоторого лица (группы лиц), на которое возлагаются функции администрирования данными, хранимыми в базе.

2.5. Типы связей.

Все информационные объекты предметной области связаны между собой. Различаются связи нескольких типов, для которых введены следующие обозначения:

∙                    один к одному (1:1);

∙                    один ко многим (1 : М);

∙                    многие ко многим (М : М).

Связь один к одному (1:1) предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует не более одного экземпляра информационного объекта В и наоборот.

При связи один ко многим (1:М) одному экземпляру информационного объекта А соответствует 0, 1 или более экземпляров объекта В, но каждый экземпляр объекта В связан не более чем с 1 экземпляром объекта А. Графически данное соответствие имеет вид.

Связь многие ко многим (М:М) предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует 0, 1 или более экземпляров объекта В и наоборот.

3. Создание базы данных «Склад»

3.1. Создание таблиц

Для создания базы данных  необходимо выполнить следующие шаги:

∙                    Активизируйте окно Microsoft Access и выберите в меню File директиву New Database (или щелкните кнопкой New Database в строке пиктограмм). Microsoft Access высвечивает диалоговое окно New Database  и автоматически дает имя Вашей базе данных , которое Вы можете заменить.

∙                    В строке File Name, напечатайте Ваш вариант имени базы данных. Оно может содержать до 8 символов без пробелов. Microsoft Access автоматически добавляет расширение .MDB к имени Вашей базы данных, если Вы этого не сделали.

∙                    Если Вы хотите хранить базу данных в определенном месте выберите соответствующую директорию в списке директорий Directories list.

∙                    Нажмите на кнопку  OK.

Microsoft Access создает пустой файл базы данных и открывает окно базы данных Database window.

Созданную базу данных можно наполнить объектами различного рода и выполнять операции с ними. Но с базой данных можно выполнять операции как с неделимым образованием. Все операции такого рода –  операции  управления базой данных – сосредоточены в меню File прикладного окна Access  или в окне базы данных. Например, операция  открытия базы данных включает следующие шаги:

∙                    Если необходимо, активизируйте Microsoft Access.

∙                    Из меню File  выберите директиву Open Database (или щелкните кнопкой Open Database в строке пиктограмм ). Microsoft Access  высвечивает диалоговое окно Open Database.

∙                    В строке File Name  выберите соответствующее имя базы данных, предварительно выбрав соответствующую директорию в списке директорий Directories list  и соответствующий накопитель в строке Drives.

∙                    Нажмите на кнопку OK.

Шагом в построении базы данных будет ее заполнение, т.е. создание объектов и присвоение последним необходимых свойств. Какого бы типа ни были Ваши данные, Вам придется хранить их в одной или нескольких таблицах. Таким образом, первым шагом в построении базы данных будет создание таблицы.

ТАБЛИЦА – это набор записей (строк таблицы), состоящих из отдельных полей(колонок таблицы), в которых хранится информация и составляющая, собственно, содержание базы данных.

Таблицы являются основной формой представления информации, содержащейся в базе данных. Без таблицы  нельзя спроектировать формуляр, на базе таблиц составляются запросы и отчеты. Создать таблицу можно двумя способами:

1.     С помощью Конструктора таблиц.

∙                    В окне базы данных щелкните на кнопке Table.

∙                    Выберите кнопку New в окне базы данных.

Microsoft Access высветит диалоговое окно New Table.  

∙                    Выберите кнопку TableWizards(Конструктора таблиц).

∙                    В диалоговом окне Конструктора следуйте указаниям по добавлению полей в Вашей таблице.

2.     Без помощи Конструктора.

∙                     В окне базы данных щелкните на кнопке Table (или выберите директиву Tables в меню View).

∙                    Нажмите кнопку New в окне базы данных.

Microsoft Access высветит диалоговое окно New Table.

∙                     Нажмите кнопку New Table.

После создания таблицы окно Microsoft Access будет выглядеть так:

Рис 1. Таблица изделий

В этом окне задаются характеристики полей, составляющих запись (блок данных) базы, т.е. вводится спецификация записи. В нижней части окна Access выдает справочную информацию о допустимых на каждом шаге проектирования действиях.

Каждому полю, включаемому в запись, приписывается тип данных, определяющий вид информации, которая будет храниться в данном поле. Тип данных вносится в колонку Data Type, причем его можно выбрать из списка доступных типов.

Access различает следующие типы данных полей:

∙                    Text. Текстовые поля  содержат текст, длина которого не может быть более 255 символов. Реальная длина поля устанавливается с помощью параметра Field Size (размер поля).

∙                    Memo. В Memo–полях сохраняется текст длиной до 32000 символов.  Поля этого типа данных не могут индексироваться.

∙                    Number.        Числовые поля содержат произвольные числовые значению. Диапазон допустимых значений определяется параметром Field Size (размер поля).

∙                    Date/Time.         Поля даты/времени содержат значения даты и времени в диапазоне от  100 до 9999 года.

∙                    Currency.        В денежных полях можно хранить числа с точностью до 15 разрядов слева от запятой и четырех десятичных разрядов справа от запятой.

∙                    Counter.        Поле счетчика содержит число, которое автоматически увеличивается Access на 1, когда в таблицу добавляется новый блок данных.  

∙                    Yes/No.   В таких полях сохраняются значения Да или Нет. Поля данного типа не могут индексироваться.

∙                    OLE Object. В OLE – полях помещаются объекты, такие как, например, Excel–таблица или Microsoft Draw – графика, обработанные OLE – сервером. Размер поля может быть до 128 МБ. Поля данного типа не могут индексироваться.

Характеристики каждого поля определяются рядом параметров(свойств). Эти параметры объявляют способы обработки, сохранения и индикации данных. Параметры специфицируемого поля перечисляются в режиме проектирования в нижней части окна таблицы. Набор характеризующих поле параметров зависит от типа данных, выбранного пользователем для данного поля.

∙                    Field Size        Размер поля устанавливает максимальную длину текстового поля или способ представления чисел в поле типа Number.

∙                    Format        Формат определяет способ представления данных. Наряду с предопределенными форматами допускается использование собственных форматов пользователя.

∙                    Decimal Places        Десятичные разряды устанавливают количество разрядов справа от десятичной запятой.

∙                    Caption        Заголовок  определяет надпись, которая будет использоваться в качестве наименования поля в формуляре или отчете. Если для этого параметра не будет задано никакое значение, то в качестве надписи будет по умолчанию использовано имя поля.

∙                    Default Value        Значение по умолчанию устанавливает значение, которое будет автоматически введено в поле при генерации блока данных.

∙                    Validation Rule        Ограничение ввода – правило, ограничивающее допустимые для ввода в поле данные.

∙                    Validation Text        Сообщение о нарушении – текст, возникающий при попытке ввести в поле данные, не удовлетворяющие правилу, сформулированному в Validation Rule.

∙                    Indexed        Признак индексирования.

В готовую спецификацию можно вносить изменения. В частности, можно изменять параметры отдельных полей, добавлять поля в запись в нужных местах и удалять лишние. Но при этом следует постараться внести все исправления в спецификацию до начала заполнения базы данных, т.к. попытка изменить параметры полей, заполненной базы может повлечь за собой потерю или искажение данных.

Переупорядочение полей:

∙                    Выберите поле, подлежащее переразмещению, щелкнув кнопкой мыши в селекторной колонке, расположенной на левом краю окна таблицы.

∙                    Щелкните в селекторной колонке опять и удерживая правую кнопку мыши нажатой перетащите указатель мыши в нужную позицию.

Microsoft Access расположит маркированное Вами поле в новом месте.

Удаление полей.

∙                    Откройте таблицу в режиме проектирования.

∙                    Маркируйте подлежащее удалению поле, щелкнув кнопкой мыши в селекторной колонке.(Или используйте клавиши управления курсором и подведя указатель к соответствующему полю нажмите комбинацию клавиш Shift+Spacebar).

∙                    Из меню Edit выберите директиву Delete Row (или нажмите кнопку Delete Row в строке пиктограмм).

Microsoft Access удалит поле и все его данные из Вашей таблицы.

Вставка полей.

∙                    Установите указатель строки к полю, над которым Вы бы хотели разместить новое поле, с помощью мыши или клавишами управления курсором.

∙                    Из меню Edit выберите директиву Insert Row(или выберите кнопку Insert Row в строке пиктограмм).

Microsoft Access вставит пустое поле над текущей строкой.

Microsoft Access работает наиболее эффективно, если Вы определили первичный ключ. Первичный ключ таблицы состоит из одного или нескольких полей, которые однозначно идентифицируют каждую запись в Вашей таблице. Вам следует всегда определять первичный ключ т.к. при этом таблица имеет следующие преимущества:

Microsoft Access автоматически создает индекс для первичного ключа. Этот индекс ускоряет процессы запросов и другие операции.

Когда Вы просматриваете записи, Microsoft Access покажет их упорядоченными, по первичному ключу по умолчанию.

Когда Вы добавляете данные к Вашей таблице, Access не позволит хранить данные с одним и тем же значением первичного ключа. Поэтому Вы можете быть уверены ,что каждая запись уникальна.

Установка первичного ключа.

∙                    Маркируйте поле, которое Вы хотите использовать в качестве первичного ключа. Для объявления нескольких полей первичным ключом, удерживая клавишу Ctrl маркируйте все необходимые поля.

∙                    В меню Edit выберите директиву Set Primary Key (или нажмите кнопку Set Primary Key в строке пиктограмм).

У полей определенных как первичный ключ слева от строки добавится идентификатор в виде ключа.

3.2. Вставка объектов

В Access–таблицы можно встроить объекты из других поддерживающих интерфейс OLE прикладных программ и связать эти объекты с их родительскими программами.

При встраивании объекта Access сохраняет объект в таблице. Двойным щелчком мышью на объекте запускается прикладная программа, с помощью которой он был изготовлен – в ней можно произвести изменения в объекте. После завершения работы с родительской программой объект в измененной форме будет сохранен в таблице. Объект следует встраивать только в том случае, если его необходимо обрабатывать не покидая Access. Обычно речь идет об объекте , который должен стать фиксированной составной частью базы данных, но его нельзя изготовить прямо в Access, например, Paintbrush–иллюстрация на странице Access–отчета.

Если же объект, порожденный другой прикладной программой, связывается с Access–таблицей без встраивания, то объект сохраняется не в таблице, а в отдельном файле, причем формат этого файла определяется прикладной программой, с помощью которой объект был создан. В момент загрузки и открытия таблицы Access связывается с этим файлом, извлекает его содержимое и вставляет его в таблицу. Связывание объектов (а не встраивание) рекомендуется в тех случаях, когда в Access–базу необходимо включить объект, не подлежащий изменению при работе с Access.  Например, речь может идти о таблице счетов, обрабатываемой Excel и используемой в нескольких Access–базах. Наличие связи этих баз с одним и тем же Excel–файлом гарантирует наличие последней версии таблицы счетов во всех этих базах. Преимущество связи заключается в том, что один оригинальный объект можно связать с несколькими Access–таблицами, и при этом его не нужно многократно подвергать сохранению.

Встраивание объектов.

∙                    В меню Edit обратитесь к директиве Insert Object (Эта директива будет доступна в том случае, если в спецификации таблицы активному в данный момент полю был присвоен тип OLE Object.)

∙                    В списке Object Type выберите необходимую Вам, поддерживающую OLE интерфейс прикладную программу.

∙                     Если объект уже существует, щелкните мышью на кнопке File , чтобы открыть диалоговое окно Insert Object from File.

∙                     Выберите нужный файл и нажмите кнопку OK.

Связывание объектов.

o        В меню Edit выберите директиву Past Link. (Однако эта директива становится доступной лишь после того , как подлежащий связыванию объект будет скопирован, т.е. помещен в буфер обмена Clipboard .)

o        Нажмите кнопку OK.

Access позволяет создавать реляционные базы данных. В реляционной базе данных пользователь может описать отношения между несколькими таблицами. Access учитывает эти отношения при поиске взаимосвязанных данных во время обработки запросов, формуляров и отчетов, базирующихся на нескольких таблицах.

3.3. Установка связи между таблицами.

Установить связь между таблицами можно:

∙                    В меню Edit выберите директиву Relationships, или щелкните мышью на кнопке Relationships в строке пиктограмм. Откроется  окно Relationships , затем окно Add Table.

∙                    Если окно Add Table не появилось, выберите соответствующую директиву в окне Relationships.

∙                    В строке Table/Query выберите таблицу, для которой вы хотите создать связь. Для выбора более чем одной таблицы одновременно, удерживая клавишу Ctrl, выберите все необходимые таблицы. Чтобы выбрать все или блок таблиц отметьте первую таблицу, а затем,  удерживая клавишу  Shift,  укажите последнюю, нажмите кнопку Add. Вы также можете добавлять таблицы, перетаскивая их с помощью мыши из окна базы данных в окно отношений.

∙                    Теперь с помощью мыши перетащите поля первичного ключа первичной таблицы в соответствующее положение в связываемой таблице. Microsoft Access выдаст диалоговое окно Relationships.

∙                    Проверьте имена полей подлежащих связыванию, отредактируйте при необходимости. Установите соответствующие опции, например, тип отношения: One (один к одному) или Many (один ко многим).

∙                    Нажмите кнопку Create.

