Состав технического обеспечения информационных технологий и информационных систем управления организацией

Техническая основа ИТ и ИС управления представлена совокупностью взаимосвязанных единым управлением автономных технических средств сбора, накопления, обработки, передачи, вывода и представления информации, средств обработки документов и оргтехники, а также средств связи для
осуществления информационного обмена между различными техническими средствами.

Достижение эффективной работы ИС предполагает выполнение некоторого набора требований, предъявляемых к комплексу технических средств (КТС), основными из которых являются следующие:

- минимизация трудовых и стоимостных затрат на решение всего комплекса задач системы;

- реализация интегрированной обработки информации за счет информационной, технической и программной совместимости различных технических устройств;

- обеспечение пользователей связью через терминальные устройства с распределенной базой данных; высокая надежность;

- наличие защиты информации от несанкционированного доступа;

- реализуемость КТС, т.е. возможность его создания за счет типовых средств, выпускаемых отечественной промышленностью;

- гибкость структуры КТС, т.е. перспектива включения в его состав новых, более совершенных технических средств по мере освоения их промышленностью;

- минимизация капитальных затрат на приобретение КТС и их текущую эксплуатацию.

Главным элементом комплекса технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения управленческих задач, является электронная вычислительная машина, или компьютер.

В сфере экономики это — компьютеры различной мощности, быстродействия, размеров. Они предназначены для решения самых различных задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных, и широко используются в мощных вычислительных комплексах.

Проблемно-ориентированные вычислительные средства служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных, выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам. Они обладают ограниченными по сравнению с универсальными компьютерами аппаратными и программными ресурсами. К проблемно-ориентированным можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы.

Специализированные вычислительные средства используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация позволяет четко специализировать структуру, существенно снизить сложность и стоимость компьютеров при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

Персональный компьютер удовлетворяет требованиям общедоступности и универсальности применения и имеет следующие характеристики:

- малую стоимость, находящуюся в пределах доступности для индивидуального покупателя;

- автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

- гибкость архитектуры, обеспечивающую ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту;

- «дружественность» операционной системы и прочего программного обеспечения, обусловливающую возможность работы с ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;

- высокую надежность работы (более 5000 ч наработки на отказ).

Компьютерам немногим более 50 лет, и за этот период они совершили огромную трансформацию. Изменения коснулись практически всех характеристик этих, наверное, самых значимых устройств информационной эры: они стали более быстродействующими и меньшими по размерам, запоминают больше информации и меньше потребляют энергии, значительно надежнее и существенно тише. Естественно, возможности современных (даже самых простых компьютеров) много больше, чем потенциал суперкомпьютеров середины века. И тем не менее они сохранили многие общие черты. В том числе, они все также работают в двоичной системе. У них те же основные элементы (узлы): процессор, осуществляющий преобразование информации, память, предназначенная для хранения информации, и коммуникационные устройства, служащие для ввода и вывода информации. И хотя в начале 50-х годов процессор занимал несколько больших шкафов, а сегодня — только 20% от кристалла размером 1х1 см², оба они выполняют преобразования информации. Изменилась и память: вместо медленной ферритовой памяти объемом в единицы килобайт, занимающей также несколько шкафов, в современных компьютерах используется полупроводниковая память, в которой на одном кристалле хранятся десятки мегабайт данных. Стоит отметить, что в начале " компьютерной эры" байты были разные, содержащие 7 или 8 бит. Ушли в прошлое и перфокарты — основное средство для ввода информации в компьютер, и АЦПУ — алфавитно-цифровое печатающее устройство, позволяющее выводить данные на печать. Дисплей же, клавиатура, гибкий диск, мышь — значительно моложе компьютера. И изменения продолжаются: компьютеры становятся еще меньше, еще мощнее, еще удобнее. Первые компьютеры не назывались " мини" или " супер", это были просто компьютеры — самые мощные и единственные устройства, предназначенные для " большого счета". Позже, по мере развития, компьютеры стали ориентироваться на выполнение различных задач и, соответственно, стали появляться различные виды компьютеров, отличающиеся в первую очередь по мощности (и, естественно, по цене). Сегодня можно говорить о трех больших группах компьютеров.

Основные блоки современного компьютера — процессор, память, коммуникационный узел — стали столь малы, что могут размещаться на одном кристалле. Естественно, человеку неудобно работать с компьютером, у которого нет устройств ввода и вывода информации — клавиатуры, мыши, дисплея, динамиков, но различные технические устройства прекрасно работают с такими компьютерами. Стоимость однокристалльных компью­теров не велика — до 10 долларов. Поэтому если встроить их в домашние устройства или станки, игрушки или автомобили, их стоимость изменится совсем незначительно, но они приобретут новые качества, станут интеллектуальными, способными на принятие самостоятельных решений и на интерактивное общение с человеком. Именно потому, что малые денежные затраты позволяют получить новые качества, мы сегодня наблюдаем процесс активного объединения компьютеров и домашних устройств.

Наверное, наиболее заметные изменения произошли с базовым ядром компьютера — процессором. Даже появился закон, определяющий скорость развития процессоров, — закон Мура. Закон Мура, сформулированный одним из основателей Inlel Гордоном Муром (Согооп Мооге), гласит, что количество транзисторов на процессоре будет удваиваться каждые 18—24 месяца, что будет вызвано уменьшением их размеров. Большее количество транзисторов ведет к пропорциональному увеличению производительности. К 2010 году микропроцессоры будут содержать примерно 400 млн. транзисторов. Такие процессоры будут работать при напряжении ниже одного вольта. Пока этот закон действует.

Именно процессор определяет основные " способности" компьютера. Несколько типов процессоров определили направления развития компьютеров.

