Базовые и прикладные информационные технологии

БАЗОВЫЕ 

И ПРИКЛАДНЫЕ 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ 

ТЕХНОЛОГИИ

В.А. Гвоздева

Рекомендовано Научно-методическим советом 

Московского государственного института электронной техники

(технического университета)

в качестве учебника для студентов высших учебных заведений,

обучающихся по техническим специальностям

УЧЕБНИК

Москва 

ИД «ФОРУМ» — ИНФРА-М

2021

УДК  004(075.8)
ББК 32.81я73
 
Г25

Гвоздева В.А.

Г25 
 
Базовые и прикладные информационные технологии : учебник /

В.А. Гвоздева. — Москва : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2021. — 383 с. — 
(Высшее образование).

ISBN 978-5-8199-0885-3 (ИД «ФОРУМ») 
ISBN 978-5-16-015196-0 (ИНФРА-М, print) 
ISBN 978-5-16-107668-2 (ИНФРА-М, online)

В учебнике представлены темы по теоретическим и практическим осно
вам информационных технологий, посвященные основным понятиям 
и определениям, истории развития, основам технологий компьютерной обработки текстовой, числовой, графической информации на базе 
MS Office 2007, аудио- и видеоданных. Изложены основы работы с базами 
данных под управлением СУБД.

Рассмотрены такие базовые информационные технологии, как муль
тимедийные, автоматизации офиса, статистические, проектировочные, 
управленческие, образовательные, промышленно-экономические, корпоративные, искусственного интеллекта, телекоммуникационные, CASE, 
виртуальной реальности, защиты информации.

Прикладные информационные технологии представлены в следующих 

сферах деятельности: юридической, здравоохранении, сельском хозяйстве, энергетике, транспорте.

Соответствует требованиям федеральных государственных образова
тельных стандартов высшего образования последнего поколения.

Предназначен для подготовки студентов вузов и колледжей по специ
альностям, предполагающим изучение дисциплин, связанных с информационными технологиями.

УДК 004(075.8) 

ББК 32.81я73

Р е ц е н з е н т ы:

Иванов М.И., кандидат технических наук, доцент, заведующий ка
федрой информатики и компьютерных технологий Московской государственной академии водного транспорта;

Гагарина Л.Г., доктор технических наук, профессор кафедры инфор
матики и программного обеспечения вычислительных систем Московского государственного института электронной техники

ISBN 978-5-8199-0885-3 (ИД «ФОРУМ») 
ISBN 978-5-16-015196-0 (ИНФРА-М, print) 
ISBN 978-5-16-107668-2 (ИНФРА-М, online)

© Гвоздева В.А., 2014
© ИД «ФОРУМ», 2014

Введение

Процессы развития общества и экономики объективно способствуют раскрытию того огромного потенциала, который несет XXI в.,
век информационного общества. Информационные технологии используются и будут использоваться повсеместно, в любой сфере человеческой деятельности.
Появление ПК, микропроцессорной техники и сетей передачи
данных позволило разработать такие информационные технологии,
которые облегчают, ускоряют работу человека, делают ее эффективной и в то же время комфортной.
Структурированная информация, хранящаяся в базах данных и
базах знаний, позволяет разрабатывать теперь информационные технологии (ИТ) на уровне систем искусственного интеллекта, выполняющих уже не только трудоемкий рутинный (как физический, так и
умственный) труд, но вторгающихся в сферу принятия решений,
т. е. сферу высокоинтеллектуальной деятельности человека. Экспертные системы позволяют различным организациям при небольшом
штате работников эффективно выполнять работу, пользуясь знаниями экспертов, накопленными в системе. Разработка интеллектуальных систем становится практической задачей во всех сферах деятельности.
В России идет становление информационного общества, где ИТ
приобретают первостепенное значение. С начала 2000х гг. развивается новая наука об информационных технологиях (ИТнаука), или
итология. Основные черты итологии:
• фундаментальное значение для развития всех областей знания и
видов деятельности как эффективного метода познания и инструмента, усиливающего интеллектуальные возможности человека;
• целевая направленность на проникновение в человеческую
практику и преображение бытия;

