Информатика как наука. Основные направления научных исследований в области информатики.

 

Информатика – научная дисциплина, изучающая вопросы, связанные с поиском, сбором, хранением, преобразованием и использованием информации в самых различных сферах человеческой деятельности. Генетически информатика связана с вычислительной техникой, компьютерными системами и сетями, так как именно компьютеры позволяют порождать, хранить и автоматически перерабатывать информацию в таких количествах, что научный подход к информационным процес­сам становится одновременно необходимым и возможным.

Объектом информатики выступают как сами ЭВМ (компьютеры), так и основанные на них и телекоммуникационной технике информационные систе­мы (ИС) различного класса и назначения. Информатика изучает все сто­роны их разработки, проектирования, создания, анализа и использова­ния на практике. Информационные технологии (ИТ) – это машинизи­рованные способы обработки информации, которые реализуются посредством автоматизиро­ванных информационных систем (АИС).

Понятие технологии вообще включает комплекс научных и инженер­ных знаний, воплощенных в приемах труда, наборах материальных, тех­нических, энергетических, трудовых факторов производства, способов их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих опреде­ленным требованиям, стандартам. В таком понимании термин технология неразрывно связан с машинизацией производственного или непроиз­водственного (социального) процесса. Последнее важно подчеркнуть для обозначения точных исторических границ информатики: информатики не могло быть в домашинный период обработки и представления зна­ний, когда не было ИТ. Переработка информации с помощью ЭВМ и выработка новых знаний, соотнесенных с целями пользователей, – функциональное назначение ИТ.

Информатизация общества в части материально-технической базы, математического и программного обеспечения ИТ изучается раз­личными науками: кибернетикой, системотехникой, теорией информа­ции, а в части формирования функциональных подсистем – раз­личными общественными науками: экономикой, правоведением, психо­логией. В формировании ИТ участвуют и науки, относящиеся к той или иной автоматизируемой области: медицина, когда речь идет о внедрении ЭВМ в здравоохранение; педагогика (компьютеризация учебного про­цесса); военные науки (использование ЭВМ в военном деле); экономика и т.д. Каждая из указанных наук рассматривает компьютеризацию со своей стороны, прилагает к ней свои законы и принципы.

Информационные технологии и выступили новым средством пре­вращения знаний в информационный ресурс (ИР) общества, его новым движущим фактором, стали средством его эффективного использования. Информационный ресурс стал основным ресурсом человечества, глав­ной ценностью современной цивилизации. Но возникли и сложные про­блемы, относящиеся к роли, механизму функционирования, социальным последствиям использования ИР. Для их решения и появилась новая наука – информатика.

Предметом информатики как новой фундаментальной науки выступа­ет ИР – его сущность, законы функционирования, механизмы взаимо­действия с другими ресурсами общества и воздействия на социальный прогресс. Переход на уровень ИР в его содержательной трактовке оз­начает переход к изучению внутренних связей и закономерностей соци­альной динамики, основанной на использовании ИТ.

Таким образом, предметом информатики является информационный ресурс как симбиоз знания и информации. Он выступает в качестве пред­мета новой науки и с содержательной, и с формально-математической, и с технической сторон. Необходимо разграничивать предмет информа­тики как фундаментальной науки, ее объект и инструментарий: осно­ванные на ЭВМ вычислительные системы, программы, сети связи и т.д. Без ЭВМ нет информатики, но нельзя объявлять информатику наукой об ЭВМ. Конечно, практическая необходимость в информатике возникла в связи с использованием ЭВМ. Но, “оттолкнувшись от ЭВМ”, информа­тика во главу угла ставит новые понятия – ИР и его социальную полез­ность, отдачу.

 

26. Информационное, аппаратное и программное обеспечение КС: структура и функции.

 

Возможности той или иной КС определяются ее информационным, аппаратным и программным обеспечением.

Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий базы данных общего применения, доступные для всех пользователей сети, базы данных индивидуального пользования, предназначенные для отдельных абонентов, базы знаний общего и индивидуального применения, автоматизированные базы данных – локальные и распределенные, общего и индивидуального назначения.

Аппаратное обеспечение составляют компьютеры различных типов, оборудование абонентских систем, средства территориальных систем связи (в том числе узлов связи), аппаратура связи и согласования работы сетей одного и того же уровня или различных уровней. Используемые в сетях компьютеры обычно универсального типа, обладающие возможностью выполнения практически неограниченного круга задач пользователей. Для повышения вычислительной мощности сети к ней могут подключаться вычислительные центры или центры обработки информации, к которым пользователи могут обращаться с запросами со своих абонентских систем или других рабочих мест. Такие центры снабжаются компьютерами в широком диапазоне по своим характеристикам: от персональных компьютеров до суперЭВМ.

Программное обеспечение (ПО) сетей отличается большим многообразием, как по своему составу, так и по перечню решаемых задач. В общем, виде функции ПО сети заключаются в следующем: планирование, организация и осуществление коллективного доступа пользователей к общесетевым ресурсам – телекоммуникационным, вычислительным, информационным, программным; автоматизация процессов программирования задач обработки информации; динамическое распределение и перераспределение общесетевых ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей и т.д.