Таблицы, находящиеся в базе данных, созданной другой программой, можно импортировать в Access, также можно и экспортировать Access–таблицы, сохраняя их в форматах, понятных другим прикладным программам управления базами данных. Но прежде чем непосредственно приступить к импорту или экспорту, необходимо совершить соответствующие установки импорта или экспорта. 

Дальше нам нужно установить связи между таблицами, для этого в меню Edit выберите опцию Relationships и установите связи между полями. Для установления связи выберите нужное вам поле, укажите на него мышкой и удерживая правую кнопку мыши покажите на поле с которым Вы хотите установить связь. Но здесь есть небольшое ограничение: поля между которыми Вы хотите установить связь должны быть одного типа. После установления связей наши таблицы будут выглядеть так (в данном случае мы установили связь один ко многим):

Рис 2. Схема данных

Эти связи нам нужны для облегчения поиска и выборки информации. Например при просмотре списка университетов Access автоматически устанавливает указатель (т.е. делает запись текущей)  на первую запись в таблице Faculties содержащую в поле Namber_of_univer такое же число, что и в текущем поле ID таблицы Univer.

Теперь мы можем заполнить какой–либо информацией эти три таблицы. Для этого в окне Базы Данных нажмите кнопку Open или в меню View выберите опцию Datasheet. И начинайте заполнять, поля с типом Cоunter заполняются автоматически. После заполнения, содержимое этих таблиц может выглядеть, например, так:

Рис 3. Таблица «Склады»

Таким образом,  Access позволяет осуществлять различную обработку информации.

3.4. Создание форм

Формы позволяют вводить данные в таблицы базы без непосредственного доступа к самим таблицам. На Рис 4. показана главная форма проекта «Склад», на которой расположены кнопки, которые ссылаются на основные категории БД.

В режиме создания формы с помощью конструктора создаем главную форму путем добавления кнопок и связывания их с другими таблицами, формами и запросами. Добавляем кнопку Выход, которая закрывает программу.

Рис 4. Главная форма

Но что делать, если в Базу данных ввод информации будет, осуществляется неквалифицированным пользователем. Чтобы такие люди могли спокойно работать с Базой и не видеть того, что им ненужно видеть, Access предусматривает такую вещь как Формуляры.

Из предусмотренных Access способов создания формуляров выберем самый простой – это использование Конструктора формуляров. Свой формуляр сделаем на основе  запроса,  который, в свою очередь был сделан основе нескольких таблиц. После всего должно получиться что–то вроде этого:

Рис 5. Форма «Отгрузки»

Рис 6. Форма «Информация о складе»

В этих окнах можно как редактировать, так и вводить новую информацию.  Помимо этого, формуляры можно распечатывать на принтере.

3.5. Создание отчетов

Кроме формуляров Access предоставляет специальное средство для распечатки выбранной информации – Отчеты. Отчеты отличаются от формуляров одним: в отчете нельзя редактировать данные. Давайте создадим один, но основанный только на одной таблице Отгрузки. Для этого также воспользуемся Конструктором отчетов, т.к. это более легкий и понятный способ построения чего–либо.  Для этого из предлагаемых запросов и таблиц выберем таблицу Отгрузки, потом выберем опцию группировки Groups/Totals, порядок полей в отчете оставим такой же, сгруппируем, очередность сортировки в группах сделаем по оставшемуся полу ID, выберем стиль формы отчета Presentation и расположение на листе бумаги Portrait, введем имя для отчета Отгрузки по кварталам и нажмем кнопку Finish. Access создаст отчет:

Рис 7. Отчет

Обрабатывая, таким образом, информацию мы часто повторяем определенные последовательности операций и для того чтобы избежать этого, а также повысить эффективность общения с Базой данных и сократить время обработки данных. Access предоставляет набор Макрокоманд. В нашей Базе есть одно такое повторяющееся действие: если при каждой загрузке Базы данных мы хотим открывать сразу все наши таблицы, запросы, отчеты или что–нибудь еще, то мы можем записать последовательность макрокоманд делающих это.

Заключение

В рамках курсового проекта по дисциплине «Системы баз данных» был разработан программный продукт   прикладного уровня  «Склад» при использовании базы данных Microsoft Office Access.

В результате выполненной разработки можно сделать следующие выводы:

При разработке программного обеспечения был пройден полный цикл проектирования программы от постановки задачи до введения выходного результата на исполнение и эксплуатацию.

Разработанное программное обеспечение позволяет достигнуть следующих эффектов:

∙                    уменьшение времени необходимого для учета поставок произведенных на предприятие;

∙                    автоматизация контроля поставок;

∙                    возможность длительного хранения информации о поставках на предприятие большого срока давности, для возможности более полного расчета эффективности деятельности предприятия;

∙                    своевременное получение информации о сроках оплаты за осуществленные поставки и продажи товара.

Список литературы

1.                 Вейскас Д. Эффективная работа с Microsoft Access 7.0 «Microsoft Press», 1997.

2.                 Вудкок Дж., Янг М. Эффективная работа с Microsoft Office 95 «Microsoft Press».

3.                 Кириллов В.В. Основы проектирования реляционных баз данных. Учебное пособие. – СПб.: ИТМО, 1994.

4.                 Потапкин А.В. Основы Visual Basic для пакета Microsoft Office:М, «Эком», 1995.

Рекламные ссылки

                                            Магистрально-модульное устройство компьютера

http://www.refcity.ru/content/24660.html

Содержание:

                                Первая часть:

                          1. Составные части BIOS.

                          2. Настройка CMOS.

                                Вторая часть:

1. Вы, как частное лицо хотите приобрести себе компьютер для создания

анимационной графики, у вас есть 950$.

                                Первая часть:

                          1. Составные части BIOS.

    BIOS  -  Базовая  система  ввода-вывода  (Basic  Input  Output  System) называется так потому, что включает в себя обширный  набор  программ  ввода-вывода, благодаря которым операционная система и прикладные программы  могут взаимодействовать с различными устройствами как  самого  компьютера,  так  и подключенными к нему. Вообще  говоря,  в  PS  система  BIOS  занимает  особое место.  С  одной  стороны,  ее  можно  рассматривать  как  составную   часть аппаратных  средств,  с  другой  стороны,  она  является  как  бы  одним  из программных  модулей  операционной  системы.   Сам   термин   BIOS,   видимо, заимствован из операционной  системы  CP/M,  в  которой  модуль  с  подобным названием был реализован программно и выполнял примерно подобные действия.

    Большинство современных видеоадаптеров, а также контроллеры накопителей имеют собственную систему  BIOS,  которая  обычно  дополняет  системную.  Во многих   случаях   программы,   входящие   в   конкретную   BIOS,   заменяют соответствующие программные модули основной BIOS. Вызов  программ  BIOS,  как правило, осуществляется через программные или аппаратные прерывания.

    Заметим, что система BIOS помимо программ взаимодействия с  аппаратными средствами  на  физическом  уровне  содержит  программу   тестирования   при включении питания компьютера POST (Power–On-Self-Test, Самотестирование  при включении питания компьютера). Тестируются основные  компоненты,  такие  как процессор, память, вспомогательные микросхемы, приводы дисков, клавиатуру  и видеоподсистему. Если при включении питания  компьютера  возникают  проблемы (BIOS не может выполнить начальный  тест),  вы  услышите  последовательность

звуковых сигналов:

|Код      |Значение                                              |

|сигнала  |                                                      |

|1        |Ошибка регенерации DRAM                               |

|2        |Отказ схемы четности                                  |

|3        |Отказ базового ОЗУ 64 Кб                              |

|4        |Отказ системного таймера                              |

|5        |Отказ процессора                                      |

|6        |Ошибка адресной линии A20 контроллера клавиатуры      |

|7        |Ошибка исключения виртуального режима Virtual Mode    |

|         |Exception                                             |

|8        |Ошибка теста чтения, записи памяти дисплея            |

|9        |Ошибка контрольной суммы ROM-BIOS                     |

    Если  вы  сталкиваетесь  с  чем-либо   подобным,   существует   высокая вероятность того, что эта проблема связана с аппаратными средствами.

    Система BIOS в PS реализована в виде одной микросхемы, установленной на материнской плате компьютера. Заметим, что название  ROM  BIOS  в  настоящее время  не  совсем  справедливо,  ибо  «ROM»  -  предполагает   использование постоянных запоминающих устройств (ROM - Read Only Memory), а  для  хранения кодов BIOS в настоящее  время  применяются  в  основном  перепрограммируемые (стираемые  электрически  или   с   помощью   ультрафиолетового   излучения) запоминающие устройства. Мало  того,  наиболее  перспективным  для  хранения системы   BIOS   является   сейчас   флэш-память.   Это   позволяет    легко модифицировать старые или добавлять  дополнительные  функции  для  поддержки новых устройств, подключаемых к компьютеру.

    Поскольку содержимое ROM BIOS фирмы IBM было защищено авторским правом, то  есть  его  нельзя  подвергать   копированию,   то   большинство   других производителей  компьютеров  вынуждены  были  использовать  микросхемы  BIOS независимых  фирм,  системы  BIOS  которых,  разумеется,  были   практически полностью совместимы с оригиналом. Наиболее  известные  из  этих  фирм  три:

American Megatrends Inc.  (AMI),  Award  Software  и  Phoenix  Technologies. Заметим, что конкретные версии BIOS неразрывно связаны с  набором  микросхем (chipset),  используемым  на  системной  плате.  Кстати,  компания   Phoenix Technologies считается  пионером  в  производстве  лицензионно-чистых  BIOS.

Именно в них впервые  были  реализованы  такие  функции,  как  задание  типа жесткого диска, поддержка привода флоппи-дисков емкостью 1,44 Мбайта и  т.д. Более того, считается, что процедура  POST  этих  BIOS  имеет  самую  мощную диагностику. Справедливости  ради  надо  отметить,  что  BIOS  компании  AMI наиболее распространены. По некоторым данным, AMI занимает около  60%  этого сегмента рынка. Кроме того,  из  программы  Setup  AMI  BIOS  можно  вызвать несколько утилит для тестирования основных компонентов системы  и  работы  с накопителями. Однако при их использовании особое внимание  следует  обратить на тип интерфейса, который использует привод накопителя.

    Система BIOS в компьютерах, неразрывно связана с  SMOS  RAM.  Под  этим понимается «неизменяемая» память, в которой хранится  информация  о  текущих показаниях часов, значении времени для будильника, конфигурации  компьютера:

количестве памяти,  типах  накопителей  и  т.д.  Именно  в  этой  информации нуждаются программные модули системы BIOS. Своим названием SMOS RAM  обязана тому, что эта память выполнена на основе  КМОП-струкгур  (CMOS-Complementary Metal  Oxide  Semiconductor),  которые,  как  известно,   отличаются   малым энергопотреблением.  Заметим,  что   CMOS-память   энергонезависима   только постольку, поскольку постоянно  подпитывается,  например,  от  аккумулятора, расположенного на системной плате,  или  батареи  гальванических  элементов, как правило,  смонтированной  на  корпусе  системного  блока.  Заметим,  что большинство системных плат допускают питание CMOS RAM  как  от  встроенного, так и от внешнего источника.

    Заметим, что в случае повреждения  микросхемы  CMOS  RAM  (или  разряде батареи или аккумулятора) программа Setup имеет возможность  воспользоваться некой  информацией  по  умолчанию  (BIOS  Setup  Default  Values),   которая хранится  в  таблице  соответствующей  микросхемы  ROM  BIOS.   Кстати,   на

некоторых   материнских   платах   питание   микросхемы   CMOS   RAM   может осуществляться как от  внутреннего,  так  и  от  внешнего  источника.  Выбор определяется установкой соответствующей перемычки.

    Программа   Setup    поддерживает    установку    нескольких    режимов энергосбережения,  например  Doze  (дремлющий),   Standby   (ожидания,   или резервный) и Suspend (приостановки  работы).  Данные  режимы  перечислены  в порядке возрастания экономии  электроэнергии.  Система  может  переходить  в конкретный режим работы по истечении  определенного  времени,  указанного  в Setup. Кроме того, BIOS обычно поддерживает  и  спецификацию  АРМ  (Advanced Power Management). Как известно, впервые ее  предложили  фирмы  Microsoft  и Intel. В их совместном документе содержались  основные  принципы  разработки технологии управления потребляемой портативным компьютером мощностью.

    Напомним, что задание полной конфигурации компьютера осуществляется  не только установками из программы Setup, но  и  замыканием  (или  размыканием) соответствующих перемычек на  системной  плате.  Назначение  каждой  из  них указано в соответствующей документации.

                             2. Настройка CMOS.

    Изменение установок в CMOS, черес программу  SETUP.  Чаще  всего  SETUP может быть вызван нажатием специальной комбинации клавиш  (DEL,  ESC,  CTRL-ESC,  или  CRTL-ALT-ESC)  во  время  начальной  загрузки   (некоторые   BIOS

позволяют запускать SETUP в любое время, нажимая CTRL-ALT-ESC). В AMI  BIOS,

чаще всего, это осуществляется нажатием клавиши DEL (и удержанием ее)  после

нажатия кнопки RESET или включения ЭВМ.

                            STANDARD CMOS SETUP.

                       Стандартные предустановки CMOS:

  Date (mn/date/year) - для изменения даты в системных часах.

