Информатика, автоматизированные информационные технологии и системы

ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ - БАКАЛАВРИАТ

серия основана в 1 996 г.




В.А. Гвоздева


ИНФОРМАТИКА, АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ


УЧЕБНИК





Рекомендовано Учебно-методическим советом ВО в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим направлениям подготовки (квалификация (степень) «бакалавр»)


znanium.com

Москва
ИД «ФОРУМ» — ИНФРА-М
2021

УДК 004(075.8)
ББК 32.81я73
      Г25

      Рецензенты:
         Иванов М.И. — кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой информатики и компьютерных технологий Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова;
         Гагарина Л.Г. — доктор технических наук, профессор кафедры информатики и программного обеспечения вычислительных систем Национального исследовательского университета «Московский институт электронной техники»

      Гвоздева В.А.
Г25 Информатика, автоматизированные информационные технологии и системы : учебник / В.А. Гвоздева. — Москва : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2021. — 542 с. — (Высшее образование: Бакалавриат).

         ISBN 978-5-8199-0877-8 (ИД «ФОРУМ»)
         ISBN 978-5-16-015054-3 (ИНФРА-М, print)
         ISBN 978-5-16-108988-0 (ИНФРА-М, online)

         В первой части книги, «Информатика», даны история развития вычислительной техники и становления информатики, вопросы представления, измерения и хранения информации, системы счисления, логические основы, архитектура и устройства ЭВМ, основные понятия операционных систем и их файловая структура, системное и прикладное программное обеспечение. Особое внимание уделено основам знаний по алгоритмизации, технологии программирования, языкам программирования, а также системе объектно-ориентированного программирования MS Visual Basic. Во второй части книги, «Информационные технологии», излагаются вопросы компьютерной обработки текстовой, числовой, графической информации, основы баз данных и знаний, систем управления базами данных (СУБД), даются представление о локальных и глобальных компьютерных сетях и знания о средствах создания веб-документов. Третья часть книги, «Автоматизированные информационные системы», посвящена вопросам разработки и функционирования АИС. Рассматриваются вопросы необходимости автоматизации информационных потоков, состав и структура АИС, методы и стадии их разработки, обеспечивающая и функциональные части, типы АИС, тенденции развития информационных систем.
         Для подготовки студентов вузов, обучающихся по техническим специальностям.

УДК 004(075.8)
ББК 32.81я73



ISBN 978-5-8199-0877-8 (ИД «ФОРУМ»)
ISBN 978-5-16-015054-3 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-108988-0 (ИНФРА-М, online)


© Гвоздева В.А., 2015
© ИД «ФОРУМ», 2017

        Введение









   Современная цивилизация характеризуется тем, что наиболее развитая ее часть находится в переходе от индустриального к информационному обществу, построенному на использовании большого объема информации и знаний всеми его членами. Информация во многих организациях становится ключевым ресурсом, а информационная обработка — делом огромной важности. Современный уровень информатизации общества предопределяет использование новейших технических, технологических, программных средств, т. е. автоматизированных информационных технологий и систем.
   Основным направлением современной информатики как науки является исследование методологии информационной деятельности в условиях широкого применения компьютерной и телекоммуникационной техники для конкретных приложений.
   Исследования в теории информации, развитие интегральных информационных систем, информационных технологий, электронных библиотек, их объединение с системами управления документами и бизнес-процессами позволило создать новый тип сложных корпоративных, отраслевых и межотраслевых систем управления на основе активного сетевого взаимодействия в ин-тернет/интранет-технологиях.
   Изучение проблем в контексте исследований информации, информационных потоков, информационных технологий (ИТ), автоматизированных информационных систем (АИС), автоматизированных информационных технологий (АИТ), автоматизированных систем управления (АСУ) и т. п. и всего, что с ними связано, проводится Всероссийским институтом научной и технической информации Российской Академии наук (ВИНИТИ РАН). Он осуществляет тестирование автоматизированных информационных систем, формирует отчеты и отправляет их компании-производителю.
   АИС представляют собой системы, основанные на постоянно развивающихся концепциях использования информации. Напри