Сегодня на развитие рынка наиболее активно влияют информационные технологии, сердцевина которых — компьютер. Потому вопросы, связанные с перспективой развития компьютерной техники, являются крайне актуальными, и ответы на них могут существенно повлиять на оценки и перспективы развития рынка высоких технологий и, следовательно, рынка в целом.

Для любого вида техники можно указать два предела, которые ограничивают его развитие: технологический и органолептический. Технологические пределы определяются фундаментальными законами физики. В частности, не может быть создан двигатель, КПД которого был бы больше 100%. Органолептические пределы зависят от физиологических возможностей человека.

Технологический предел определяется скоростью света в вакууме, которая составляет 300 тысяч км/с. Иными словами, за одну секунду фотон перемещается на 0, 3х10⁹ м. Электрон в веществе не может двигаться с большей скоростью. При частоте работы процессора 1 ГГц за один такт фотон переместится на 300 мм. Расстояние, которое проходит импульс в современном процессоре, может измеряться десятками миллиметров (площадь кристалла процессора более 100 мм²). Этот импульс несет не только информационное содержание, но и энергию, используемую, в первую очередь, для переключения триггера. Как следствие, реальный электрический импульс должен иметь ненулевую длительность. Все эти ограничения приводят к тому, что реальная частота работы процессора вряд ли превысит 10 ГГц. Отдельный транзистор уже работает на значительно более высоких частотах, но без реального перемещения импульсов в пространстве.

Таким образом, можно говорить о физической границе частоты работы процессоров. Конечно, будет совершенствоваться структура процессора, расширяться кэш-память. Уже появились многопроцессорные кристаллы. Тем самьм сокращается длина пути электрона внутри процессора, а повышение производительности обеспечивается за счет параллельной обработки данных.

Необходимо оценить и предел, связанный с возможностями восприятия человеком информации. Уже есть одна область цифровой техники, в которой такой предел достигнут. Это — цифровой звук. Достаточно давно звук представлен в 16-битном формате. И, несмотря на многократно возросшие технические возможности, не намечается перехода на 32-битный звук. Причина только одна — получаемый звук обеспечивает максимально возможное для человека качество звучания. Предел достигнут.

Однако с видеоинформацией ситуация существенно отличается. • Самое высокое качество изображения обеспечивает сегодня монитор компьютера. Для качества выводимой информации принципиальное значение имеет размер минимального элемента (пиксела), из набора которых формируются все изображения, и частота восстановления изображения на экране. У лучших мониторов размер пиксела — 0, 2 мм, что позволяет выводить на 17-дюймовый экран до 1200 строк. Размер пиксела определяет " гладкость" картинки — чем меньше точка, тем четче картинка. Но даже 1200 строк позволяют заметить на экране и строки, и точки в строке. Второй важный параметр — частота восстановления (регенерации) экрана — связан с особенностью работы электроннолучевой трубки (ЭЛТ) — основа почти всех современных телевизоров и мониторов. На экране ЭЛТ с помощью управляемого пучка электронов обеспечивается свечение одного пиксела, который светится только то время, пока на него подаются электроны. Таким образом, картинка на экране формируется после­довательным " зажиганием" отдельных пикселов. После этого пиксел некоторое время продолжает светиться (так называемое послесвечение), которое не может быть слишком долгим, иначе на экране будет сохраняться " след" от предыдущего изображения. Человеческий глаз устроен так, что картинка воспринимается неподвижной (без эффекта мелькания) в том случае, если частота повтора не ниже 16 Гц. Чем чаще, тем лучше. В современных телевизорах частота — 25 кадров в секунду (50 полукадров). В лучших телевизорах каждый кадр повторяется дважды, но находится на экране в течение вдвойне меньшего времени. Такой телевизор обеспечивает частоту 50 Гц (называется 100-герцовым, т. к. за одну секунду показывается 100 полукадров). Хорошие мониторы позволяют регенерировать экран 120—150 раз в секунду (современные мониторы работают с частотой регенерации не менее 70 Гц), а на экран выводится весь кадр.

Другой вариант мониторов — жидкокристаллические (ЖК) постепенно вытесняют ЭЛТ: они позволяют получить существенно (Иные потребительские качества. ЖК панели работают в отраженном свете или на просвет: после того, как жидкий кристалл, представляющий собой пиксел, становится прозрачным (или непрозрачным), он остается таким, пока не будет подана команда на смену его состояния. Потому для ЖК-мониторов нет необходимости увеличивать частоту регенерации. Важна только скорость смены (обновления) картинки на экране, чтобы все пикселы за минимальное время, порядка 0, 01 секунды, приняли необходимое состояние. Вторая особенность ЖК — потенциальная возможность существенного уменьшения размера жидкого кристалла. В течение 90-х годов развитие техники и технологии ЭЛТ позволило уменьшить размер пиксела менее чем на 30%: с 0, 31 до 0, 2 мм. Дальнейшие перспективы также не обещают их заметного уменьшения. Иное дело — интегральные технологии, применяемые при производстве ЖК-панелей. В 1999 годуIBM объявила о начале производства ЖК-мониторов с пикселом размером 0, 125 мм (200 пикселов на дюйм), т. е. практически в два раза меньше, чем у хороших ЭЛТ. И это не предел — размер точки может быть еще уменьшен. Новые мониторы не позволяют с расстояния 20 см увидеть отдельные точки на экране — картинка воспринимается как цельная — человеческий глаз не фиксирует отдельный пиксел. Отличие изображения на новом мониторе от стандартного ЭЛТ такое же, как отличие документов, напечатанных на лазерном и на матричном принтерах. Можно считать, что и здесь достигается органолептический предел, и дальнейшее улучшение качества изображения не будет фиксироваться человеком.