  Time (hour/min/sec) - для изменения времени в системных часах.

  Hard disk C: (Жесткий Диск  C:)  -  Номер  вашего  первичного  (главного)

жесткого диска.

  Cyln - Число цилиндров на вашем жестком диске.

  Head - число головок. Wpcom - предкомпенсация при записи.

  Lzone - адрес зоны парковки головок.

  Sect - Число секторов на дорожку.

  Size - объем диска. Автоматически вычисляется согласно  числу  цилиндров,

головок и секторов. Выражается в мегабайтах.

  Floppy drive A (дисковод для дискет A) -  устанавливается  тип  дисковода

для дискет, который будет использоваться в качестве привода A.

  Floppy drive B (тип дисковода B) - аналогично предыдущему.

  Primary display (Первичный дисплей) - Тип стандарта отображения,  который

вы используете.

Keyboard  (Клавиатура):  Installed-установлена.  Если   изменить   на   "not

installed", эта опция укажет BIOS на отмену  проверки  клавиатуры  во  время

стартового теста, что позволяет перезапускать PC с  отключенной  клавиатурой

(файл-серверы и т.п.) без выдачи сообщения об ошибке теста клавиатуры.

                            ADVANCED CMOS SETUP.

                        Дополнительные предустановки.

  Typematic  Rate  Programming  -  программирование  скорости   автоповтора

нажатой клавиши. По умолчанию – Disabled.Следующие  два  пункта  определяют,

как программируется клавиатура.

  Typematic Rate Delay (msec) - задержка автоповтора,  начальное  значение:

500 мс. Начальная задержка перед стартом автоповтора символа, т.е.,  сколько времени  вы  должны  удерживать  клавишу  нажатой,  чтобы   ее   код   начал повторяться.

  Typematic Rate (Chars/Sec) - частота автоповтора  (символов  в  секунду).

Начальное значение: 15.

  Memory  Test  Tick  Sound  -  щелчок  при   прохождении   теста   памяти. Рекомендуется устанавливать Enabled для того,  чтобы  слышать,  что  процесс загрузки выполняется нормально.

Memory Parity Error Check - проверка ошибок четности  памяти.  Рекомендуется установить  Enabled.  Дополнительная  возможность  проверки  бита  ошибки  в памяти. Все (или почти все) PC проверяют  память  во  время  работы.  Каждый байт  памяти  имеет  дополнительный  девятый  разряд,  который  при   каждом обращении к ОЗУ по записи устанавливается таким образом, чтобы  общее  число единиц было нечетным. При каждом обращении  по  чтению  проверяется  признак нечетности. При обнаружении ошибки возникает немаскируемое  прерывание  NMI, которое вы не можете  заблокировать.  ЭВМ  прекращает  работу  и  на  экране

отображается сообщение об ошибке ОЗУ обычно в виде  сообщения  вида:  PARITY ERROR AT 0AB5:00BE SYSTEM HALTED.

Wait for  If Any Error-ждать нажатия F1 в  случае  любой  ошибки.  Когда при начальной загрузке обнаруживается  ошибка,  PC  просит  вас  нажать  F1- только в случае не фатальных ошибок. Если установлено в Disabled  -  система печатает предупреждение и продолжает загрузку без ожидания нажатия  клавиши.

Рекомендуется устанавливать Enabled.

  System Boot Up Num Lock-включение дополнительной клавиатуры при  загрузке в цифровой режим. Определяет, будет ли включен режим NumLock  при  начальной загрузке ЭВМ. Одним это нравится, другим - нет.

  Floppy  Drive  Seek  at  Boot  -  поиск  на  флоппи-диске  при  загрузке. Рекомендуется устанавливать в Disabled для  более  быстрой  загрузки  и  для уменьшения опасности повреждения головок.

  System Boot Sequence-последовательность начальной загрузки системы  -  на каком дисководе вначале искать ОС. Для более быстрой загрузки  рекомендуется C:,A: - этот же метод пригоден  и  для  того,  чтобы  посторонние  не  могли загрузить ваш компьютер  с  дискеты,  если  ваш  autoexec.bat  начинается  с процедуры доступа к системе.  Установка  A:,C:  нужна  в  том  случае,  если пользователь не знает, как ему сконфигурировать CMOS - иначе при  какой-либо неудаче большинство пользователей  не  будут  знать,  что  им  делать,  если невозможно загрузиться с дискеты. Однако следует  быть  внимательным  -  вам следовало бы знать, что  эта  установка  включается  и  отключается  и  быть готовым к этому - если дорожка с  начальным  загрузчиком  на  вашем  жестком диске будет повреждена (но не будет  полностью  отсутствовать),  вы  сможете загрузиться  с  дискеты.  Аналогично,  легко  обмануться,  считая,  что   вы загружаетесь с дискеты, заведомо чистой от вирусов, в то время как на  самом деле загрузка происходит с инфицированного жесткого диска.

  External Cache Memory - внешняя кэш-память. Устанавливается Enabled, если имеется кэш-память. Одна из наиболее часто встречающихся ошибок  при  работе с  CMOS  SETUP  -  если   при   наличии   кэш-памяти   вы   блокируете   ее.

Производительность системы при этом значительно падает. Это - кэш между  CPU и системной шиной. При установке Enabled и отсутствии реально  установленной кэш-памяти система будет "заморожена" большую часть времени.

  Password Checking Option - опция проверки  пароля.  Установка  пароля  на доступ к системе или к меню SETUP. Рекомендуется в тех  случаях,  когда  ЭВМ используется совместно несколькими пользователями, и  вы  не  хотите,  чтобы кто-то (друзья, сестра и т.д.) изменяли установки BIOS.

  BootSector Virus Protection -  защита  сектора  загрузки  от  вирусов.  В действительности это не совсем защита  от  вирусов.  Все,  что  эта  функция делает - всякий раз,  когда  к  сектору  начальной  загрузки  обращаются  по записи, выдает предупреждение  на  экран  и  позволяет  вам  либо  разрешить запись, либо запретить ее.

                   AUTO CONFIGURATION WITH BIOS DEFAULTS.

             Авто конфигурация со значениями BIOS по умолчанию.

  Значения BIOS по умолчанию - те, которые установлены в качестве начальных для  вашей  системной  платы  и  CHIPSET'а.  Дают   приемлемую   возможность прохождения стартового теста. Как  правило,  являются  неплохими  начальными значениями перед точной настройкой вашей системы. Если вы  допустили  какую- либо ошибку и не знаете, какую именно - выберите этот пункт.  Опция  заменит ваши установки в BIOS на исходные, и вы сможете начать все сначала.  От  вас требуется точное знание конфигурации вашей системы. Эта  опция  *НЕ  МЕНЯЕТ* ни системную дату, ни конфигурацию  жесткого  диска  и  флоппи-дисководов  в стандартном CMOS SETUP - поэтому вы можете ожидать, что большинстве  случаев ваша система загрузится без проблем после выбора данной опции.

                              CHANGE PASSWORD.

                              Изменение пароля.

  Дает вам возможность сменить активный пароль. По умолчанию никакой пароль не устанавливается. Предупреждение: не забывайте ваш  пароль!  Запишите  его где-то! спросите себя: действительно ли мне *нужен*  пароль  для  доступа  к моей   системе   и/или   BIOS?   (настолько   ли   опасны   для   нее   ваши брат/сестра/дети/посетители?)  Если   защита   не   представляет   для   вас существенного интереса - отключите ее, установив в Disabled!

                           Auto Detect Hard Disk.

                       Автообнаружение жесткого диска.

  Удобная опция, когда вы "забыли" спецификации вашего жесткого диска. BIOS самостоятельно определит количество цилиндров, головок и секторов на вашем жестком диске. Иногда эта опция находится в главном меню.

                           WRITE TO CMOS AND EXIT.

                           Запись в CMOS и выход.

  Сохранение изменений, которые вы внесли в CMOS. Вы должны сделать это, чтобы такая конфигурация сохранилась в качестве постоянной.

                       DO NOT WRITE TO CMOS AND EXIT.

                          Выход без записи в CMOS.

  Если вы не уверены в сделанных изменениях, используйте эту опцию для

безопасного выхода из SETUP.

                                Вторая часть:

1. Вы, как частное лицо

хотите приобрести себе компьютер для создания

анимационной графики, у вас есть 950$.

|          |вариант 1 |вариант 2  |вариант 3  |

|          |Север     |ALPHA      |ACKOD      |

|процессер |300 MHz   |300 MHz Cel|266MHz     |

|          |512k      |           |           |

|ОЗУ       |48        |64         |64         |

|видеокарта|4 Mb      |8 Mb       |8 Mb       |

|винчестер |1.6 Mb    |2 Mb       |2.6 Mb     |

|принтер   |HP DeskJet|HP DeskJet |HP DeskJet |

|CD-ROM    |12-X      |12-X       |12-X       |

|монитор   |15''      |15''       |15''       |

|          |          |           |           |

|цена:     |942$      |938$       |924$       |

п

Структура сети Интернет.

Базовые определения. Службы Интернет. Протоколы. Протокол TCP/IP.

История сети Интернет

Интернет - это технология соединения компьютерных сетей. Его разработку начали американские военные в 60-х годах ХХ века. К тому времени уже существовали компьютерные сети и информационные сетевые технологии, и основная задача, которая ставилась перед Интернет - это обеспечение компьютерных сетевых коммуникаций  территориально распределенных узлов - компьютерных сетей - при нанесении противником ударов по территории, в том числе и ядерных, при которых возникают колоссальные разрушения инфраструктур.

На базе особых правил передачи данных, которые называются сетевыми протоколами - TCP/IP (Transmission Control Protocol и Internet Protocol), в 1969 в Минобороны США был завершен проект по совместному использованию ресурсов Минобороны, университетов и других правительственных учреждений. Создаваемая система сначала называлась ARPANET - Advanced Research Projects Agency Net, затем, после гигантского разрастания по всему миру получил название Internet. Интернет - по замыслу и существу межсетевая система, система, объединяющая компьютерные сети (по другим источникам первым протоколом сети был NCP).

В 1971 году появилась первая программа для отправки электронной почты.

В 1973 через трансатлантический кабель к сети подключились первые иностранные государства – Норвегия и Великобритания.

В 70-х годах сеть в основном использовалась для отправки электронной почты, использовались также доски объявлений и новостные группы.

В 1984 году разработана система доменных имен (DNS), а также появилась сеть FIDO. С этого года начинает активное развитие сеть NSFNet (National Science Foundation Network) – сеть Национального научного фонда США.

В 1988 году изобретен протокол IRC – появились первые чаты.

В 1989 году в стенах CERN (Швейцария) родилась идея Всемирной паутины. Ее предложил британец Тим Бернерс-Ли, который в течении двух лет разработал протокол HTTP, язык HTML и идентификаторы URL.

В 1990 году ARPANET прекратила свое существование проиграв конкуренцию NSFNet.

В 1991 году WWW стала общедоступной в Интернет.

В 1995 году маршрутизацией сети стали заниматься сетевые провайдеры, а не суперкомпьютеры Национального научного фонда США. В этом же году по трафику HTTP обогнал FTP, став основным поставщиком информации в Интернет.

В 90-е годы Интернет объединил в себе большинство сетей, за исключением пожалуй FIDOnet, а также закрытых специализированных сетей.

В СССР Интернет стал зарождаться с 1952 года благодаря работам ИТМиВТ АН СССР в рамкам работ по созданию автоматизированной системы противоракетной обороны. Сеть использовалась для расчета траекторий полета ракет (также это можно назвать и одной из первых GRID - сетей). С 1972 года работала единая сеть передачи данных в рамках кассовых операций АСУ «Экспресс» в Министерстве путей и сообщений. Выход во всемирную среду осуществился 28.08.1990 благодаря Институту атомной энергетики им. Курчатова и ИПК «Минавтопрома». Домен “ru” зарегистрирован в 1994 году (до этого был su – Soviet Union, который существует до сих пор).

Ключевые принципы работы и структура

Интернет состоит из многих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних компьютерных сетей. Объединение сетей разной архитектуры и топологии стало возможно благодаря протоколу IP (англ. Internet Protocol) и принципу маршрутизации пакетов данных. В настоящий момент (2010 год) в сети насчитывается 234 миллиона сайтов.

Компьютер пользователя с помощью линии связи подключается к компьютеру провайдера, который, в свою очередь подключен к другому компьютеру сети и т.д. Информация в сети хранится как на компьютерах провайдера, так и на специальных компьютерах, которые называются информационными серверами. Компьютеры, к которым подключаются многие другие компьютеры называют серверами. Провайдером называется организация, через которую рядовые компьютеры подключаются к глобальной сети.

Рисунок 1. Структура сети Интернет

Отличительной особенностью сети Интернет является высокая надежность: при выходе из строя части компьютеров и линий связи сеть будет продолжать функционировать и будет передавать сообщения по другим линиям связи. Такая надежность обеспечивается тем, что в Интернет нет единого центра управления. Организации, соединенные друг с другом самыми скоростными линиями связи, образуют базовую часть сети или хребет. Если провайдер подключен непосредственно к хребту, то скорость передачи информации пользователям будет максимальной. Провайдеры могут быть мелкими и крупными. В действительности разница между пользователями и провайдерами достаточно условна. Любой пользователь может предоставить услуги подключения к сети другим пользователям.

