Лекция 2. Программное обеспечение информационных технологий По дисциплине: «Информационные технологии»
История развития информационных технологий
История развития информационных технологий Январь 1991 года, Европейская Лаборатория ядерной физики CERN во главе с Тимом Бернерсом-Ли - создание языка описания документов HTML (Hypertext Markup Language), в результате чего родилась служба World Wide Web (WWW) или, сокращенно, Web.
История развития информационных технологий В 1971 году программист Рой Томлинсон разработал систему организации почтовых адресов на удаленных компьютерах. Знак “@” вместо предлога “at” (на).
История развития информационных технологий В году 2012 электронной (E-mail) почте исполнится 40 лет. Разумеется, история ее создания и развития тесно связана с ее основой - сетью Интернет и ее прародителя сетью ARPANET.
История развития информационных технологий В 1999 году - 201 млн человек, в том числе в США и Канаде - 112, 4 млн (43%), в Европе - 47, 15 млн, в Азии - 33, 61 млн, в Латинской Америке - 29 млн, в России - 5, 4 млн. К концу 2000 года в России -7, 8 млн пользователей, в 2001 году - 11 млн, в 2002 году - около 12. В 2010 году - от 22 до 27 млн. В начале июля 2010 года общее число пользователей Интернета в мире достигло более 2 миллиардов человек.
3. 4. ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Эволюция информационных технологий наиболее ярко прослеживается на процессах хранения, транспортирования и обработки информации. В управлении данными, объединяющем задачи их получения, хранения, обработки, анализа и визуализации, выделяют шесть временных фаз (поколений), которые представлены на рисунке. Вначале данные обрабатывали вручную. На следующем шаге использовали оборудование с перфокартами и электромеханические машины для сортировки и табулирования миллионов записей. В третьей фазе данные хранились на магнитных лентах, и сохраняемые программы выполняли пакетную обработку последовательных файлов. Четвертая фаза связана с введением понятия схемы базы данных и оперативного навигационного доступа к ним. В пятой фазе был обеспечен автоматический доступ к реляционным базам данных и была внедрена распределенная и клиент-серверная обработка. Теперь мы находимся в начале шестого поколения систем, которые хранят более разнообразные типы данных (документы, графические, звуковые и видеообразы). Эти системы шестого поколения представляют собой базовые средства хранения для появляющихся приложений Интернета и Интранета.
В н у л е в о м п о к о л е н и и (4000 г. до н. э. – 1900 г. ) в течение шести тысяч лет наблюдалась эволюция от глиняных таблиц к папирусу, затем к пергаменту и, наконец, к бумаге. Имелось много новшеств в представлении данных: фонетические алфавиты, сочинения, книги, библиотеки, бумажные и печатные издания. Это были большие достижения, но обработка информации в эту эпоху осуществлялась вручную. l П е р в о е п о к о л е н и е (1900 – 1955) связано с технологией перфокарт, когда запись данных представлялась на них в виде двоичных структур. Процветание компании IBM в период 1915 – 1960 гг. связано с производством электромеханического оборудования для записи данных на карты, сортировки и составления таблиц. Громоздкость оборудования, необходимость хранения громадного количества перфокарт предопределили появление новой технологии, которая должна была вытеснить электромеханические компьютеры. l
l В т о р о е п о к о л е н и е (программируемое оборудование обработки записей, 1955 – 1980 гг. ) связано с появлением технологии магнитных лент, каждая из которых могла хранить информацию десяти тысяч перфокарт. Для обработки информации были разработаны электронные компьютеры с хранимыми программами, которые могли обрабатывать сотни записей в секунду. Ключевым моментом этой новой технологии было программное обеспечение, с помощью которого сравнительно легко можно было программировать и использовать компьютеры. Программное обеспечение этого времени поддерживало модель обработки записей на основе файлов. Типовые программы последовательно читали несколько входных файлов и производили на выходе новые файлы. Для облегчения определения этих ориентированных на записи последовательных задач были созданы COBOL и несколько других языков программирования. Операционные системы обеспечивали абстракцию файла для хранения этих записей, язык управления выполнением заданий и планировщик заданий для управления потоком работ.