• как общезначимой дисциплины (аналогично математике и философии), обусловленная ее методологическим значением.
Предмет итологии — информационные технологии, а также процессы, связанные с их созданием и применением.
Стандарты по ИТ разрабатываются на международном уровне.
В рамках ISO и IEC создан JTC1 (Joint Technical Committee 1 — Объединенный технический комитет 1), предназначенный для формирования всеобъемлющей системы базовых стандартов в области ИТ и их
расширений для конкретных сфер деятельности. Работа над стандартами ИТ в JTC1 тематически распределена по подкомитетам
(Subcommittees — SC). В дополнение создана специальная группа по
функциональным стандартам (Special Group on Functional Standards —
SGFS) для обработки предложений по Международным стандартизованным профилям (International Standardized Profiles — ISP), представляющим определения профилей ИТ.
В настоящее время выделяют базовые (применяемые во всех областях деятельности) и прикладные (разрабатываемые и используемые в определенных отраслях) информационные технологии.
Широкое использование информационных технологий для решения научнотехнических, экономических и управленческих задач
предъявляет высокие требования к студентам специальностей, в обязанности которых будет входить использование информационных
технологий в процессах управления производством. Нужно знать современные достижения компьютерных технологий управления организационными экономическими объектами, принципы принятия и
реализации экономических и управленческих решений, процедуры и
программные средства обработки экономической информации, интегрированные информационные технологии управления, инструментальные средства компьютерных технологий информационного
обслуживания управленческой деятельности; методы управления организацией, компьютерные технологии интеллектуальной поддержки
управленческих решений и перспективы их развития.
Книга поможет студентам в приобретении знаний по теоретическим и практическим основам базовых и прикладных информационных автоматизированных технологий и при использовании этих знаний в учебной и дальнейшей производственной деятельности на современном уровне.

4
Введение

Глава 1
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Информационные технологии (ИТ) как передовая область науки
и техники определяют ритм времени технического развития всего общества; влияют на все сферы человеческой деятельности; сберегают
затраты труда людей и природных ресурсов; повышают экологическую безопасность технологических производств. ИТ берут на себя
управление многими видами работ и технологических операций.

1.1. Основные понятия и определения

Технология — это комплекс научных и инженерных знаний, реализованных в приемах труда, наборах материальных, технических,
энергетических, трудовых факторов производства, способах их соединения для создания продукта или услуги, отвечающих определенным требованиям. Поэтому технология неразрывно связана с машинизацией производственного или непроизводственного, прежде
всего управленческого процесса. Управленческие технологии основываются на применении компьютеров и телекоммуникационной
техники.
Согласно определению, принятому ЮНЕСКО, информационная
технология — комплекс взаимосвязанных, научных, технологических
и инженерных дисциплин, изучающих методы эффективной организации труда людей, занятых обработкой и хранением информации;
вычислительную технику и методы организации и взаимодействия с
людьми и производственным оборудованием, их практические приложения, а также связанные со всем этим социальные, экономиче

ские и культурные проблемы. Сами информационные технологии
требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники. Их введение должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков
в системах, подготовки специалистов.
В узком смысле информационная технология — процесс, использующий совокупность средств и методов обработки и передачи первичной информации для получения информации нового качества о
состоянии объекта, процесса или явления.
В основе компьютерной информационной технологии лежат три
основных принципа: интерактивный (диалоговый) режим работы с
компьютером; интеграция программных продуктов; гибкое изменение данных и поставленных задач.
В информационной технологии в роли технических средств производства информации выступает аппаратное, программное и математическое обеспечение этого процесса. С их участием перерабатывается
первичная информация в информацию нового качества.
Инструментарий информационной технологии — совокупность
программных продуктов, которые применяются для достижения поставленной пользователем цели. Все известные программные продукты общего назначения (текстовый процессор, настольные издательские системы, электронные таблицы, графические редакторы, СУБД,
аудиои видеоредакторы и др.) можно отнести к инструментарию,
используемому для обработки текстовой, числовой, графической,
аудиои видеоинформации — как в базовых, так и прикладных информационных технологиях.
Информационные технологии делят на базовые и прикладные.
Базовыми называют технологии, которые можно применять в любой
сфере деятельности, для решения любых задач. К ним относят мультимедийные ИТ, автоматизации офиса, статистические, автоматизированного проектирования в промышленности и экономике, управленческие,
искусственного интеллекта, образовательные, виртуальной реальности,
в том числе тренажеры, CASEтехнологии, геоинформационные, корпоративные, телекоммуникационные, защиты информации.
Прикладными называют технологии, которые можно применять в
определенной сфере деятельности, для решения конкретных, специальных задач, например: в юридической деятельности, в сельском хозяйстве, в биологии, медицине и здравоохранении, в энергетике, на
транспорте, в военном деле и т. д.

