авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ...»

-- [ Страница 5 ] --

Каждый файл, в зависимости от размера, получает для хранения своих данных один или несколько кластеров, которые могут располагаться подряд, один за другим или же в разброс по всему диску. Свободные кластеры выделя ются для файла по мере необходимости, это когда фактически выполняется за пись на диск.

Операционная система обеспечивает возможность работы пользователя с данными, поддерживая на разделах диска ту или иную файловую систему. Ка ждая операционная система может работать с одной или несколькими файло выми системами. Все файловые системы включают таблицу расположения файлов и выполняют следующие основные функции:

отслеживание занятого и свободного пространства на диске, а также дефектных секторов;

поддержка папок и имен файлов;

отслеживание физического расположения файлов на диске.

Наиболее распространенными на персональных компьютерах являются три файловые системы: FAT16, FAT32 и NTFS.

FAT (англ. File Allocation Table – «таблица размещения файлов») – класси ческая архитектура файловой системы, которая из-за своей простоты все еще широко используется для флеш-дисков и карт памяти. В недавнем прошлом ис пользовалась в дискетах, на жестких дисках и других носителях информации.

Разработана Биллом Гейтсом и Марком МакДональдом в 1976–1977 годах.

Использовалась в качестве основной файловой системы в операционных систе мах семейств DOS и Windows (до версии Windows 2000).

В файловой системе FAT данные о том, в каком кластере диска начинается тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных табли цах размещения файлов (FAT–таблицах). Поскольку нарушение FAT–таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляются особые требования надежности, и она существует в двух эк земплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами опе рационной системы.

Операционные системы MS–DOS, OS/2, Windows 95 реализуют 16-разрядные поля в таблицах размещения файлов. Такая файловая система на зывается FAT 16. Она позволяет разместить в FAT–таблицах не более 65 536 записей (216) о местоположении данных. Из-за этого ограничения дан ные операционные системы не позволяют работать с жесткими дисками разме ром более 2 Гбайт.

Начиная с Windows 98 ОС обеспечивают более совершенную файловую систему – FAT 32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Это позволяет работать с любыми современными жесткими дисками.

ОС Windows NT поддерживает следующие файловые системы:

FAT (File Allocation Table) – стандарт для MS DOS;

NTFS (New Technology File System) – систему, разработанную специ ально для Windows NT.

Кроме того, Windows NT Server поддерживает в NTFS–разделах файловую систему Macintoch.

NTFS (New Technology File System) – основная файловая система Windows NT. NTFS превосходит FAT по скорости работы и по эффективности использования ресурсов.

NTFS хранит информацию о файлах в главной файловой таблице – Master File Table (MFT). NTFS имеет встроенные возможности разграничивать доступ к данным для различных пользователей и групп пользователей.

Различают несколько версий NTFS: v1.2 используется в Windows NT 3.51 и Windows NT 4.0, v3.0 поставляется с Windows 2000, v3.1 – с Windows XP, Windows Server 2003,Windows Server 2003 R2, Windows Vista, Windows 7 и Windows Server 2008, Windows Server 2008 R2.

Ранние сборки Windows 8 свидетельствуют о том, что следующая ОС Windows получит поддержку новой файловой системы в дополнение к FAT, FAT32 и NTFS. Неофициальное тестирование Windows 8 указывает на файло вую систему Protogon, присутствие которой в следующей версии Windows компания Microsoft еще должна подтвердить.

Пользователи, имевшие дело с Protogon, указывают, что файловая система пока еще не вполне готова для постоянного использования, как и сама Windows 8 – она находится в процессе разработки.

Новая файловая система обещает стать не только гораздо быстрее по срав нению с NTFS, но и позволит использовать больше дискового пространства.

В то же время сейчас ясно, что реализация Protogon пока находится на ранней стадии, так что появление ее в финале Windows 8 не очевидно.

Напомним, что Microsoft уже пыталась представить новую файловую сис тему, хотя впоследствии отказалась от проекта. Еще с Windows Vista пользова тели должны были получить файловую систему WinFS. Но в конечной опера ционной системе какой-либо реализации ее не нашлось.

Драйверы C ПК могут сопрягаться разнообразные устройства: видеокарта, звуковая карта, принтер, сканер, манипуляторы, дисководы, цифровые фотоаппараты, сотовые телефоны и т. д. Каждое из них имеет свой набор команд – свой «язык». Чтобы конкретная операционная система могла управлять конкретным устройством, прибегают к помощи программ-«переводчиков», знающих с од ной стороны язык команд конкретного устройства, а с другой – язык конкрет ной операционной системы, под управлением которой должно работать это устройство.

Такая программа называется драйвером (driver) и поставляется вместе с устройством его производителем. Производители аппаратного ПО, как правило, также размещают драверы, созднных ими устройств, на своих web-сайтах.