Введете

мер, сегодня информационно-поисковые системы (ИПС) являются наиболее мощным механизмом поиска сетевых информационных ресурсов. Наиболее крупные международные поисковые системы — Google, Yahoo!, MSN, OpenText, AltaVista и др., в русском Интернете (Рунете) — Яндекс, Rambler, Апорт. О крупных международных поисковых системах в российском Интернете см. разделы 1.1, 7.1.1,10.1 и др.
   В настоящее время поисковые системы представляют собой не только инструменты поиска информации, но и сферы для бизнеса.
   Например, Yahoo!, созданная в 1994 г., — на сегодняшний день самый старый и наиболее полный каталог интернет-ресур-сов — является одним из самых популярных поисковых средств, имеет базу данных более 1 млн проиндексированных сайтов. Yahoo! обладает большим количеством всевозможных сервисов:
   • Yahoo.mail (почта) — бесплатный почтовый ящик для каждого желающего;
   • Yahoo.messenger (сообщения)— клиент для общения в сети Интернет;
   • Yahoo.radio (радио) — прослушивание радиопрограмм через Интернет;
   • Yahoo.Answers (ответы) — любой зарегистрированный желающий может оставить свой вопрос на сайте, и другие пользователи смогут на него ответить;
   • Yahoo.autos (автомобили) — огромный каталог автомобилей, как новинок, так и б/у. Здесь можно найти последние новости мирового автопрома, купить или продать автомобиль;
   • Yahoo.Finance (финансы) — любая информация в сфере финансов. Новости, прогнозы, личные финансы и даже возможность разослать свое резюме;
   • Yahoo.games (игры) — игры на любой вкус, как платные, так и свободно распространяемые;
   • Yahoo.groups (группы) — портал представляет собой каталог сообществ по интересам;
   • Yahoo.hotjobs (горячие вакансии) — сервис работодате-лей/соискателей, позволяющий им найти друг друга;
   • Yahoo.maps (карты) — аналог сервиса google.maps, но карты несколько устарели по сравнению с google.maps, разница по сравниваемой местности где-то года в четыре;

Введете

5

   • Yahoo.mobile (мобильные устройства) — всевозможные программы для вашего смартфона, КПК или коммуникатора;
   • Yahoo.movies (кино) — все о кино, анонсы, отзывы, рекомендации, трейлеры;
   • Yahoo.music (музыка) — музыка, видеоклипы, новости, анонсы;
   • Yahoo.omg — актуальные фото и видео знаменитостей. Можно оставить комментарии к фотографиям;
   • Yahoo.personals — сайт знакомств от Yahoo!. Огромная база пользователей из множества стран;
   • Yahoo.real estate (недвижимость) — сайт, посвященный недвижимости. Можно найти объект для покупки/продажи недвижимости, проследить изменение цен и тенденций на рынке недвижимости;
   • Yahoo.shopping (покупки) — каталог товаров, позволяющий не рыться в Интернете в поисках товара, а найти его тут и немедленно перейти на сайт продавца;
   • Yahoo.sports (спорт) — все о спорте. Результаты игр, турнирные таблицы, лучшие игроки, самые последние новости;
   • Yahoo.travel (путешествия) — подборка информации обо всех возможных маршрутах и направлениях для путешествий, стоимости проживания в местных гостиницах;
   • Yahoo.TV (ТВ) — программы передач, анонсы, премьеры, новости индустрии и видеоматериалы;
   • Yahoo.yellow pages (Желтые страницы) — справочник адресов и телефонов предприятий, фирм и частных предпринимателей;
   • Yahoo.buzz (аналог dig.com) — любой желающий может добавить свою новость или ссылку на новость из Сети. Можно проголосовать за новость других участников и тем самым способствовать появлению этой новости на главной странице;
   • Yahoo.shine — портал обо всем.
   Из перечисленных функций системы видно, что они охватывают множество сфер жизнедеятельности людей.
   Поисковый запрос в системах должен быть сформулирован пользователем в соответствии с тем, что он хочет найти, максимально кратко и просто. А поисковая система доставляет людям именно ту информацию, которую они ищут. Научить пользователей делать «правильные» запросы к системе, т. е. запросы, соответствующие принципам работы поисковых систем, невоз