l Т р е т ь е п о к о л е н и е (оперативные базы данных, 1965 – 1980 гг. ) связано с внедрением оперативного доступа к данным в интерактивном режиме, основанном на использовании систем баз данных с оперативными транзакциями. Технические средства для подключения к компьютеру интерактивных компьютерных терминалов прошли путь развития от телетайпов к простым алфавитно-цифровым дисплеям и, наконец, к сегодняшним интеллектуальным терминалам, основанным на технологии персональных компьютеров. Оперативные базы данных хранились на магнитных дисках или барабанах, которые обеспечивали доступ к любому элементу данных за доли секунды. Эти устройства и программное обеспечение управления данными давали возможность программам считывать несколько записей, изменять их и затем возвращать новые значения оперативному пользователю. В начале системы обеспечивали простой поиск данных: либо прямой поиск по номеру записи, либо ассоциативный поиск по ключу. Простые индексно-последовательные организации записей быстро развились в более мощную модель, ориентированную на наборы. Модели данных прошли эволюционный путь развития от иерархических и сетевых к реляционным.
l Ч е т в е р т о е п о к о л е н и е (реляционные базы данных: архитектура «клиент – сервер» , 1980 – 1995 гг. ) явилось альтернативой низкоуровневому интерфейсу. Идея реляционной модели состоит в единообразном представлении сущности и связи. Реляционная модель данных обладает унифицированным языком для определения данных, навигации по данным и манипулирования данными. Работы в этом направлении породили язык, названный SQL, принятый в качестве стандарта. Сегодня почти все системы баз данных обеспечивают интерфейс SQL. Кроме того, во всех системах поддерживаются собственные расширения, выходящие за рамки этого стандарта. Кроме повышения продуктивности и простоты использования реляционная модель обладает некоторыми неожиданными преимуществами. Она оказалась хорошо пригодной к использованию в архитектуре «клиент – сервер» , параллельной обработке и графических пользовательских интерфейсах. Приложение «клиент – сервер» разбивается на две части. Клиентская часть отвечает за поддержку ввода и представление выходных данных для пользователя или клиентского устройства. Сервер отвечает за хранение базы данных, обработку клиентских запросов к базе данных, возврат клиенту общего ответа. Реляционный интерфейс особенно удобен для использования в архитектуре «клиент – сервер» , поскольку приводит к обмену высокоуровневыми запросами и ответами.
l П я т о е п о к о л е н и е (мультимедийные базы данных, с 1995 г. ) связано с переходом от традиционных хранящих числа и символы, к объектно – реляционным, содержащим данные со сложным поведением. Например, географам следует иметь возможность реализации карт, специалистам в области текстов имеет смысл реализовывать индексацию и выборку текстов, специалистам по графическим образам стоило бы реализовать библиотеки типов для работы с образами. Конкретным примером может служить распространенный объективный тип временных рядов. Вместо встраивания этого объекта в систему баз рекомендуется реализация соответствующего типа в виде библиотеки классов с методами для создания, обновления и удаления временных рядов. Быстрое развитие Интернета усиливает эти дебаты. Клиенты и серверы Интернета строятся с использованием апплетов и «хелперов» , которые сохраняют, обрабатывают и отображают данные того или иного типа. Пользователи вставляют эти апплеты в браузер или сервер. Общераспространенные апплеты управляют звуком, графикой, видео, электронными таблицами, графами. Для каждого из ассоциированных с этими апплетами типов данных имеется библиотека классов.
Основные задачи, которые необходимо решить: l определение моделей данных для их новых типов (например, пространственных, темпоральных, графических) и их интеграция с традиционными системами баз данных; l масштабирование баз данных по размеру (до петабайт), пространственному размещению (распределенные) и многообразию (неоднородные); l автоматическое обнаружение тенденций данных, структур и аномалий (поиск, анализ данных); l интеграция (комбинирование) данных из нескольких источников; l создание сценариев и управление потоком работ (процессором) и данными в организациях; l автоматизация проектирования и администрирования базами данных.
Программное обеспечение информационных технологий l системное программное обеспечение, l прикладное программное обеспечение.
Системное ПО l организует процесс обработки информации на компьютере и обеспечивает нормальную рабочую среду для прикладных программ. В состав системного ПО входят: l операционные системы; l сервисные программы; l трансляторы языков программирования; l программы технического обслуживания.
Операционная система (ОС) l это совокупность программ, управляющая аппаратной частью компьютера, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках), обеспечивающая запуск и выполнение прикладных программ, автоматизацию процессов ввода/вывода. l ОС загружается при включении компьютера.