Базовые определения

Типы адресов: физический (MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя)

Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:

∙        Локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети - это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. Для узлов, входящих в глобальные сети, такие как Х.25 или frame relay, локальный адрес назначается администратором глобальной сети;

∙        IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами;

∙        DNS адрес (Domain Name Service) -  это имя хоста, например (www.rambler.ru в глобальной сети или \\Zeus в локальной). Основой DNS является представление об иерархической структуре доменного имени и зонах. Каждый сервер, отвечающий за имя, может делегировать ответственность за дальнейшую часть домена другому серверу (с административной точки зрения - другой организации или человеку), что позволяет возложить ответственность за актуальность информации на сервера различных организаций (людей), отвечающих только за "свою" часть доменного имени. DNS важна для работы Интернета, так как для соединения с узлом необходима информация о его IP-адресе, а для людей проще запоминать буквенные (обычно осмысленные) адреса, чем последовательность цифр IP-адреса. В некоторых случаях это позволяет использовать виртуальные серверы, например, HTTP-серверы, различая их по имени запроса. Первоначально преобразование между доменными и IP-адресами производилось с использованием специального текстового файла HOSTS, который составлялся централизованно и обновлялся на каждой из машин сети вручную. С ростом Сети возникла необходимость в эффективном, автоматизированном механизме, которым и стала DNS. DNS была разработана П. Мокапетрисом в 1983 году; оригинальное описание механизмов работы описано в RFC 882 и RFC 883. В 1987 публикация RFC 1034 и RFC 1035 изменили спецификацию DNS и отменили RFC 882 и RFC 883 как устаревшие. Некоторые новые RFC дополнили и расширили возможности базовых протоколов.

Пример: для адреса ru.wikipedia.org , домен первого уровня – org, домен второго – wikipedia, домен третьего – ru.

Ниже приводятся несколько примеров доменов:

com коммерческая организация США

edu образовательные учреждения

gov правительственные учреждения США

mil военные организации и учреждения США

org частные организации США

net сети

Домены также часто включают код страны (если сервер расположен за пределами США). Ниже приведено несколько примеров.

ca Канада

br Бразилия

jp Япония

au Австралия

gr Германия

ru Россия

su страны СНГ, включая и Россию

Службы Internet

Телеконференции(USENET) 

Эта служба работает примерно также, как электронная почта, но получаемые письма доступны для общего обозрения. Для удобства дискуссий образованы группы. Дискуссии в группах ведутся по определенной теме. Чтобы стать членом такой группы, пользователю необходимо подписаться на данную конференцию у своего провайдера. Часто можно найти ответы на свои вопросы, подключившись к нужной группе и попросив совета у ее участников.

FTP(File Transfer Protocol) 

С помощью этого сервиса сети можно “перекачивать” файлы с другого компьютера на ваш компьютер. Эти компьютеры называются FTP – серверами. На них хранятся огромные архивы файлов. Этот сервис является одним из основных способов распространения бесплатных программ, а также различных дополнений и исправлений к коммерческим версиям программ.

FTP-протокол передачи файлов позволяет компьютерам перемещать копию нужного файла на свои компьютеры или в свои локальные системы.

Gopher(суслик)

Эта система вложенных меню, разветвленных, как норы суслика, была прообразом Всемирной паутины. Gopher – меню ресурсов Internet, в которых можно отыскать нужную вам информацию. Но так как ходить по паутине значительно удобнее, чем ползать по норам суслика, в настоящее время эта система постепенно отмирает.

Internet Relay Chat (IRC) 

Беседы через Internet в реальном времени. Сервис похож на телеконференции. Отличие заключается в том, что вы переговариваетесь с группой пользователей без задержек, подобно разговору людей, собравшихся в одном помещении.

Telnet 

Этот сервис позволяет управлять с вашего компьютера работой другого компьютера. Ваш компьютер является удаленным терминалом этого другого компьютера. Удаленный терминал отличается тем, что не выполняет собственные вычисления. Все, что вводится на вашей клавиатуре, передается удаленному компьютеру, а получаемые результаты передаются обратно и выводятся на ваш монитор. На удаленных компьютерах, как правило, установлена операционная система UNIX. Поэтому знание основных команд этой операционной системы обязательно для пользователя. С появлением графических операционных систем, таких, как Windows, командный режим работы стал менее популярен, и сервис Telnet в последнее время большинство пользователей не применяют.

Для работы с WWW используется специальный протокол НТТР (Hyper Text Transfer Protocol) – Протокол передачи гипертекста. Cервис WWW называют Всемирной паутиной.

Гипертекстовые документы создаются с помощью специального языка HTML (Hyper Text Markup Language) – языка разметки гипертекста.

Протоколы Internet

В модели OSI, называемой также моделью взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection - OSI) и разработанной Международной Организацией по Стандартам (International Organization for Standardization - ISO), средства сетевого взаимодействия делятся на семь уровней, для которых определены стандартные названия и функции.

Сетевой уровень занимает в модели OSI промежуточное положение: к его услугам обращаются протоколы прикладного уровня, сеансового уровня и уровня представления. Для выполнения своих функций сетевой уровень вызывает функции канального уровня, который в свою очередь обращается к средствам физического уровня.

Рассмотрим коротко основные функции уровней модели OSI.

∙        Физический уровень выполняет передачу битов по физическим каналам, таким, как коаксиальный кабель, витая пара или оптоволоконный кабель. На этом уровне определяются характеристики физических сред передачи данных и параметров электрических сигналов.

∙        Канальный уровень обеспечивает передачу кадра данных между любыми узлами в сетях с типовой топологией либо между двумя соседними узлами в сетях с произвольной топологией. В протоколах канального уровня заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Адреса, используемые на канальном уровне в локальных сетях, часто называют МАС-адресами.

∙        Сетевой уровень обеспечивает доставку данных между любыми двумя узлами в сети с произвольной топологией, при этом он не берет на себя никаких обязательств по надежности передачи данных.

∙        Транспортный уровень обеспечивает передачу данных между любыми узлами сети с требуемым уровнем надежности. Для этого на транспортном уровне имеются средства установления соединения, нумерации, буферизации и упорядочивания пакетов.

∙        Сеансовый уровень предоставляет средства управления диалогом, позволяющие фиксировать, какая из взаимодействующих сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации в рамках процедуры обмена сообщениями.

∙        Уровень представления. В отличии от нижележащих уровней, которые имеют дело с надежной и эффективной передачей битов от отправителя к получателю, уровень представления имеет дело с внешним представлением данных. На этом уровне могут выполняться различные виды преобразования данных, такие как компрессия и декомпрессия, шифровка и дешифровка данных.

∙        Прикладной уровень - это в сущности набор разнообразных сетевых сервисов, предоставляемых конечным пользователям и приложениям. Примерами таких сервисов являются, например, электронная почта, передача файлов, подключение удаленных терминалов к компьютеру по сети.

При построении транспортной подсистемы наибольший интерес представляют функции физического, канального и сетевого уровней, тесно связанные с используемым в данной сети оборудованием: сетевыми адаптерами, концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами. Функции прикладного и сеансового уровней, а также уровня представления реализуются операционными системами и системными приложениями конечных узлов. Транспортный уровень выступает посредником между этими двумя группами протоколов.

Отметим, что модель OSI является теоретической, и содержит достаточно много недоработок. Были попытки строить сети в точном соответствии с моделью OSI, но созданные таким образом сети были дорогими, ненадёжными и неудобными в эксплуатации. Реальные сетевые протоколы, используемые в существующих сетях, вынуждены отклоняться от неё, обеспечивая непредусмотренные возможности, поэтому привязка некоторых из них к уровням OSI является несколько условной: некоторые протоколы занимают несколько уровней модели OSI, функции обеспечения надёжности реализованы на нескольких уровнях модели OSI.

Основная недоработка OSI — непродуманный транспортный уровень. На нём OSI позволяет осуществлять обмен данными между приложениями (вводя понятие порта — идентификатора приложения), однако, возможность обмена простыми датаграммами (по типу UDP) в OSI не предусмотрена — транспортный уровень должен образовывать соединения, обеспечивать доставку, управлять потоком и т. п. (по типу TCP). Реальные же протоколы реализуют такую возможность.

Протокол TCP/IP

Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - это промышленный стандарт стека протоколов, разработанный для глобальных сетей. Стандарты TCP/IP опубликованы в серии документов, названных Request for Comment (RFC). Документы RFC описывают внутреннюю работу сети Internet. Некоторые RFC описывают сетевые сервисы или протоколы и их реализацию, в то время как другие обобщают условия применения. Стандарты TCP/IP всегда публикуются в виде документов RFC, но не все RFC определяют стандарты.

Стек был разработан по инициативе Министерства обороны США (Department of Defence, DoD) более 20 лет назад для связи экспериментальной сети ARPAnet с другими сателлитными сетями как набор общих протоколов для разнородной вычислительной среды. Сеть ARPA поддерживала разработчиков и исследователей в военных областях. В сети ARPA связь между двумя компьютерами осуществлялась с использованием протокола Internet Protocol (IP), который и по сей день является одним из основных в стеке TCP/IP и фигурирует в названии стека.

Большой вклад в развитие стека TCP/IP внес университет Беркли, реализовав протоколы стека в своей версии ОС UNIX. Широкое распространение ОС UNIX привело и к широкому распространению протокола IP и других протоколов стека. На этом же стеке работает всемирная информационная сеть Интернет, чье подразделение Internet Engineering Task Force (IETF) вносит основной вклад в совершенствование стандартов стека, публикуемых в форме спецификаций RFC.

Лидирующая роль стека TCP/IP объясняется следующими его свойствами:

∙        это наиболее завершенный стандартный и в то же время популярный стек сетевых протоколов, имеющий многолетнюю историю;

∙        почти все большие сети передают основную часть своего трафика с помощью протокола TCP/IP;

∙        это метод получения доступа к сети Интернет;

∙        этот стек служит основой для создания Интернет - корпоративной сети, использующей транспортные услуги Интернет и гипертекстовую технологию WWW, разработанную в Интернет;

∙        все современные операционные системы поддерживают стек TCP/IP;

∙        это гибкая технология для соединения разнородных систем как на уровне транспортных подсистем, так и на уровне прикладных сервисов;

∙        это устойчивая масштабируемая межплатформенная среда для приложений клиент-сервер.

Структура стека TCP/IP. Краткая характеристика протоколов

Так как стек TCP/IP был разработан до появления модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI, то, хотя он также имеет многоуровневую структуру, соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели OSI достаточно условно.

Структура протоколов TCP/IP приведена на рисунке 2.1. Протоколы TCP/IP делятся на 4 уровня.

Рис. 2.1. Стек TCP/IP

Самый нижний (уровень IV) соответствует физическому и канальному уровням модели OSI. Этот уровень в протоколах TCP/IP не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровня: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей - протоколы соединений "точка-точка" SLIP и PPP, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов X.25, frame relay. Разработана также специальная спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального уровня. Обычно при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро включается в стек TCP/IP за счет разработки соответствующего RFC, определяющего метод инкапсуляции пакетов IP в ее кадры.

Следующий уровень (уровень III) - это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается передачей пакетов с использованием различных транспортных технологий локальных сетей, территориальных сетей, линий специальной связи и т. п.

В качестве основного протокола сетевого уровня (в терминах модели OSI) в стеке используется протокол IP, который изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Протокол IP является дейтаграммным протоколом, то есть он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения, но старается это сделать.

К уровню межсетевого взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной информации RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First), а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol). Последний протокол предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом - источником пакета. С помощью специальных пакетов ICMP сообщается о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об аномальных величинах параметров, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы и т.п.

Следующий уровень (уровень II) называется основным. На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между удаленными прикладными процессами за счет образования виртуальных соединений. Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и IP, и выполняет только функции связующего звена между сетевым протоколом и многочисленными прикладными процессами.

Верхний уровень (уровень I) называется прикладным. За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня. К ним относятся такие широко используемые протоколы, как протокол копирования файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы доступа к удаленной информации, такие как WWW и многие другие. Остановимся несколько подробнее на некоторых из них.

Протокол пересылки файлов FTP (File Transfer Protocol) реализует удаленный доступ к файлу. Для того, чтобы обеспечить надежную передачу, FTP использует в качестве транспорта протокол с установлением соединений - TCP. Кроме пересылки файлов протокол FTP предлагает и другие услуги. Так, пользователю предоставляется возможность интерактивной работы с удаленной машиной, например, он может распечатать содержимое ее каталогов. Наконец, FTP выполняет аутентификацию пользователей. Прежде, чем получить доступ к файлу, в соответствии с протоколом пользователи должны сообщить свое имя и пароль. Для доступа к публичным каталогам FTP-архивов Internet парольная аутентификация не требуется, и ее обходят за счет использования для такого доступа предопределенного имени пользователя Anonymous.

В стеке TCP/IP протокол FTP предлагает наиболее широкий набор услуг для работы с файлами, однако он является и самым сложным для программирования. Приложения, которым не требуются все возможности FTP, могут использовать другой, более экономичный протокол - простейший протокол пересылки файлов TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Этот протокол реализует только передачу файлов, причем в качестве транспорта используется более простой, чем TCP, протокол без установления соединения - UDP.