Служебные программы (утилиты) Утилиты – это служебные программы, которые предоставляют пользова телю ряд дополнительных услуг и расширяют или улучшают функции опера ционных систем. Некоторые служебные программы (как правило, это програм мы обслуживания) изначально включают в состав операционной системы, но большинство служебных программ являются для операционной системы внеш ними и служат для расширения ее функций. К утилитам относят следующие программные средства: дисковые дефрагментаторы;

программы резервного ко пирования данных;

архиваторы;

диспетчеры файлов или файловые менеджеры, программы защиты и восстановления данных;

антивирусные программы и др.

Дадим им краткую характеристику.

Утилита дефрагментации диска предназначена для оптимизации работы диска и повышения скорости доступа к нему. При копировании, удалении и пе ремещении файлов на жестком или гибком диске возникают пустые места, ко торые затем заполняются фрагментами других файлов. Файловая система Windows дает возможность хранить файлы фрагментами. Если файл разбит на несколько фрагментов, скорость доступа к нему уменьшается, поскольку на пе ремещение головок диска к очередному фрагменту требуется намного больше времени, чем на его считывание. Дефрагментация диска состоит в том, что фрагменты файла собираются в один блок.

Можно выбрать один из трех способов дефрагментации: полную дефраг ментацию, дефрагментацию только файлов, объединение свободных участков диска.

В первом случае фрагменты файлов объединяются так, чтобы файлы зани мали непрерывный участок диска. Все свободное пространство на диске также объединяется в один участок. Этот режим работы требует максимального вре мени. Во втором случае выполняется объединение только фрагментов файлов.

Они будут занимать последовательные участки на диске, но между ними может быть свободное пространство, доступное для размещения других файлов.

В третьем случае отдельные свободные участки на диске собираются в один большой блок.

Средства сжатия данных (архиваторы). Архиваторы – это программы, позволяющие создавать за счет специальных методов сжатия копии файлов меньшего размера и объединять копии нескольких файлов в один архивный файл, а также распаковывать архивы (извлекать файлы из архива). Архивиро вание данных упрощает их хранение за счет того, что большие группы файлов и каталогов сводятся в один архивный файл. При этом повышается и эффек тивность использования носителя за счет того, что архивные файлы обычно имеют повышенную плотность записи информации. Архиваторы часто исполь зуют для создания резервных копий ценных данных. Примеры программ – WinRAR, Zip, 7–Zip.

Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). С помощью программ данно го класса выполняется большинство операций, связанных с обслуживанием файловой структуры: копирование, перемещение и переименование файлов, создание каталогов (папок), удаление файлов и каталогов, поиск файлов и на вигация в файловой структуре. Базовые программные средства, предназначен ные для этой цели, обычно входят в состав программ системного уровня и ус танавливаются вместе с операционной системой. Однако для повышения удоб ства работы с компьютером большинство пользователей устанавливают допол нительные служебные программы (Far, Total Commander, Frigate, Sky Commander).

Средства коммуникации (коммуникационные программы). С появлением электронной связи и компьютерных сетей программы этого класса приобрели очень большое значение. Они позволяют устанавливать соединения с удален ными компьютерами, обслуживают передачу сообщений электронной почты, работу с телеконференциями (группами новостей), обеспечивают пересылку факсимильных сообщений и выполняют множество других операций в компьютерных сетях.

Средства обеспечения компьютерной безопасности. К этой весьма широ кой категории относятся средства пассивной и активной защиты данных от по вреждения, а также средства защиты от несанкционированного доступа, про смотра и изменения данных.

В качестве средств пассивной защиты используют служебные программы, предназначенные для резервного копирования. Нередко они обладают и базо выми свойствами диспетчеров архивов (архиваторов). В качестве средств ак тивной защиты применяют антивирусное программное обеспечение. Для защи ты данных от несанкционированного доступа, их просмотра и изменения слу жат специальные системы, основанные на криптографии.

Инструментальное ПО Инструментальные программные средства (системы программирования) – это программные продукты, предназначенные для эффективной разработки и отладки ПО.

В самом общем случае для создания программы на выбранном языке про граммирования (языке высокого уровня) нужно иметь следующие компоненты:

Текстовый редактор для создания файла с исходным текстом программы.

Компилятор или интерпретатор. Исходный текст с помощью программы компилятора переводится в промежуточный объектный код. Исходный текст большой программы состоит из нескольких модулей (файлов с исходными тек стами). Каждый модуль компилируется в отдельный файл с объектным кодом, которые затем надо объединить в одно целое.

Отладчик. Для обнаружения и исправления программы.