6
Глава 1. Основные понятия и история развития информационных технологий

Прикладные программные средства, предназначенные для решения специализированных задач в конкретной предметной области,
реализуются в виде отдельных приложений и утилит.
Информационные технологии находят широкое применение в
различных сферах человеческой деятельности. Часто они используются в автоматизированных информационных системах.

1.2. История развития информационных технологий

Человеческая речь была первым носителем знаний о совместно
выполняемых людьми действиях. Знания постепенно накапливались
и устно передавались от поколения к поколению. Процесс устных
рассказов получил первую технологическую поддержку с созданием
письменности на разных носителях. Сначала для письма использовались камень, кость, глина, папирус, шелк, затем — бумага. Возникновение книгопечатания (середина XVI в.) ускорило темпы накопления
и распространения знаний, стимулировало развитие наук. Книгопечатание создало предпосылки роста производительных сил. Наука позволяла разрабатывать технологии создания станков и машин.
Первый этап развития ИТ — «ручная» информационная технология (до второй половины XIX в.). Инструментарий: перо, чернильница, бухгалтерская книга. Форма передачи информации — почта. Коммуникации осуществляются ручным способом — с помощью почтовой пересылки писем, пакетов.
Но уже в XVII в. начали разрабатываться инструментальные средства, позволившие в дальнейшем создавать механизированные, а затем автоматизированные ИТ.
В этот период:
• учеными (Шиккард — 1623 г., Б. Паскаль — 1642 г., Лейбниц —
1673 г) были созданы механические вычислительные устройства;
• 1830 г. — английский ученый Ч. Бэббидж теоретически исследовал процесс выполнения вычислений и обосновал основы архитектуры вычислительной машины. Работая над проектом «Машина для
исчисления разностей», он предсказал многие идеи и принципы организации и работы современных ЭВМ, в частности принцип программного управления и запоминаемой программы;
• 1843 г. — математик А. Лавлейс (1815—1852 гг.) перевела статью
Менабреа по лекциям Бэббиджа, где в виде подробных комментариев

1.2. История развития информационных технологий
7

сформулировала главные принципы программирования аналитической машины. Она разработала первую программу (1843 г.) для машины Бэббиджа, убедила его в необходимости использования в изобретении двоичной системы счисления вместо десятичной, разработала принципы программирования, предусматривающие повторение
одной и той же последовательности команд при определенных условиях. Именно ею были предложены термины «рабочая ячейка» и
«цикл». А. Лавлейс составила первые программы для решения системы двух уравнений и вычисления чисел Бернулли по довольно сложному алгоритму. Она предположила, что со временем аналитическая
машина будет сочинять музыкальные произведения, рисовать картины и использоваться в практической и научной деятельности. Сейчас
можно оценить ее правоту и точность прогнозов. Своими работами
А. Лавлейс заложила теоретические основы программирования.
Второй этап развития ИТ — «механическая» информационная
технология (с конца XIX в.). Инструментарий: пишущая машинка, телефон, фонограф. Передается информация с помощью усовершенствованной почтовой связи, идет поиск удобных средств представления
и передачи информации. В конце XIX в. открыт эффект электричества, что способствовало изобретению телеграфа, телефона, радио, позволяющим оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме. Появились средства информационной коммуникации,
благодаря чему передача информации могла осуществляться на большие расстояния.
В этот период:
• 1854 г.— английский математик Джордж Буль опубликовал
книгу «Законы мышления», в которой развил алгебру высказываний — булеву алгебру. Алгебра логики явилась инструментом разработки и анализа сложных схем, инструментом оптимизации большого
числа логических элементов, из многих тысяч которых состоит современная ЭВМ;
• 9 октября 1876 г. — Александр Грэхам Белл организовал первые
телефонные переговоры по телеграфным проводам;
• 21 января 1888 г.— прошло частичное испытание Аналитической машины Бэббиджа, которую построил его сын; было успешно
вычислено число Пи;
• 1896 г. — американский ученый Г. Холлерит основал фирму по
выпуску вычислительных перфорационных машин и перфокарт.
Г. Холлерит реализовал идеи Ч. Бэббиджа, обработав с помощью по8
Глава 1. Основные понятия и история развития информационных технологий