Протокол telnet обеспечивает передачу потока байтов между процессами, а также между процессом и терминалом. Наиболее часто этот протокол используется для эмуляции терминала удаленного компьютера. При использовании сервиса telnet пользователь фактически управляет удаленным компьютером так же, как и локальный пользователь, поэтому такой вид доступа требует хорошей защиты. Поэтому серверы telnet всегда используют как минимум аутентификацию по паролю, а иногда и более мощные средства защиты, например, систему Kerberos.

Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) используется для организации сетевого управления. Изначально протокол SNMP был разработан для удаленного контроля и управления маршрутизаторами Internet, которые традиционно часто называют также шлюзами. С ростом популярности протокол SNMP стали применять и для управления любым коммуникационным оборудованием - концентраторами, мостами, сетевыми адаптерами и т.д. и т.п. Проблема управления в протоколе SNMP разделяется на две задачи.

Первая задача связана с передачей информации. Протоколы передачи управляющей информации определяют процедуру взаимодействия SNMP-агента, работающего в управляемом оборудовании, и SNMP-монитора, работающего на компьютере администратора, который часто называют также консолью управления. Протоколы передачи определяют форматы сообщений, которыми обмениваются агенты и монитор.

Вторая задача связана с контролируемыми переменными, характеризующими состояние управляемого устройства. Стандарты регламентируют, какие данные должны сохраняться и накапливаться в устройствах, имена этих данных и синтаксис этих имен. В стандарте SNMP определена спецификация информационной базы данных управления сетью. Эта спецификация, известная как база данных MIB (Management Information Base), определяет те элементы данных, которые управляемое устройство должно сохранять, и допустимые операции над ними.

Протокол IPv6

Протокол IPv6 – это новая версия протокола IP, которая призвана решить проблему нехватки адресного пространства при использовании предыдущей версии IPv4, за счет увеличения длины адреса с 32 до 128 бит. В настоящее время (2009 год) уже используется более чем в 2000 сетях по всему миру, но пока еще не получил всеобщего распространения. Планируется плавная замена IPv4 на IPv6, за счет параллельной работы и постепенного увеличения трафика через последний. Основная проблема замена – значительная часть оборудования и программного обеспечения разработаны только под IPv6.

В качестве альтернативы IPv6 рассматривались протоколы IPv7 (разработчик Ullman), TUBA (Gallon), CATNIP, ENCAPS (Hinden), SIPP (Deering) и PIP (Fracis). В 1994 году SIPP и PIP слились послужив базой для IPv6, другое название которого IPng (IP next generation). Документом фиксирующем IPv6 является спецификация RFC 1752 «The recommendation for the IP Next Generation Protocol». В данной спецификации определенны такие положения как:

∙        масштабируемость: идентификация и определение адресов как минимум 1012 конечных систем и 109 индивидуальных сетей;

∙        топологическая гибкость: архитектура маршрутизации и протокол должны работать в сетях различной топологии;

∙        преемственность: обеспечение четкого плана перехода с текущей версии IPv4;

∙        автоматическое конфигурирование хостов и маршрутизаторов;

∙        и так далее.

В результате работ в протоколе появились следующие нововведения:

∙        упрощен стандартный заголовок IP – пакета;

∙        расширено адресное пространство;

∙        улучшение поддержки мобильных станций;

∙        улучшена поддержка иерархической адресации и агрегирования маршрутов;

∙        введены механизмы аутентификации и шифрования на уровне IP – пакетов;

∙        изменено представление необязательных полей заголовков и т.д.

Введение в протоколе IPv6 поля «Метка потока» позволяет значительно упростить процедуру маршрутизации однородного потока пакетов. Поток - это последовательность пакетов, посылаемых отправителем определённому адресату. При этом предполагается, что все пакеты данного потока должны быть подвергнуты определённой обработке. Характер данной обработки задаётся дополнительными заголовками.

Допускается существование нескольких потоков между отправителем и получателем. Метка потока присваивается узлом-отправителем путём генерации псевдослучайного 20-битного числа. Все пакеты одного потока должны иметь одинаковые заголовки, обрабатываемые маршрутизатором.

При получении первого пакета с меткой потока маршрутизатор анализирует дополнительные заголовки, выполняет предписанные этими заголовками функции и запоминает результаты обработки (адрес следующего узла, опции заголовка переходов, перемещение адресов в заголовке маршрутизации и т. д.) в локальном кэше. Ключом для такой записи является комбинация адреса источника и метки потока. Последующие пакеты с той же комбинацией адреса источника и метки потока обрабатываются с учётом информации кэша без детального анализа всех полей заголовка.

Время жизни записи в кэше составляет не более 6 секунд, даже если пакеты этого потока продолжают поступать. При обнулении записи в кэше и получении следующего пакета потока, пакет обрабатывается в обычном режиме и для него происходит новое формирование записи в кэше. Следует отметить, что указанное время жизни потока может быть явно определено узлом отправителем с помощью протокола управления или опций заголовка переходов, и может превышать 6 секунд.

Рисунок 2. Структура заголовка IPv6

Рисунок 3. Структура заголовка IPv4

Приоритезация пакетов обеспечивается маршрутизаторами на основе поля приоритета. Данное 4-битное поле содержит код требуемого приоритета.

Существуют различные типы адресов IPv6: одноадресные (Unicast), групповые (Anycast) и многоадресные (Multicast). Адреса типа Unicast хорошо известны. Пакет, посланный на такой адрес, достигает в точности интерфейса, который этому адресу соответствует.

Адреса типа Anycast синтаксически неотличимы от адресов Unicast, но они адресуют группу интерфейсов. Пакет, направленный такому адресу, попадёт в ближайший (согласно метрике маршрутизатора) интерфейс. Адреса Anycast могут использоваться только маршрутизаторами.

Адреса типа Multicast идентифицируют группу интерфейсов. Пакет, посланный на такой адрес, достигнет всех интерфейсов, привязанных к группе многоадресного вещания.

Широковещательные адреса IPv4 (обычно xxx.xxx.xxx.255) выражаются адресами многоадресного вещания IPv6.

Адреса IPv6 отображаются как 8 групп шестнадцатеричных цифр, разделенных двоеточием. Например, 7628:0d18:11a3:09d7:1f34:8a2e:07a0:765d.

Если одна или более групп подряд равны 0000, то они могут быть опущены и заменены на двойное двоеточие (::). Например, 7628:0000:0000:0000:0000:0000:ae21:ad12 может быть сокращен до 7628::ae21:ad12, или 0000:0000:0000:0000:0000:0000:ae21:ad12 может быть сокращен до ::ae21:ad12. Сокращению не могут быть подвергнуты 2 разделенные нулевые группы из-за возникновения неоднозначности.

Литература:

Вопросы для самопроверки:

1.     Что такое протокол без подтверждения прихода пакета?

2.     Возможно ли реализовать видеоконференцию с помощью протокола TCP?

3.     Чем отличается FTP от SSL?

4.     Возможно ли существование двух одинаковых IP – адресов? Двух одинаковых MAC – адресов?

5.     Где находится Mozilla Firefox в стеке протоколов?

Компьютерная графика

Основные понятия:

     Графический редактор - программа редактирования графических изображений.
     Растр - представление изображения в виде двумерного массива точек (элементов растра), упорядоченных в ряды и столбцы. Для каждой точки растра указывается цвет и яркость.
     Растровая графика - графика, в которой изображение представляется двумерным массивом точек, цвет и яркость каждой из которых задаются независимо.
     Векторная графика - графика с представлением изображения в виде совокупности отрезков прямых (векторов) и соответствующих цветов.
     OLE (Object Linking Embedding) - 
     WYSIWIG (What-You-See-Is-What-You-Get) - технология "что видите, то и получите"

1. Графическое представление информации 

Компьютерная графика позволила перейти от традиционных способов работы с изображением на бумаге к более удобным, быстрым и экономичным. Это не означает, что время живописи на холсте обычными кистью и красками прошло. Это вечно, так как для человека исключительную роль играет возможность зрительного восприятия чувств и мыслей, выраженных в образах искусства, а благодаря компьютерам просто добавились другие способы рисунка, живописи, графики.

В человеческой практике существует огромная область так называемой технической графики. Емкость и быстрота восприятия зрительных образов весьма велики. Для уяснения особенностей какого-либо процесса иногда достаточно нескольких секунд, в течение которых мы рассматриваем график функции, диаграмму или другое наглядное изображение. На расшифровку и сравнение тысяч чисел, которыми могут быть представлены те же объекты, понадобятся дни, часы, минуты.

Геодезисты и картографы, полиграфисты и астрономы, конструкторы и архитекторы, дизайнеры, чертежники, модельеры, создатели рекламы, компьютерных игр и обучающих программ, медики, кинематографисты - неполный список тех, кому необходима возможность работы с изображением в менее трудоемкой форме, чем традиционная. Таково назначение программы «графический редактор», относящейся к прикладному программному обеспечению. Более того, использование возможностей этих программ открывает перед людьми новые, подчас фантастические профессиональные возможности.

Технической основой машинной графики является процесс управления «загоранием» или «гашением» точек экрана с использованием различного цвета. Совокупности таких точек могут представлять статическое или динамическое (изменяющееся, движущееся) изображение. Именно в связи с этой возможностью развивается новый вид искусства - компьютерная мультипликация (анимация) - способ получения движущихся изображений с помощью компьютеров.

Различные форматы компьютерной графики 

Основные функции программы графического редактора - обеспечение создания изображений, их редактирования, сохранения во внешней памяти (ВЗУ) и получения копий на бумаге, кинопленке и т. п. Чтобы научиться работать с графическими редакторами, необходимо запомнить основные принципы, используемые при работе с графикой на компьютере. Требуется иметь представление о форматах компьютерной графики, понимать, что такое объект в представлении конкретного редактора, и помнить основные принципы работы в этом редакторе. Данная глава посвящена краткому обзору именно этих основ компьютерной графики.

Рис 1. Увеличенное растровое изображение

Растровая графика 

Один из самых распространенных способов кодирования графики заключается в том, что изображение раскладывается на точки очень маленького размера. В простейшем случае черно-белое изображение может быть представлено в виде набора битов. Нулем представляется точка белого цвета, а единицей - точка черного цвета. Цветные изображения составляются из точек различных цветов. В этом случае каждая точка изображения будет представлена в памяти компьютера не одним, а несколькими битами. В зависимости от количества бит, отведенных для кодирования каждой точки, в изображении может присутствовать от двух (черного и белого) до нескольких миллиардов цветов. Естественно, что для полноцветных рисунков требуется больший объем памяти.

Зная способ кодирования изображения, программа для работы с графикой может воспроизвести его на экране монитора или распечатать на принтере. С помощью специальных программ - графических редакторов вы можете отредактировать изображение.

Изображения, закодированные таким образом, называются битовыми картами, растрами или растровыми изображениями.

Растр - представление изображения в виде двумерного массива точек (элементов растра), упорядоченных в ряды и столбцы. Для каждой точки растра указывается цвет и яркость.

Этот способ кодирования достаточно широко используется, например, фотографии и рисунки, введенные в компьютер, хранятся в виде растровых изображений, и для их обработки используются графические редакторы для работы с растровой графикой (PaintBrush, Adobe PhotoShop, PhotoFinish).

Растровые изображения обладают одним очень существенным недостатком: их трудно увеличивать или уменьшать, то есть масштабировать. При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, поэтому теряется разборчивость мелких деталей изображения. При увеличении - увеличивается размер каждой точки, поэтому появляется ступенчатый эффект (Рисунок). Кроме того, растровые изображения занимают много места в памяти.

Чтобы избежать указанных проблем, изобрели так называемый векторный способ кодирования изображений.

Векторная графика 

Векторный способ кодирования изображений заключается в том, что геометрические фигуры, кривые и прямые линии, составляющие рисунок, хранятся в памяти компьютера в виде математических формул и геометрических абстракций: круг, квадрат, эллипс и т. п. Например: круг с радиусом 10 единиц с координатами центра х=1, у=1, прямоугольник со сторонами 5 и 8 единиц и координатами центра х=4, у=12, то есть размеры, кривизна и местоположение элементов изображения хранятся в виде числовых коэффициентов. Благодаря этому, появляется возможность масштабировать изображения с помощью простых математических операций, в частности, простым умножением параметров графических элементов на коэффициент масштабирования (Рисунок).

Рис. 2. Масштабирование векторного изображения

Используя векторную графику, можно не задумываться о том, готовите ли вы миниатюрную эмблему или рисуете двухметровый транспарант. В любой момент вы можете преобразовать изображение в любой размер без потерь качества. Векторная графика приобретает все большую популярность среди пользователей, работающих с графикой. Примеры векторных графических редакторов: CorelDraw, Adobe Illustrator, FreeHand.

Одним из примеров векторного кодирования является формат PostScript. В частности, этот формат применяют для кодирования масштабируемых шрифтов. Строго говоря, PostScript - это язык описания страниц, созданный в начале восьмидесятых годов. Целью создания была разработка языка программирования, с помощью которого можно описывать структуру изображения документа, содержащего текст и графику, вне зависимости от устройства, на который выводится этот документ: экран или различные печатающие устройства. Сегодня существует множество PostScript - совместимых принтеров, которые на аппаратном уровне поддерживают этот формат.