Введете

можно. Поэтому разработчики создают такие алгоритмы и принципы работы поисковых систем, которые бы позволяли находить пользователям искомую ими информацию. Это означает, что поисковая система «думает» так же, как думает пользователь при поиске информации.
   Автоматизированные информационные системы оказывают влияние на многие характеристики работы организаций, они повышают:
   • производительность труда, т. е. скорость и качество выполнения различных задач;
   • функциональную эффективность, т. е. эффективность выполнения различных функций;
   • качество обслуживания клиентов;
   • создание и улучшение продукции;
   • качество распределения продукции, закрепление клиентов и др.
   В последнее время повысилась роль персональных ЭВМ, призванных существенно увеличить производительность личного труда непосредственно в процессе производства и управления. Преимущества создаются также за счет телекоммуникаций, локальных, глобальных, корпоративных сетей. С помощью информационных технологий переключение компьютера с построения диаграммы на разработку стандартного контракта или с разработки архитектурного проекта на создание карты погоды земного шара осуществляется простым изменением последовательности команд, управляющих его работой.
   Взаимодействие персональных ЭВМ с сетями малых высокопроизводительных ЭВМ позволяет обеспечить потребителя необходимой информацией для управления с рабочего места, из дома, транспорта и т. д. Сегодня уже имеются готовые инструментальные программные средства, которые позволяют разрабатывать собственные проблемно-ориентированные продукты — пакеты прикладных программ. Для этого необходимо прежде всего быть хорошим специалистом в своей области, а также владеть навыками программирования.
   Специалисты должны хорошо знать требования стандартов, сформированных по предметным областям в Общероссийском классификаторе стандартов. Например:
   01.140 Информатика. Издательское дело
   35 Информационные технологии. Машины конторские
   35.020 Информационные технологии

Введете

7

   35.040 Наборы знаков и кодирование информации
   35.060 Языки, используемые в информационных технологиях
   35.080 Программное обеспечение
   35.110 Организация сети
   35.140 Компьютерная графика
   35.160 Микропроцессорные системы
   35.180 Информационно-технологические терминалы и другие периферийные устройства...
   35.200 Интерфейсы и межсоединительные устройства
   35.220 Запоминающие устройства
   35.240 Применение информационных технологий
   25.040 Промышленные автоматизированные системы и др.
   Любая информационная система подразумевает участие в ее работе людей — персонала, имеющего отношение к информационным системам. Выделяют такие категории персонала, как конечные пользователи, программисты, системные аналитики, администраторы баз данных и др. Программистом традиционно называют человека, который составляет программы. Человека, использующего результат работы компьютерной программы, называют конечным пользователем. Системный аналитик — это специалист, оценивающий потребности пользователей в применении компьютера, а также проектирующий информационные системы, которые соответствуют этим потребностям.
   В сфере экономического менеджмента с информационными системами работают две категории специалистов: управляющие (конечные пользователи) и специалисты по обработке данных. Специалисты по обработке данных профессионально анализируют, проектируют и разрабатывают систему. Выпускники высших и средних профессиональных учебных заведений не могут рассчитывать на хорошую работу, если они не имеют навыков работы на компьютере, не владеют информационными технологиями, не обладают знаниями об АИС и АСУ.
   Книга поможет студентам в приобретении таких знаний, ознакомит студентов с теоретическими и практическими основами информатики, информационных автоматизированных технологий и систем.
   В первой части книги представлены темы, посвященные истории развития вычислительной техники и становлению информатики, вопросам представления, измерения и хранения информации, системам счисления, логическим основам, архитектуре и устройствам ЭВМ, основным понятиям операционных систем и