Редактор связей или сборщик, который выполняет связывание объектных модулей и формирует на выходе работоспособное приложение – исполнимый код. Исполнимый код – это законченная программа, которую можно запустить на любом компьютере, где установлена операционная система, для которой эта программа создавалась. Как правило, итоговый файл имеет расширение.ЕХЕ или.СОМ.

Программа, написанная на алгоритмическом языке, должна быть преобра зована (переведена) в объектную программу (объектный модуль) на языке ма шины (двоичные коды). Подобное преобразование выполняется трансляторами:

компиляторами или интерпретаторами. Интерпретаторы, в отличии от компи ляторов, не создают объектный модуль, а при каждом очередном выполнении программы преобразуют каждую ее отдельную строку или оператор на машин ный язык;

формируют машинные команды с последующим непосредственным выполнением предписанных этими командами.

Объектный модуль, созданный компилятором, затем обрабатывается за грузчиком – редактором связей (Link), преобразующим его в исполняемую ма шинную программу, с объединением воедино отдельно скомпилированных его частей и привлечением дополнительных системных библиотек, содержащих стандартные подпрограммы и процедуры. На этапах трансляции, интерпрета ции и редактирования связей выполняется, как правило, синтаксический кон троль программы с выдачей сообщений об обнаруженных ошибках.

Интерактивную отладку программы целесообразно осуществлять с помо щью специальных программных средств отладки (Debug). Средства отладки позволяют выполнять трассировку программ (пошаговое ее исполнение с выда чей информации о результатах исполнения содержимом регистров и ячеек па мяти), производить проверку промежуточных результатов в точках останова, осуществлять модификацию значений переменных в этих точках.

В последнее время получили распространение визуальный методы про граммирования, ориентированные на создание Windows–приложений. При этом используются готовые визуальные компоненты, которые настраиваются соот ветствующим образом.

Наиболее популярные системы визуального проектирования: Borland Delphi, Borland C++, Microsoft Visual Basic, Microsoft Visual C++.

Прикладное ПО (application Software) Программное обеспечение, которое предназначено для решения опреде ленных классов задач пользователя, называют прикладным. Прикладные про граммы могут использоваться автономно или в составе прикладных программ ных пакетов (ППП).

Пакеты прикладных программ – это система программ, которые по сфере применения делятся на проблемно – ориентированные, пакеты общего назначе ния и интегрированные пакеты. Современные интегрированные пакеты содер жат до пяти функциональных компонентов: тестовый и табличный процессор, СУБД, графический редактор, телекоммуникационные средства.

К прикладному ПО, например, относятся:

комплект офисных приложений MS OFFICE;

бухгалтерские системы (специализированные системы, сочетающие в себе функции текстовых и табличных редакторов, электронных таблиц и систем управления базами данных;

предназначены для ав томатизации подготовки и ведения бухгалтерской документации);

финансовые аналитические системы (используются в банковских и биржевых структурах);

интегрированные пакеты делопроизводства (программные средства автоматизации рабочего места руководителя);

CAD–системы (системы автоматизированного проектирования;

предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ);

редакторы HTML, или Web-редакторы (предназначены для создания и редактирования так называемых Web-документов);

браузеры (средства просмотра Web-страниц;

примеры: Internet Explorer, Opera, Mozilla Firefox, Google Chrome, Avant Browser, Safari);

графические редакторы;

экспертные системы (интеллектуальные системы, основанные на знаниях);

и другие.

Графические редакторы Это обширный класс программ, предназначенных для создания и (или) об работки графических изображений. В данном классе различают следующие ка тегории: растровые редакторы, векторные редакторы (в зависимости от того, какое внутреннее представление этих объектов в них поддерживается) и про граммные средства для создания и обработки трехмерной графики (3D-редакторы).

Растровый графический редактор – специализированная программа, предназначенная для создания и обработки растровых изображений. Растровое изображение хранится с помощью точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Каждый пиксель имеет определенное положение и цвет. Хранение каждого пикселя требует определенного количества битов ин формации, которое зависит от количества цветов в изображении. Качество рас трового изображения зависит от размера изображения (количества пикселей по горизонтали и вертикали) и количества цветов, которые можно задать для каж дого пикселя. Растровые изображения очень чувствительны к масштабирова нию (увеличению или уменьшению). При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, поэтому теряется различи мость мелких деталей изображения. При увеличении изображения увеличива ется размер каждой точки и появляется ступенчатый эффект, который можно увидеть невооруженным глазом.

Растровые графические редакторы являются наилучшим средством обра ботки фотографий и рисунков, поскольку растровые изображения обеспечива ют высокую точность передачи градаций цветов и полутонов.

Растровые графические редакторы позволяют пользователю рисовать и ре дактировать изображения на экране компьютера, а также сохранять их в раз личных растровых форматах, таких как, например, JPEG и TIFF, позволяющих хранить растровую графику с незначительным снижением качества за счет ис пользования алгоритмов сжатия с потерями;

PNG и GIF, поддерживающими хорошее сжатие без потерь;

и BMP, также поддерживающем сжатие, но в об щем случае представляющем собой несжатое «попиксельное» описание изо бражения.