Сервисное программное обеспечение l это совокупность программных продуктов, предоставляющих пользователю дополнительные услуги в работе с компьютером и расширяющих возможности операционных систем.
Транслятор языка программирования l Это программа, осуществляющая перевод текста программы с языка программирования в (как правило) машинный код.
Программы технического обслуживания совокупность программно-аппаратных средств для диагностики и обнаружения ошибок в процессе работы компьютера или вычислительной системы в целом. l Они включают в себя средства диагностики и тестового контроля правильности работы компьютера и его отдельных частей, в том числе автоматического поиска ошибок и неисправности, как в отдельном компьютере, так и во всей вычислительной системе. l
Прикладное ПО l предназначено для решения конкретных задач пользователя и организации вычислительного процесса информационной системы в целом. В состав прикладного ПО входят: l пакеты прикладных программ (ППП) общего назначения; l пакеты прикладных программ функционального назначения.
ППП общего назначения l это универсальные программные продукты, предназначенные для автоматизации разработки и эксплуатации функциональных задач пользователя и информационных систем в целом. К этому классу ППП относятся: l редакторы текстовые (текстовые процессоры) и графические; l электронные таблицы; l системы управления базами данных (СУБД); l интегрированные пакеты; l Case-технологии; l оболочки экспертных систем искусственного интеллекта.
ППП функционального назначения К ним относятся программные продукты, ориентированные на автоматизацию функций пользователя в конкретной сфере экономической деятельности. l К данному классу относятся пакеты программ по бухгалтерскому учету, техникоэкономическому планированию, разработке инвестиционных проектов, управлению персоналом, системы автоматизированного управления предприятием в целом. l
Пакеты программ общего назначения. l l l Редакторы - пакеты программ, предназначенные для создания и изменения текстов, документов, графических данных и иллюстраций. Электронные таблицы – это ППП, предназначенные для обработки таблиц. База данных — это совокупность специальным образом организованных наборов данных, хранящихся на диске. Интегрированные пакеты - это ППП, объединяющие в себе функционально различные программные компоненты ППП общего назначения. CASE-технологии применяются при создании сложных информационных систем, обычно требующих коллективной реализации проекта, в котором участвуют различные специалисты: системные аналитики, проектировщики и программисты. Метод-ориентированные ППП - в их алгоритмической основе реализован какой-либо экономико-математический метод решения задачи.
Тенденции развития прикладного ПО l интеграция с Web; l поддержка технологии «клиент- сервер» ; l развитие систем управления знаниями.
Виды программного Программное обеспечения. ЭВМ Прикладное программное обеспечение.
Программное обеспечение - наряду с аппаратными средствами, важнейшая составляющая информационных технологий, включающая компьютерные программы и данные, предназначенные для решения определённого круга задач и хранящиеся на машинных носителях. l представляет собой либо данные для использования в других программах, либо алгоритм, реализованный в виде последовательности инструкций для процессора. l
В компьютерном жаргоне часто используется слово «софт» от английского software, которое в этом смысле впервые применил в статье American Mathematical Monthly математик из Принстонского университета Джон Тьюки (англ. John W. Tukey) в 1958 году. l В области вычислительной техники и программирования программное обеспечение — это совокупность всей информации, данных и программ, которые обрабатываются компьютерными системами. l
Виды программного обеспечения: l системное программное обеспечение; l прикладные программы ; l инструментальные программные средства, интегрированные пакеты.
Системное программное обеспечение l это комплекс программ, которые обеспечивают эффективное управление компонентами вычислительной системы, такими как процессор, оперативная память, каналы ввода-вывода, сетевое и коммуникационное оборудование и т. п. l Системное программное обеспечение реализует связь аппаратного и программного обеспечения.
состав системного программного обеспечения: l Операционные системы l Среды программирования (компиляторы, трансляторы, компоновщики, загрузчики, отладчики, текстовый редактор, библиотеки подпрограмм) l Утилиты l Системы управления файлами
Прикладное программное обеспечение l Прикладные программы предназначены для того, чтобы обеспечить применение вычислительной техники в различных сферах деятельности человека. Помимо создания новых программных продуктов разработчики прикладных программ большие усилия тратят на совершенствование и модернизацию популярных систем, создание их новых версий.