В составе ПО сетей выделяются такие группы:

· общесетевое ПО в качестве основных элементов включающее распределенную операционную систему (РОС) сети и комплект программ технического обслуживания (КПТО) всей сети и ее отдельных звеньев и подсистем, в том числе ТКС;

· специальное ПО, куда входят прикладные программные средства: интегрированные и функциональные пакеты прикладных программ (ППП) общего назначения, прикладные программы сети (ППС), библиотеки стандартных программ, а также прикладные программы специального назначения, отражающие специфику предметной области пользователей при реализации своих задач;

· базовое программное обеспечение компьютеров абонентских систем, включающее операционные системы ПК, системы автоматизации программирования, контролирующие и диагностические тест-программы.

Важнейшие функции в сети выполняет распределенная операционная система: она управляет работой сети во всех ее режимах, обеспечивает оперативное и надежное удовлетворение запросов пользователей, динамическое распределение общесетевых ресурсов, координацию функционирования звеньев сети. РОС, имеет иерархическую структуру, соответствующую стандартной семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (ВОС). Она представляет собой систему программных средств, реализующих процессы взаимодействия АС и объединенных общей архитектурой и коммуникационными протоколами. РОС, обеспечивает взаимодействие асинхронных параллельных процессов в сети, сопровождаемое применением средств передачи сообщений между одновременно реализуемыми процессами и средств синхронизации этих процессов.

В составе РОС сети имеется набор расположенных по функциональным уровням модели ВОС управляющих и обслуживающих программ, главными функциями которых являются следующие:

- распределение общесетевых ресурсов с целью удовлетворения запросов пользователей, т.е. обеспечение доступа отдельных прикладных программ к этим ресурсам;

- обеспечение межпрограммных методов доступа, т.е. организация связи между отдельными прикладными программами комплекса пользовательских программ, реализуемыми в различных АС сети;

- синхронизация работы пользовательских программ при их одновременном обращении к одному и тому же общесетевому ресурсу;

- удаленный ввод заданий с любой АС сети и их выполнение в любой другой АС сети в оперативном или пакетном режиме;

- передача текстовых сообщений пользователям в порядке реализации функций службы электронной почты, телеконференций, электронных досок объявлений, дистанционного обучения;

- обмен файлами между АС сети, доступ к файлам, хранимым в удаленных компьютерах, и их обработка;

- защита информации и ресурсов сети от несанкционированного доступа, т.е. реализация функций служб безопасности сети;

- выдача справок, характеризующих состояние сети и использование ее ресурсов;

- планирование использования общесетевых ресурсов.

В рамках планирования использования общесетевых ресурсов осуществляется: планирование сроков и очередности получения и выдачи информации пользователям, распределение решаемых задач по компьютерам сети, распределение информационных ресурсов для этих задач, присвоение приоритетов задачам и выходным сообщениям, формирование и рассасывание очередей запросов пользователей с учетом или без учета приоритетов этих запросов, изменение конфигурации сети и т.д. При этом используются современные методы планирования. Кроме того, различают статическое планирование, которое осуществляется заранее, до начала решения поступившей в сеть к данному времени группы задач, и динамическое планирование, выполняемое в процессе функционирования сети непосредственно перед началом решения группы задач, причем с поступлением каждой новой задачи составленный план корректируется с учетом складывающейся ситуации по свободным и занятым ресурсам сети, наличию очередей задач и т.д. Основным показателем эффективности организации вычислительного процесса в сети, планирования общесетевых ресурсов является время решения комплекса задач.

Оперативное управление процессами удовлетворения запросов пользователей и обработки информации с помощью РОС сети позволяет организовать учет выполнения запросов и заданий, выдачу справок об их прохождении в сети, сбор данных о выполняемых в сети работах.

Создание и внедрение компьютерной сети являются сложной комплексной задачей, требующей согласованного решения ряда вопросов. К ним относятся: формирование рациональной структуры сети, соответствующей ее назначению и удовлетворяющей определенным требованиям; проектирование телекоммуникационной системы сети, выбор типа линий и каналов связи, оценка их пропускной способности и т.д.; обеспечение способности доступа пользователей к общесетевым ресурсам, в частности, за счет оптимального решения задач маршрутизации; распределение информационных, аппаратных и программных ресурсов по звеньям сети; разработка системы обеспечения безопасности информации в сети; разработка мероприятий по обеспечению требуемого уровня эргономичности сети и др. Все эти вопросы решаются с учетом требований, предъявляемых к сети по главным показателям:

- временным – для оценки оперативности и своевременности удовлетворения запросов пользователей;

- надежностным – для оценки надежности функционирования сети;

- экономическим – для оценки экономической эффективности капитальных вложений на создание и внедрение сети и текущих затрат при эксплуатации и использовании.