Понятие объекта 

В компьютерной графике используется понятие объекта.

Объектом называется элемент изображения: прямая, круг, прямоугольник, кривая, замкнутая кривая, многоугольник и другие.

Объекты можно накладывать друг на друга, комбинировать. С помощью комбинации нескольких объектов можно создавать новый объект довольно замысловатого вида. Также может создавать группы объектов для дальнейшего редактирования группы как единого объекта.

Вне зависимости от внешнего вида любой объект имеет ряд общих характеристик. Поясним это на примере. Любой объект имеет некоторое количество точек, или узлов, соединенных прямыми или кривыми линиями - сегментами. Координаты узлов и параметры сегментов определяют внешний вид объекта. Область внутри объекта можно закрасить или залить одним цветом, смесью цветов или узором. Сегменты объекта образуют контур, который также имеет свой цвет. Толщину контура можно изменять.

У одного объекта не может быть несколько различных заливок или соединительных линий различной толщины и разных цветов. Для создания сложных изображений требуется использовать множество объектов.

Основные принципы работы с векторными графическими редакторами 

Общие принципы создания и редактирования объектов заключаются в следующем. Сначала создается приблизительная форма объекта. Во всех редакторах имеются средства создания объектов наиболее распространенной формы: окружности, прямоугольники, спирали, многоугольники и т. п. Затем форма уточняется путем вставки или удаления новых узлов и настройки кривизны сегментов. Под кривизной сегментов понимается их траектория или, проще говоря, то, как они выгнуты. Любой кривой сегмент можно преобразовать в прямой и наоборот.

Форма объекта также меняется при изменении взаимного расположения узлов объекта. После того, как будет создана нужная форма объекта, выбирается цвет для заливки и отдельно для контура.

Любой рисунок, созданный в редакторе, состоит из одного или нескольких объектов, которые могут накладываться и частично или полностью закрывать друг друга.

Некоторые редакторы обеспечивают возможность получения изображений трехмерных объектов, преобразования растровых изображений в векторный формат, профессиональные средства цветообработки и т.д. Однако осваивать эти средства не так-то просто. Поэтому тем пользователям, которым нужно выполнять несложные действия по вводу и редактированию картинок, целесообразно остановиться на редакторе типа Paintbrush или Adobe Illustrator, а профессионалам из редакций газет и журналов или рекламных агентств потребуется более мощный редактор типа Corel Draw или Adobe PhotoShop.

Цвет и изображение 

Проблемы воспроизведения цветов. Возможно, вы уже сталкивались с проблемой, когда один и тот же цветной рисунок по-разному выглядит на экране монитора, при выводе на цветной принтер и при печати в типографии. Почему каждое цветное устройство воспроизводит изображение по-разному? Дело в том, что для воспроизведения цвета в устройствах используются различные технологии и способы кодирования цвета. На сегодняшний день не существует технологии, которая могла бы передать все цвета и оттенки, различаемые человеческим глазом. Следует также отметить, что восприятие цвета - процесс субъективный, который зависит от состояния человека: испытывает ли он стресс, усталость, страдает ли он от авитаминоза или употреблял ли он алкоголь, лекарства и пр.

В мониторе компьютера цвета создаются путем бомбардировки люминофора электронным лучом. При этом каждая точка изображения состоит на самом деле из трех цветных точек: красной, синей и зеленой. Это так называемая аддитивная (суммирующая) RGB модель: RED - красный, GREEN - зеленый, BLUE - синий. Складываясь в различных пропорциях, эти три цвета образуют новый. В аддитивной модели черный цвет образуется, когда интенсивность всех трех составляющих равна нулю, а белый - когда интенсивность всех трех составляющих максимальна.

На многих типографских машинах используется разностная CMYK модель на базе четырех цветов: CYAN - бирюзовый, MAGENTA - пурпурный, YELLOW - желтый и BLAСK - черный (или, по-другому, KEY - ключевой цвет). В разностной модели черный цвет образуется, когда интенсивность всех трех составляющих максимальна, а белый - когда интенсивность всех трех составляющих равна нулю. Таким образом, при использовании CMYK модели наложение каждой краски на белую бумагу аналогично наложению цветного фильтра, который пропускает только строго определенный цветовой диапазон отраженного от бумаги света, удаляя или вычитая все остальные.

Воспроизведение цвета на экране монитора зависит от качества люминофора, системы управления электронным лучом, а также от того, как падает дневной свет или свет от ламп на монитор, и от того, используете ли вы защитный экран.

Воспроизведение цвета на бумаге зависит от качества самой бумаги: как она впитывает краски, какой она имеет собственный цвет, а также от химического состава красок и от того, свежие ли это краски или уже высохшие и выцветшие.

Решением проблемы однозначного воспроизведения цветов на разных устройствах занимаются многие фирмы. Основой для их разработок служит то, что любое цветное устройство можно скорректировать или откалибровать для более точного воспроизведения. Для калибровки устройств продаются дорогие приборы, измеряющие тепловую температуру цветов. Но в большинстве случаев для калибровки применяют каталоги цветов с указанием цифровых значений их составляющих.

Также в составе многих графических редакторов имеются специальные программы и образцовые напечатанные изображения, с помощью которых в интерактивном режиме можно скорректировать воспроизведение цветов монитором, сканером и принтером.

Следует отметить, что если для вас абсолютно точное воспроизведение цветов не является жизненно необходимым, то и без калибровки цветных устройств можно получать вполне удовлетворительные результаты. Однако для профессиональной работы в цветной полиграфии без калибровки не обойтись.

Модели представления цвета 

Печать представляет собой процесс наложения краски на бумагу или другую поверхность. Краски делятся на две категории:

  Краски стандартизированных цветов, или плашечные (Spot color inks);

  Краски составных цветов (Process color inks).

Обычно стандартизированные цвета используются для работ, в которых применяется не более трех цветов или когда невозможно получить какой-либо цвет путем смешивания красок составных цветов. Работы, которые требуют использования четырех или более цветов, обычно печатаются в составных цветах. К ним относятся и многоцветные фотографии. В этом случае все оттенки создаются путем смешивания четырех основных цветов.

Spot Color Inks (Плашечные цвета). Краски плашечных цветов непрозрачны. Поэтому смешивание плашечных цветов приводит к непредсказуемым результатам, и этого лучше избегать. Плашечные цвета представлены на рынке, в частности, каталогами PANTONE и выбираются из ассортимента сотен заранее определенных цветов.

Process Color Inks (Составные цвета). Краски составных цветов прозрачны и предназначены для получения новых оттенков и цветов при смешивании на бумаге или других поверхностях. Свет проходит сквозь краски и фильтруется. Эта прозрачность делает возможным и предсказуемым результат смешивания четырех базовых цветов: бирюзового, пурпурного, желтого и черного. Процесс печати в составных цветах часто называется многослойной печатью, т. к. при этом поочередно наносится слой за слоем краски каждого из четырех базовых цветов.

Для более точного воспроизведения цветов на этапе вывода изображений графические редакторы поддерживают различные системы сопоставления цветов (Color Matching System) или стандартные палитры. Для каждой вы можете приобрести печатный каталог, который выпускает производитель красок. Использование цветов из каталогов гарантирует, что ваша работа будет одинаково напечатана в любой типографии. Следует отметить, что стандартные палитры могут быть как для плашечных, так и для составных цветов. В CorelDRAW 7 стандартные палитры систем сопоставления цветов логически объединены с палитрами для которых не существует печатных каталогов, так как цвета из этих палитр предназначены только для воспроизведения изображений на экране мониторов, например, через Интернет. Но об этом мы расскажем чуть позже, здесь же отметим, что перед тем, как создавать цветное изображение, надо четко представлять, как оно будет использоваться. Если цветное изображение будет выводиться на печать в типографии, то следует узнать, на каком оборудовании и по какой технологии оно будет печататься. Все это необходимо, чтобы правильно выбрать модель представления цвета.

Графические редакторы высокого уровня поддерживает следующие цветовые модели:

  CMY (Бирюзовый, Пурпурный, Желтый),

  CMYK (Бирюзовый, Пурпурный, Желтый, Черный),

  MYK256 (Бирюзовый, Пурпурный, Желтый. Черный, 256 градаций),

  RGB (Красный, Зеленый, Синий),

  HSB (Оттенок, Насыщенность, Яркость),

  HLS (Оттенок, Яркость, Насыщенность),

  L*a*b* (Яркость, Зелено-красный, Голубовато-желтый).

  YIQ (Аналог телевизионного стандарта NTSC).

  Grayscale (Шкала серого цвета).

  Registration color (Совмещение цветов)

Если ваша работа должна быть напечатана, то лучше создавать цвета непосредственно с помощью модели CMYK. А модели RGB, HSB, HLS или YIQ предпочтительно использовать для представления изображений на экране. Как уже указывалось, CMYK модель основывается на цветах красок, используемых при четырехцветной печати. Комбинируя различные процентные соотношения бирюзового, пурпурного, желтого и черного, можно воспроизвести широкую гамму цветов. Модель CMY лучше использовать при работе с трехчернильными цветными принтерами. Модель CMYK произошла от CMY по той простой причине, что с помощью только трех указанных красок не удается получить ровный черный цвет. Модель CMYK256 используется для более точной передачи оттенков при качественных работах, в ней вместо ста уровней каждого цвета используется 256. Про RGB модель вы уже все знаете. HSB модель создает цвет, варьируя только три параметра: оттенок, насыщенность и яркость. Оттенок - это имя цвета (красный, голубой и зеленый). Насыщенность - это относительная сила цвета, его интенсивность. Яркость относится к количеству черного в цвете, где 255 соответствует чистому цвету (в котором отсутствует черный), а 0 - черному цвету. HLS является вариантом модели HSB, в котором яркость вычисляется по-другому. Модель L*a*b* основывается на показателе яркости и двух цветовых показателях цветности: соотношения между зеленым и красным и соотношения между голубым и желтым. Модель L*a*b* является не зависимой от типа устройства, и ее можно применять как при просмотре на мониторе, так и при печати на принтере.

Следует отметить, что Registration color (Совмещение цветов) не является моделью представления цвета и используется лишь для создания меток совмещения цветов при цветоделении.

Аппаратные средства компьютерной графики 

К аппаратным средствам, делающим возможным на компьютере работу с изображением, относятся оперативная память (ОЗУ), видеопамять, манипулятор «мышь» или клавиатура, дисплей, ВЗУ, сканер, принтер.

Точечный элемент экрана дисплея называется «пиксел» (от picture element).

Совокупность пикселов на экране образует графическую сетку. Информация о каждом пикселе хранится в специальной области ОЗУ - видеопамяти. Видеопамять в единстве с дисплейным процессором составляют то, что называют графическим адаптером. Назначение видеопамяти - хранение видеоизображения.

Функция дисплейного процессора - вывод содержимого видеопамяти на экран дисплея, причем с такой частотой, чтобы наши глаза не успевали заметить угасание картинки. Дисплейный процессор непрерывно просматривает видеопамять и выводит ее содержимое на экран 50-60 раз в секунду. Центральный процессор может читать и изменять видеопамять (логически это часть ОЗУ), а дисплейный процессор - только читать.

Графический дисплей обеспечивает отображение графической информации на экране электронно-лучевой трубки. Каждый пиксел характеризуется декартовыми координатами (х, у). Количество пикселов по горизонтали и вертикали представляет собой характеристику дисплея, называемую разрешающей способностью. Возможность выбирать цвет пиксела задается системой кодирования цветов (например, применяется метод RGB (Red Green Blue), когда из красного, зеленого и синего цветов как из основных, путем изменения их процентного соотношения получают миллионы различных оттенков).

Для некоторых компьютеров и графических редакторов до сих пор создание графического изображения на экране дисплея возможно только с помощью клавиатуры. В современных компьютерах для этих целей используют манипулятор мышь, который к тому же позволяет редактировать объект на экране. Ввод графической информации в компьютер возможен с помощью специально созданного для этого устройства - сканера. Большинство редакторов позволяют обрабатывать изображения, полученные с помощью сканеров, а также вводить изображения, чтобы они могли быть включены в документ, подготовленный с помощью текстового редактора или издательской системы.

Информация из ОЗУ о графическом изображении может быть в виде файла сохранена на ВЗУ, а с помощью принтера или плоттера выведена на бумагу или пленку.

Экран служит как бы окном, через которое человек смотрит на изображение. Рабочее поле экрана и интерфейс (т. е. те средства, с помощью которых пользователь может общаться с программой и управлять ею) образуют среду. Вид курсора может изменяться в зависимости от выбранного инструмента или действия. Помимо основной видеопамяти есть буфер («карман») для хранения копируемых фрагментов. Поддерживается развитая система меню.

У компьютерной графики большие перспективы как с точки зрения разработки еще более совершенных аппаратных средств, так и создания соответствующего им программного обеспечения, а следовательно, можно с уверенностью прогнозировать все более широкое ее применение.

8.2. Графические редакторы 

Программы, использующие графику, основанную на кривых, называются векторно рисующими программами и создают векторное изображение. Такие программы как Corel DRAW, FreeHand, Adobe Illustrator, AutoCAD - являются векторно рисующими программами. Когда вы создаете круг по принципам черчения, программа знает, что это круг с х- и у-координатами, радиусом, центром, внешней границей и цветом внутреннего фона. Вы легко можете изменить форму, размер и цвет круга не нарушая его сути - программа по- прежнему знает, что это круг.