Классификация прикладного программного обеспечения l Один из возможных вариантов классификации программных средств
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ авторские инструментальные системамы - специальные программные системы целевого назначения для специалистов в некоторой предметной области. l Авторская система представляет интегрированную среду с заданной интерфейсной оболочкой, которую пользователь может наполнить информационным содержанием своей предметной области. l
Экспертные системы призваны решать задачи с неопределенностью и неполными исходными данными, требующие для своего решения экспертных знаний. Кроме того, эти системы должны уметь объяснять свое поведение и свое решение. l Принципиальным отличием экспертных систем от других программ является их адаптивность, т. е. изменчивость в процессе самообучения. l
Модули экспертных систем: l • модуль базы знаний; • модуль логического вывода; l • интерфейс с пользователем. l получили широкое распространение в науке (классификация животных и растений по видам, химический анализ), в медицине (постановка диагноза, анализ электрокардиограмм, определение методов лечения), в технике (поиск неисправностей в технических устройствах, слежение за полетом космических кораблей и спутников), в политологии и социологии, криминалистике, лингвистике и т. д.
гипертекстовые системы Гипертекст – это форма организации текстового материала не в линейной последовательности, а в форме указании возможных переходов (ссылок), связей между отдельными его фрагментами. l Организация информации в гипертекстовой форме используется при создании справочных пособий, словарей, контекстной помощи (Help) в прикладных программах. l
гипермедиа Идеи гипермедиа получили распространение в сетевых технологиях, в частности в Интернет-технологиях. l Технология WWW (World Wide Web) позволила структурировать громадные мировые информационные ресурсы посредством гипертекстовых ссылок. l Популярными поисковыми средствами в Интернет являются Yahoo, Alta. Vista, Magellan, Rambler и др. l Мультимедиа (multimedia) - это взаимодействие визуальных и аудиоэффектов под управлением интерактивного программного обеспечения. l
ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО УРОВНЯ l АСНИ - автоматизированные системы научных исследований, l САПР - системы автоматизированного проектирования, l АСУ - автоматизированные системы управления (в 60 - 70 годах были разработаны тысячи).
Классификация прикладного программного обеспечения (по профессиональной деятельности) Прикладное программное обеспечение предприятий и организаций. Например, финансовое управление, система отношений с потребителями, сеть поставок. К этому типу относится также ведомственное ПО предприятий малого бизнеса, а также ПО отдельных подразделений внутри большого предприятия. (Примеры: Управление транспортными расходами, Служба IT поддержки) l Программное обеспечение инфраструктуры предприятия. Обеспечивает общие возможности для поддержки ПО предприятий. Это базы данных, серверы электронной почты, управление сетью и безопасностью. l
Классификация прикладного программного обеспечения (по профессиональной деятельности) Программное обеспечение информационного работника. Обслуживает потребности индивидуальных пользователей в создании и управлении информацией. Это, как правило, управление временем, ресурсами, документацией, например, текстовые редакторы, электронные таблицы, программыклиенты для электронной почты и блогов, персональные информационные системы и медиа редакторы. l Программное обеспечение для доступа к контенту. Используется для доступа к тем или иным программам или ресурсам без их редактирования (однако может и включать функцию редактирования). Предназначено для групп или индивидуальных пользователей цифрового контента. Это, например, медиа-плееры, веб-браузеры, вспомогательные браузеры и др. l
Классификация прикладного программного обеспечения Образовательное программное обеспечение. Многие образовательные программы включают функции совместного пользования и многостороннего сотрудничества. l Имитационное программное обеспечение. Используется для симуляции физических или абстрактных систем в целях научных исследований, обучения или развлечения. l Инструментальные программные средства в области медиа. Обеспечивают потребности пользователей, которые производят печатные или электронные медиа ресурсы для других потребителей, на коммерческой или образовательной основе. Это программы полиграфической обработки, верстки, обработки мультимедиа, редакторы HTML, редакторы цифровой анимации, цифрового звука и т. п. l
Классификация прикладного программного обеспечения l Прикладные программы для проектирования и конструирования. Используются при разработке аппаратного ("Железо") и программного обеспечения. Охватывают автоматизированный дизайн (computer aided design - CAD), автоматизированное проектирование (computer aided engineering - CAE), редактирование и компилирование языков программирования, программы интегрированной среды разработки (Integrated Development Environments), интерфейсы для прикладного программирования (Application Programmer Interfaces).
Скачать презентацию Лекция 2 Программное обеспечение информационных технологий По дисциплине
Программное обеспечение ИТ Общая презентация.ppt