строенной счетноаналитической машины и перфокарт за три года результаты переписи населения в США по состоянию на 1890 г. В машине впервые было использовано электричество.
Третий этап развития ИТ начался с конца 40х гг. XX в. — с создания первых ЭВМ.
В этот период начинается развитие автоматизированных информационных технологий; используются магнитные и оптические носители информации, кремний; применяется «электрическая» информационная технология (40—60е гг. XX в.). До конца 1950х гг. в ЭВМ
основным элементом конструкции были электронные лампы (I поколение), развитие идеологии и техники программирования шло за счет
достижений американских ученых, в частности Дж. фон Неймана,
сформулировавшего основные принципы построения ЭВМ,
Инструментарий: большие ЭВМ и соответствующее программное
обеспечение, электрическая пишущая машинка, портативный магнитофон, копировальные аппараты. Ставится цель не только предоставления информации в нужной форме и более удобными средствами,
но и формирования ее содержательной части.
В этот период:
• 1936 г.— английский математик А. Тьюринг ввел понятие машины Тьюринга как формального уточнения интуитивного понятия
алгоритма. Тьюринг доказывал возможность построения универсальной ЭВМ, которая может быть снабжена исходными данными решаемой задачи и программой ее решения;
• 12 мая 1941 г. — вниманию научной общественности представлена Z3 — программируемая вычислительная электромеханическая
машина, обладающая всеми свойствами современного компьютера,
созданная немецким инженером К. Цузе;
• 1944 г. — запущен Марк I — первый американский программируемый компьютер, разработанный под руководством профессора
Гарвардского университета Г. Айкена;
• 9 сентября 1945 — официально зарегистрирован первый в истории баг1;

1.2. История развития информационных технологий
9

1 Термин «баг» обычно употребляется в отношении ошибок, проявляющих
себя на стадии работы программы, в отличие, например, от ошибок проектирования или синтаксических ошибок. В этот день ученые Гарвардского университета,
тестировавшие вычислительную машину Mark II Aiken Relay Calculator, нашли мотылька, застрявшего между контактами электромеханического реле. Насекомое
было вклеено в технический журнал с сопроводительной подписью.

• 1946 г. — в США группой инженеров под руководством доктора
Дж. Мочли и аспиранта Дж. Эккерта создана первая электронная машина — «ЭНИАК» (электронный числовой интегратор и калькулятор);
• 1949 г. — в Англии построена EDSAC — первая машина, обладающая автоматическим программным управлением, внутренним запоминающим устройством и другими необходимыми компонентами
современных ЭВМ;
• конец 1940х гг. — разработка логических схем вычислительных
машин Дж. фон Нейманом, Г. Гольдстайном и А.В. Берксом. Особый
вклад в эту работу внес американский математик Дж. фон Нейман,
принимавший участие в создании ЭНИАКа. Он предложил идею хранения команд управления и данных в машинной памяти и сформулировал основные принципы построения современных ЭВМ с хранимой программой;
• декабрь 1948 г. — И.С. Брук и Б.И. Рамеев явились первыми авторами изобретенной в СССР ЭВМ;
• 1950 г. — запущена первая служба радиопейджинга;
• 1951 г. — в США налажено первое серийное производство
«УНИВАК» (универсальной автоматической вычислительной машины). В это же время фирма IBM начала серийный выпуск машины
IBM/701;
• 1951 г. — в СССР под руководством С.А. Лебедева создана
МЭСМ — малая электронная счетная машина;
• 1953 г. — в Советском Союзе начался серийный выпуск машин,
первыми их которых были «БЭСМ1» и «Стрела»;
В этом же году А.А. Ляпуновым предложен операторный метод
программирования, открывший дорогу автоматизации программирования. Алгоритм решения задачи представлялся в виде совокупности
операторов, образующих логическую схему задачи. Схемы позволяли
расчленить громоздкий процесс составления программы; части программы составлялись по формальным правилам, а затем объединялись в целое;
• 1954 г. — в СССР разработана первая программирующая программа ПП1 для проверки идей операторного метода, а в 1955 г.—
более совершенная ПП2. В 1956 г. разработана ПП БЭСМ, в
1957 г. — ППСВ 1958 (для машины «Стрела»);
В этом же году в США разработан алгебраический подход, совпадающий по существу с операторным методом, и под руководством

10 Глава 1. Основные понятия и история развития информационных технологий