Программы, использующие графику, основанную на точках, называются красящими программами или редакторами образа, они создают растровое изображение. Программы PhotoShop, Corel PHOTO-PAINT, Microsoft Paint относятся к этой категории. Когда вы создаете круг в PhotoShop или в любой другой подобной программе, вы фактически водите кистью по полотну, применяя электронную краску индивидуально для каждого пиксела вашего электронного полотна. Круг, который вы создаете - ничего более, как набор точек объединенных в линию, каждая точка имеет свой цвет. Взятые вместе, они могут создать что-то похожее на круг, который не будет иметь специфических атрибутов круга. Вы не сможете его изменить не разрушив.

Векторно рисующие программы имеют следующие характеристики: 

Высокая разрешающая способность при печати. Когда вы печатаете из DRAW, то нарисованные вами объекты будут печататься с максимально высокой степенью разрешения. В принципе, DRAW говорит принтеру: «Печатай этот объект согласно векторам и математике, которую я задал, и размещай точки как можно ближе друг к другу».

Более быстрая печать и создание рисунка на экране. DRAW не интересуют отдельные пикселы. Он сообщает гораздо меньше информации принтеру и экрану, чем программы, рисующие растровое изображение.

Высокий уровень редактируемости. Векторное изображение состоит из кривых, из точек их пересечения и соприкосновения, и других контрольных точек, которые определяют форму объекта. Этими контрольными точками можно легко манипулировать.

Нехватка реальности в рисованных (начерченных) объектах. При всех своих достоинствах, векторно созданный объект не выглядит так жизненно, как растровый.

Растровые программы обладают следующими характеристиками: 

Ограниченная разрешающая способность. Точки на растровом изображении имеют фиксированный размер и удалены одна от другой. Задав в программе установки образа печать плотностью 300 точек на дюйм для лазерного принтера, вы не сможете затем изменить ее на 1200 dpi. Точки сохраняются такими, как есть, и никакое редактирование не сможет их уменьшить или приблизить.

Большой размер файлов. Поскольку растры - это точки, то они занимают большой объем жесткого диска, оперативной и видео памяти. Чем выше разрешающая способность видеосистемы, тем больше точек, и тем больше задействовано системных ресурсов.

Редактирование пикселов. Отсутствуют критерии математического контроля, описывающие растровое изображение, но возможно осуществлять контроль самих точек. Вы можете увеличить участок брови на изображении лица и обрезать пару волос, которые на ваш взгляд слишком длинные, но лишь путем удаления пикселов, которые их изображают.

Высокая степень реальности. Контролируя каждую точку, которая создает изображение, вы можете имитировать жизнь на более высоком уровне, чем векторные программы. Редактор образов и хороший сканер позволят вам создать реальную фотографию.

Графический редактор PhotoShop. Области применения 

Специализированные методы, заложенные в чертежные программы и программы рисования, определяют назначение тех и других. PhotoShop, вместе с другими программами рисования, лучше всего подходит для создания и редактирования следующих видов изображений.

  Сканированные фотоснимки.

  Картины, насыщенные цветовыми тонами.

  Импрессионистские и другие произведения, созданные из личных или чисто эстетических побуждений.

  Логотипы и эмблемы с нечеткими границами, бликами и тенями.

  Спецэффекты с применением фильтров и коррекцией цвета, невозможные в чертежных программах.

  Практически любая графика и фотоснимки для World Wide Web.

Графический редактор Corel DRAW. Области применения 

Если надо создать более стилизованное изображение, подобное одному из ниже перечисленных, удобнее воспользоваться одной из чертежных программ.

  Плакаты и другая высококонтрастная графика.

  Архитектурные планы, промышленный дизайн и прочие точные чертежи.

  Диаграммы и прочая информационная графика, отражающая состояние дел в бизнесе.

  Традиционные логотипы и тексты с предельно четкими и гладкими краями (в этом плане чертежные программы, в которых можно редактировать форму букв и создавать собственные символы, не имеют себе равных).

  Брошюры, информационные листки и прочие документы в одну страницу, содержащие, кроме обычного текста, логотипы и рисунки.

Системы деловой и научной графики 

Системы деловой и научной графики позволяют наглядно представлять на экране различные данные и зависимости. Системы деловой графики дают возможность выводить на экран различные виды графиков и диаграмм (гистограммы, круговые и секторные диаграммы и т.д.). Среди этих систем наиболее популярны программы Microsoft® Chart, Boeing Graph, Harvard Graphics и другие, при этом пакет Harvard Graphics имеет и возможности научной графики.

В последнее время системы деловой графики используются меньше, так как аналогичные возможности включены в ряд табличных процессоров и баз данных. Разумеется, возможности научной и инженерной графики включаются и в математические пакеты общего назначения типа Mathematica, MatLab, MatCad.

ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В ИНТЕРНЕТ

Общие сведения

В настоящее время Интернет объединяет сотни миллионов серверов, на которых размещены миллиарды различных сайтов и отдельных файлов, содержащих различного рода информацию. Это гигантское хранилище информации. Существуют различные приемы поиска информации в Интернет.

Поиск по известному адресу. Необходимые адреса берутся из справочников. Зная адрес, достаточно ввести его в адресную строку Браузера.

Пример 1.
www.gov.ru – сервер органов государственной власти России.

Конструирование адреса пользователем. Зная систему формирования адреса в Интернет, можно при поискеWeb-сайтов конструировать адреса.

К ключевому слову (названию фирмы, предприятия, организации или простому английскому существительному) необходимо добавить домен тематический или географический, при этом необходимо подключать интуицию.

Пример 2.
Адреса коммерческих Web-страниц:

www.cnn.com (всемирные новости CNN),

www.sony.com (фирма SONY),

www.mtv.com (музыкальные новости MTV).

Пример 3.
Адреса учебных заведений:

www.ntu.edu (Национальный университет США).

Пример 4.
Адреса региональных серверов:

www.poland.net (Польша),

www.israil.net (Израиль).

Поисковые системы Интернет

Для поиска информации в Интернет разработаны специальные информационно-поисковые системы. Поисковые системы имеют обычный адрес и отображаются в виде Web-страницы, содержащей специальные средства для организации поиска (строку для поиска, тематический каталог, ссылки). Для вызова поисковой системы достаточно ввести ее адрес в адресную строку Браузера.

По способу организации информации информационно-поисковые системы делятся на два вида: классификационные (рубрикаторы) и словарные.

Рубрикаторы (классификаторы) – поисковые системы, в которых используется иерархическая (древовидная) организация информации. При поиске информации пользователь просматривает тематические рубрики, постепенно сужая поле поиска (например, если необходимо найти значение какого-то слова, то сначала в классификаторе нужно найти словарь, а затем уже в нем найти нужное слово).

Словарные поисковые системы – это мощные автоматические программно-аппаратные комплексы. С их помощью просматривается (сканируется) информация в Интернет. В специальные справочники-индексы заносятся данные о местонахождении той или иной информации. В ответ на запрос осуществляется поиск в соответствии со строкой запроса. В результате пользователю предлагаются те адреса (URL), на которых в момент сканирования найдены искомые слово или группа слов. Выбрав любой из предложенных адресов-ссылок, можно перейти к найденному документу. Большинство современных поисковых систем являются смешанными.

Наиболее известные и популярные системы поиска:

www.aport.ru
www.yahoo.com
www.rambler.ru
www.yandex.ru
www.altavista.com
www.google.com

Существуют системы, специализирующиеся на поиске информационных ресурсов по различным направлениям.

Поиск людей в Интернет:

www.whowhere.ru
ww.bigfoot.com

Поиск по телеконференциям (Usenet):
www.dejanews.com

Предметные поисковые системы:
www.webring.org

Поиск программного обеспечения:

www.files.com

www.files.ru

Поиск по файловым архивам:

http://ftpseach.city.ru, http://ftpsearch.licos.com

Каталоги (тематические подборки ссылок с аннотациями):

http://www.atrus.ru

www.aup.ru

Часто эффективный поиск информации можно провести с помощью региональных каталогов – специализированных серверов, содержащих данные о предприятиях или Web-ресурсах какого-то города или региона. Например, для Санкт-Петербурга такой каталог располагается по адресу http://www.spb.ru.

Список ИПС можно найти на сайте www.monk.newmail.ru

Более подробный перечень поисковых систем и каталогов представлен в табл.3.2.

Правила выполнения запросов

В каждой поисковой системе в разделе Помощь (Help) можно получить сведения о том, как искать, как составить строку запроса. Ниже приведена информация о типовом, "усредненном" языке запросов.

Простой запрос

Ввести одно слово, определяющее тему поиска. Например, в поисковой системе Rambler.ru достаточно ввести: автоматика.

Находятся документы, в которых встречаются слова, указанные в запросе. Распознаются все формы слов русского языка, как правило, регистр букв игнорируется.

В запросе можно использовать символ "*" или "?". Знаком "?" в ключевом слове заменяется один символ, на место которого может быть подставлена любая буква, а знаком "*" – последовательность символов.

Например, запрос автомат* позволит найти документы, включающие слова автоматический, автоматика и т.д.

Сложный запрос

Часто возникает необходимость комбинирования ключевых слов для получения более определенной информации. В этом случае используются дополнительные слова-связки, функции, операторы, символы, комбинации операторов, разделенные скобками.

Например, запрос музыка & (beatles | битлз) означает, что пользователь ищет документы, содержащие слова музыка и beatles или музыка и битлз.

В табл. 3.1 приведены правила формирования запросов, принятые в системе Апорт (http://www.aport.ru).

Таблица 3.1

Операторы для формирования запросов

ЗАДАНИЕ 3

Работа с поисковыми системами

1. Подготовить папки для сохранения информации, найденной в Интернет.

1.1. На жестком диске подготовить папку для сохранения информации в виде файлов.

1.2. В Браузере Internet Explorer подготовить свою папку в разделе "Избранное".

2. Выполнить поиск информации в Интернет, используя ввод адреса URL в окне адресов. Список адресов представлен в табл. 3.2.

3. Составить адрес в Интернет регионального поискового сервера Польши, открыть его в Internet Explorer. Повторить то же для поисковых серверов Дании, Норвегии, Финляндии.

4. Ввести адрес правительственного сайта России:

http://www.gov.ru

Продвигаясь по меню сайта, выполнить интуитивный поиск информации для ответа на вопросы пп.4.1–4.3. Установить закладки на Web-страницы, на которых есть ответы на поставленные вопросы.

4.1. Найти биографию президента России.

4.2. Установить дату рождения министров связи, финансов, экономического развития.

4.3. Найти правительственный сайт Вашего родного города, региона.

5. Ввести адрес "Белого дома": http://www.whitehouse.gov

6. Ответить на вопросы и выполнить задания:

Сколько всего было президентов США?

Когда родился первый президент Америки?

Какие шедевры украшают кабинеты Белого дома?

Найти биографию президента, номер которого соответствует двум последним цифрам Вашей зачетной книжки.

Установить закладки на страницы, отвечающие на эти вопросы.

6. Подготовить документWord, скопировать в него фотографию указанного президента и фрагмент биографии. Сохранить документ в Вашей папке под именем President_US_№.doc (где № – номер президента).

7. Работа с поисковыми системами.

7.1. Поместить на панель ссылок адреса наиболее популярных поисковых систем.

7.2. Вызвать поисковую систему rambler.ru. Прочитать инструкцию по способам формирования запросов. Выяснить, какие логические операции можно использовать в запросе.

7.3. Найти названия других поисковых систем. Определить, какие из них работают на русском языке, установить закладки на несколько поисковых систем и выполнить поиск по следующим темам.

7.3.1. Найти информацию о СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, о своем факультете.

7.3.2. Выполнить поиск по п.4, пользуясь разными поисковыми системами.

7.3.3. Найти сайты с картами мира, России, Санкт-Петербурга. Сохранить адреса в отдельной папке "Избранного".

8. Сохранить следующую найденную информацию в виде файлов на жестком диске.

8.1. Определить, какие существуют способы сохранения интересующей Вас информации (сохранение файлов, выделение части текста, копирование в буфер и вставка в текстовый документ и др.).

8.2. Используя созданные ранее закладки, вернуться к сайту Белого дома (п.5.3 или 5.4) и сохранить этот сайт в своей папке 4 раза, последовательно выбирая в меню "Файл" – "Сохранить как…" все предлагаемые варианты "Типа файла".

9. Проанализировать возможности автономной работы с сохраненной информацией.

9.1. Перевести Браузер Internet Explorer в автономный режим работы (меню "Файл" – "работать автономно").

9.2. В окне "Проводника" просмотреть содержимое своей папки и оценить объемы сохраненной информации.

9.3. Открывая файлы в "Проводнике", проанализировать, с помощью какой программы они отображаются, и оценить полноту сохраненной информации.

10. Перевести английский текст, сохраненный в файле President_US_№.doc, на русский язык, пользуясь электронным переводчиком.

10.1. Найти электронный переводчик в Интернет, установить на него закладку и познакомиться с инструкцией по его использованию.

10.2. Открыть файл President_US_№.doc, скопировать часть текста биографии в буфер, а затем вставить его в окно "Переводчика". Полученный перевод скопировать в документ President_US_№.doc после английского текста.