Введете

их файловой структуре, системному и прикладному программному обеспечению. Особое внимание уделено основам знаний по алгоритмизации, технологии программирования, языкам программирования, а также системе объектно-ориентированного программирования MS Visual Basic.
   Во второй части книги темы посвящены информационным технологиям. Излагаются вопросы компьютерной обработки текстовой, числовой, графической информации, основы баз данных и знаний, систем управления базами данных (СУБД), дается представление о локальных и глобальных компьютерных сетях и знания о средствах создания веб-документов.
   Третья часть книги посвящена вопросам разработки и функционирования автоматизированных информационных систем (АИС). Рассматриваются вопросы необходимости автоматизации информационных потоков, состав и структура АИС, методы и стадии их разработки, обеспечивающая и функциональные части, типы АИС, тенденции развития информационных систем.
   Материал книги позволит студентам приобрести базовые знания и применять их на современном уровне в учебной и дальнейшей производственной деятельности.

Часть I
ИНФОРМАТИКА






Глава 1

        ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАТИКИ








1.1. История развития информатики

   Информатика — наука об общих свойствах и закономерностях информации, а также о методах ее поиска, передачи, хранения, обработки и использования в различных сферах деятельности человека. Как наука сформировалась в результате появления ЭВМ. Включает в себя теорию кодирования информации, разработку методов и языков программирования, математическую теорию процессов передачи и обработки информации.
   Становление информатики как научной дисциплины относится к периоду создания, массового производства и широкого внедрения в практику быстродействующих автоматизированных электронных средств обработки информации.
   В самом общем смысле под информатикой понимают фундаментальную естественную науку, изучающую процессы передачи, хранения и обработки информации.
   Такое понятие информатики охватывает области, связанные с разработкой, созданием, использованием и обслуживанием систем обработки информации, включая машины, оборудование, математическое и программное обеспечение и организационные аспекты.
   Главным в указанном определении, составляющим основу современного содержания информатики, является ЭВМ и ма

Часть I. Информатика

шинная обработка информации. Отсюда следует, что основное содержание информатики составляют три неразрывно связанные между собой части: технические, алгоритмические и программные средства.
   Понятие информации рассматривалось еще античными философами. После промышленной революции суть информации, вопросы теории информации стала рассматривать новая наука — кибернетика.
   Кибернетика — наука об общих закономерностях в управлении и связи в различных системах: искусственных, биологических, социальных, — начала бурно развиваться после Второй мировой войны. В 1948 г. американский математик Норберт Винер выпустил книгу «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине». В ней показаны пути создания общей теории управления и связи. Развиваясь вместе с развитием ЭВМ, кибернетика со временем превращалась в общую науку о преобразовании информации. Можно сказать, что информатика вышла из кибернетики.
   Под информацией в кибернетике понимается любая совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые некоторой системой воспринимаются от окружающей среды (входная информация), выдаются в окружающую среду (выходная информация), а также хранятся в себе (внутренняя, внутрисистемная информация).
   В нашей стране развитие кибернетики встретило идеологические препятствия, что нанесло серьезный ущерб развитию этой науки у нас. Так, в Философском словаре 1959 г. кибернетика характеризовалась как «буржуазная лженаука».
   В мировой науке вскоре вслед за появлением термина «кибернетика» стало использоваться понятие Computer Science, а на рубеже 1960—1970-х гг. французы ввели термин Informatique. У нас в стране этот термин связывался с информационно-аналитической деятельностью в библиотечном деле, книгоиздании и т. п. Но сейчас, по словам академика А. П. Ершова, термин «информатика» «вводится в русский язык в новом и куда более широком значении — как название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации».
   Информатика неразрывно связана с вычислительной техникой, компьютерными системами и сетями, так как именно компьютеры позволяют порождать, хранить и автоматически перерабатывать информацию в таких количествах, что научный под