11. Выполнить поиск карт по ранее найденным сайтам с картами.

11.1. Найти карту города США, в котором родился президент. Сохранить ее как отдельный рисунок.

11.2. Найти на карте Санкт-Петербурга карту района Вашего проживания. Сохранить рисунок.

11.3. Вставить рисунки карт в документ President_US_№.doc, сопроводить их подписями: "Здесь родился президент ..., а здесь живу я".

12. Предъявить преподавателю полученный документ, прокомментировать состав своей папки, продемонстрировать созданные закладки.

13. После защиты работы удалить закладки и свою папку.

Контрольные вопросы и задания

1. Назовите средства поиска информации в Интернет.
2. Перечислите поисковые системы. Как их классифицировать?
3. Назовите адреса наиболее популярных русскоязычных поисковых систем.
4. Каковы правила составления запроса при поиске информации в информационно-поисковой системе aport.ru?
5. Как сохранить информацию, найденную в Интернет, на своем рабочем диске?
6. Как сохранить рисунок на своем диске? Какие типы графических файлов используются в Интернет?
7. Как выполнить перевод текста с одного языка на другой? Какие языки поддерживает электронный переводчик www.translate.ru?

Таблица 3.2

Список поисковых серверов и каталогов

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИИ

«CAD/CAM/CAE-СИСТЕМЫ»

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

для студентов__3 и 4__курса специальности 151901  «Технология машиностроения»

(базовый /углубленный уровень)

Санкт-Петербург, 2014

Оглавление

Основные понятия        3

История развития        4

Классы        5

Какую систему выбрать?        6

Задания для самостоятельной работы        7

Литература:        7

Необходимое техническое оборудование: проектор, экран,  компьютер.

Цели и задачи лекции:

1. Определить  CAD/CAM/CAE -системы, их назначение, необходимость их применения в условиях растущей потребности общества в новых разработках и технологиях.
2. Классифицировать современные cad/cam/cae-системы.
3. Сформировать представление об истории развития мирового рынка CAD/CAM/CAE-систем
4. Развитие мотивации  изучения информационных технологий, повышение интереса к предмету.

Пояснение:

К данной лекции разработана электронная презентация «Назначение  и общая классификация CAD/CAM/CAE-систем. История развития мирового рынка CAD/CAM/CAE-систем».

Основные понятия

По мнению ведущих мировых аналитиков, основными факторами успеха в современном промышленном производстве являются:

• сокращение срока выхода продукции на рынок,
• снижение ее себестоимости
• повышение качества.

 К числу наиболее эффективных технологий, позволяющих выполнить эти требования, принадлежат так называемые CAD/CAM/CAE-системы (системы автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа).

Прежде всего, определимся, что такое проектирование.

Под проектированием понимается процесс составления описания, необходимого для построения в заданных условиях еще не существующего объекта на основе первичного описания этого объекта. Главная особенность проектирования: это процесс создания описания именно нового объекта.

Если этот процесс осуществляется человеком при взаимодействии с компьютером, то проектирование называется автоматизированным, если нет, то, соответственно, -неавтоматизированным.

Проектирование, при котором все преобразования описания объекта и алгоритма его функционирования осуществляются компьютером без участия человека, называется автоматическим.

Нас будет интересовать, в первую очередь, автоматизированное проектирование, которое и является предметом САПР.

Дадим теперь определение САПР.

САПР (система автоматизированного проектирования) - это комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с коллективом специалистов (пользователей системы), выполняющих автоматизированное проектирование.

САПР  - Системы автоматизированного проектирования. Сокращение, обозначающее комплекс программно-аппаратных средств автоматизации проектных конструкторско-технологических, а также производственных работ.

САПР - это не системы автоматического проектирования. Понятие “автоматический” подразумевает самостоятельную работу системы без участия человека. В САПР часть функций выполняет человек, а автоматическими являются только отдельные проектные операции и процедуры. Слово “автоматизированный”, по сравнению со словом “автоматический”, подчёркивает участие человека в процессе.

Направление САПР возникло и широко оформилось на западе, поэтому основные термины англоязычные, на сегодня широко известны и используются в среде специалистов.

В ряде зарубежных источников устанавливается определённая соподчиненность понятий CAD, CAE, CAM. Термин CAE (computer-aided engineering) определяется как наиболее общее понятие, включающее любое использование компьютерных технологий в инженерной деятельности, включая CAD и CAM (computer-aided manufacturing). Для обозначений всего спектра различных технологий автоматизации с помощью компьютера, в том числе средств САПР, используется термин CAx (англ. computer-aided technologies).

CAD – computer Aided Design
Общий термин для обозначения всех аспектов проектирования с использованием средств вычислительной техники. Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия. А также генерацию чертежных изделий и их сопровождений.

CAM – Computer Aided Manufacturing
Общий термин для обозначения системы автоматизированной подготовки производства, общий термин для обозначения ПС подготовки информации для станков с ЧПУ. Традиционно исходными данными для таких систем были геометрические модели деталей, полученных из систем CAD.

CAE– Computer Aided Engineering
Система автоматического анализа проекта. Общий термин для обозначения информационного обеспечения условий автоматизированного анализа проекта, имеет целью обнаружение ошибок (прочностные расчеты) или оптимизация производственных возможностей.

PDM – Product Data Management
Система управления производственной информацией. Инструментальное средство, которое помогает администраторам, инженерам, конструкторам управлять как данными так и процессами разработки изделия на современных производственных предприятиях или группе смежных предприятий.

CAD/CAM/CAE/PDM = САПР

История развития

Идея автоматизировать проектирование зародилась в конце 50-х годов прошлого века, почти одновременно с появлением коммерческих компьютеров. А уже в начале 60-х ее воплотила компания General Motors в виде первой интерактивной графической системы подготовки производства. В 1971 г. создатель этой системы доктор Патрик Хэнретти (Patrick Hanratty) основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS) и разработал методики, которые составили основу большинства современных САПР.

Аналитики считают что именно компания Manufacturing and Consulting Services (MCS) оказала огромное влияние на развитие отрасли и 70 процентов современных САПР составляют идеи MCS.

В 70-х годах внимание уделялось в основном системам автоматизированного черчения, так как стало ясно по результатам, что проектирование можно реализовать машинными средствами.

Вскоре появились и другие CAD-пакеты. В то время они работали на мэйнфреймах и мини-компьютерах и стоили очень дорого. Лишь крупные предприятия могли позволить себе идти в ногу со временем и использовать современное оборудование для выполнения сложных математических расчетов. 

Параллельно с развитием CAD-систем бурное развитие получили CAM-системы автоматизации технологической подготовки производства.

В 80-е годы компьютеры становятся доступными большому количеству крупных и даже мелких компаний.

К середине 80-х годов системы САПР для машиностроения обрели форму, которая существует и сейчас. Появление микропроцессоров положило начало революционным преобразованиям в области аппаратного обеспечения — наступила эра персональных компьютеров. Но для трехмерного моделирования мощности первых ПК не хватало.

К началу 90-х средняя цена рабочего места значительно снизилась — САПР становились доступнее. Но в массовый продукт они превратились лишь тогда, когда компания Autodesk разработала свой знаменитый пакет AutoCAD стоимостью на тот момент всего 1 тыс. долл., что было в десятки раз меньше существовавших до этого систем. Правда, в те времена мощности ПК хватало лишь для двумерных построений — черчения и создания эскизов. Однако это не помешало новинке иметь огромный успех у пользователей. 

Появляется 3D-моделирование. Вначале было только поверхностное моделирование, при котором конструктор определял изделие семейством поверхностей. Оно получило большое распространение в инструментальном производстве. Со временем появилось твердотельное моделирование широко распространенное в машиностроении, когда конструктор строит модель из твердотельных примитивов. Они определяются формой, размерами, ориентацией и точкой привязки. Современные системы позволяют работать с телами и с отдельными поверхностями.

Наиболее бурное развитие САПР происходило в 90-х годах, когда Intel выпустила процессор Pentium Pro, а Microsoft — систему Windows NT. Тогда на поле вышли новые игроки «средней весовой категории», которые заполнили нишу между дорогими продуктами, обладающими множеством функций, и программами типа AutoCAD. В результате сложилось существующее и поныне деление САПР на три класса: тяжелый, средний и легкий.

Классы

Традиционно, продукты САПР для машиностроения разделены на три класса: тяжелый, средний и легкий. Такая классификация сложилась исторически, и хотя уже давно идут разговоры о том, что грани между классами вот-вот сотрутся, они остаются, так как системы по-прежнему различаются и по цене, и по функциональным возможностям.

САПР Легкий вес

• Эти САПР служат для выполнения почти всех работ с двумерными чертежами и имеют ограниченный набор функций по трехмерному моделированию.
• С помощью этих систем выполняются порядка 80% всех работ по проектированию, хотя имеющиеся ограничения делают их не всегда довольно удобными.
• Область их работы - создание чертежей отдельных деталей. Характерные представители таких САПР - AutoCAD, T-FlexCAD 2D, DataCAD, SurfCAM 2D, IntelliCAD, Medusa, TrueCAD, КОМПАС и т.д..

САПР Средний вес

• По своим возможностям они полностью охватывают САПР «легкого веса» плюс позволяют работать со сборками, и по некоторым параметрам они уже не уступают тяжелым САПР. А в удобстве работы даже превосходят. 
• Обязательным условием является наличие интеграции с CAM программами.
• Это не просто программы, а программные комплексы, в частности ADEM, Autodesk Mechanical Desktop, Intergraph, Solid Edge, Solid Works, CadKey, Cimatron, T-Flex,

САПР Тяжелый вес

Эти системы применяются для решения наиболее трудоемких задач:

• моделирования поведения сложных механических систем в реальном масштабе времени
• оптимизирующих расчетов с визуализацией результатов
• расчетов температурных полей и теплообмена и т.д.

Обычно в состав системы входят:

• графические модули
•  модули для проведения расчетов
•  постпроцессоры для станков с ЧПУ

Примерами «тяжелых» САПР могут служить такие продукты, как CATIA, CADDS 5, EMS, Pro/ENGINEER, Unigraphics NX, Pro/Engineer, EUCLID, I-DEAS

Это лишь часть довольно известных продуктов, представленных на мировом рынке. Кроме этого существуют еще и специализированные САПР для строительного, промышленного, архитектурного проектирования.

Для дальнейшего развития после 90-х годов характерна интеграция CAD/CAM/CAE-систем с системами PDM, другими средствами информационной поддержки изделий.

Сегодня невозможно представить себе как, например, изготовить самолет или корабль без использования CAD/CAM/CAE-систем. Они охватывают весь процесс от эскизного проектирования до технологической подготовки производства, проведением испытаний, сопровождением. CAD/CAM/CAE-системы помогают повысить надежность выпускаемых изделий, улучшить качество, в конце концов, экономить на стоимости прототипа, сократить срок технологической подготовки.

Какую систему выбрать?

• В первую очередь необходимо определится, какой именно круг работ вы хотите автоматизировать. В настоящее время наиболее распространены следующие типы программ для автоматизированного проектирования в машиностроении:
• системы автоматизированного черчения -CAD;
• системы автоматизированного построения технологических процессов - САМ;
• системы автоматизации инженерных расчетов –CAE;
• системы подготовки данных для станков с ЧПУ(постпроцессоры);
• специализированные системы (например, для проектирования коробок передач); 
• интегрированные системы, включающие в себя несколько или все или даже более из вышеперечисленных.

Рефлексия:

В промышленном производстве давно царит жесткая конкуренция. Чтобы выжить в этих нелегких условиях, предприятиям приходится как можно быстрее выпускать новые изделия, снижать их себестоимость и повышать качество. В этом им помогают современные cad/cam/cae-системы (САПР), позволяющие облегчить весь цикл разработки изделий — от выработки концепции до создания опытного образца и запуска его в производство. Тем самым значительно ускоряется процесс создания новой продукции без ущерба качеству. Поэтому сейчас без САПР не обходится ни одно конструкторское или промышленное предприятие.

Задания для самостоятельной работы

Поиск и обзор литературы и электронных источников информации, а также создание презентаций по  по темам:

1. «Роль автоматизированного проектирования в машиностроении»
2. «Системы САПР и оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ)»
3. «Использование САПР в процессе обучения»
4. «Необходимость использования САПР в производстве»
5. «Критерии эффективности САПР»

Литература:

1. ГОСТ 34.003-90 “Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Термины и определения”
2. ГОСТ 23501.101-87 “Системы автоматизированного проектирования. Основные положения”
3. ГОСТ 23501.108-85 “Системы автоматизированного проектирования. Классификация и обозначение”

Источники информации в сети:

1. http://www.cad-cam-cae.ru/
2.  http://old.pro-technologies.ru/product/CAD_CAM_CAE_PDM
3.  http://xn----8sbyhojpig2b.xn--p1ai/sapr.html
4. http://old.ci.ru/inform01_02/p_22-23.htm
5. http://life-prog.ru/, http://life-prog.ru/1_10018_ponyatie-sapr.html
6. http://www.nslabs.ru/
7. http://bourabai.kz/cm/cad.htm
8. http://yardim21.narod.ru/his.html 
9. http://www.moluch.ru/conf/tech/archive/6/1575 
10. http://rucadcam.ru/index/sapr_mashinostroenie/0-4