Большинство современных растровых редакторов содержат векторные ин струменты редактирования в качестве вспомогательных.

Среди растровых графических редакторов есть простые, например стан дартное приложение Paint, и мощные профессиональные графические системы, например Adobe Photoshop, Microsoft Photo Editor.

Векторные графические редакторы позволяют пользователю создавать и редактировать векторные изображения непосредственно на экране компьютера, а также сохранять их в различных векторных форматах, например, CDR, AI, EPS, WMF или SVG.

Векторные графические изображения являются оптимальным средством хранения высокоточных графических объектов (чертежи, схемы и пр.), для ко торых имеет значение сохранение четких и ясных контуров. С векторной гра фикой вы сталкиваетесь, когда работаете с системами компьютерного черчения и автоматизированного проектирования (САПР), программами обработки трехмерной графики и др.

Векторные изображения формируются из объектов (точка, линия, окруж ность, прямоугольник и пр.), которые хранятся в памяти компьютера в виде графических примитивов и описывающих их математических формул.

Достоинством векторной графики является то, что файлы, хранящие век торные графические изображения, имеют сравнительно небольшой объем.

Важно также, что векторные графические изображения могут быть увели чены или уменьшены без потери качества. Это возможно, так как масштабиро вание изображений производится с помощью простых математических опера ций (умножения параметров графических примитивов на коэффициент мас штабирования).

К векторным графическим редакторам относятся графический редактор, встроенный в текстовый редактор Word. Среди профессиональных векторных графических систем наиболее распространены CorelDRAW, Adobe Illustrator.

3D-редакторы позволяют работать с трехмерной векторной (или 3D) гра фикой. К данному классу ПО относится, например, программа 3D–MAX Studio.

По сравнению с традиционными для графических программ двумерными векторными и растровыми объектами работа с 3D-графикой предполагает ис пользование более сложных понятий и процедур, таких как сцена, камеры, ис точники света.

Возможности программ для работы с трехмерной графикой достаточно широки. Это и изготовление спецэффектов для кино и телевидения, получение реалистичных фотоизображений, технических иллюстраций в программах ав томатизированного проектирования для разработки новых реальных объектов и т. д. Использование 3D–программ напоминает съемку с помощью видеокаме ры комнаты, полной сконструированных вами объектов. Они позволяют смоде лировать комнату и ее содержимое с использованием разнообразных базовых трехмерных объектов (кубы, сферы, цилиндры, конусы). После того, как моде ли всех объектов созданы и размещены на сцене, можно выбрать им оформле ние с помощью имеющихся в программе встроенных средств или создать соб ственное оформление. Затем можно создать и расставить воображаемые каме ры, которые будут наблюдать и снимать виртуальный трехмерный мир. После всех приготовлений можно анимировать сцену, заставив двигаться объекты, ис точники света и камеры. В завершении можно визуализировать анимацию и за фиксировать результат в виде видеофайла.

Комплект офисных приложений MS OFFICE Microsoft Office – офисный пакет приложений, созданных корпорацией Microsoft для операционных систем Microsoft Windows и Apple Mac OS X. В со став этого пакета входит программное обеспечение для работы с различными типами документов: текстами, электронными таблицами, базами данных и др.

Microsoft Office является сервером OLE–объектов (OLE – технология связыва ния и внедрения объектов в другие документы и объекты, разработанные кор порацией Майкрософт;

OLE позволяет передавать часть работы от одной про граммы редактирования к другой и возвращать результаты назад), и его функ ции могут использоваться другими приложениями, а также самими приложе ниями Microsoft Office. Поддерживает скрипты и макросы, написанные на VBA (Visual Basic for Applications, Visual Basic для приложений;

упрощенная реали зация языка программирования Visual Basic, встроенная в линейку продуктов Microsoft Office).

Microsoft Office поставляется в нескольких редакциях. Отличия редакций в составе пакета и цене.

Основные приложения:

Microsoft Office Word – текстовый процессор;

главные конкуренты – OpenOffice.org Writer, StarOffice Writer, Corel WordPerfect и Apple Pages (только на платформе Mac OS);

Microsoft Office Excel – табличный процессор;

главные конкуренты – OpenOffice.org Calc, StarOffice, Gnumeric, Corel Quattro Pro и Apple Numbers (только на платформе Mac OS);

Microsoft Office Access – система управления базами данных;

Microsoft Office Power Point – система подготовки презентаций;

Главные конкуренты – OpenOffice.org Impress, Corel WordPerfect и Apple Keynote.

Версии продукта и их поддержка:

Версии, выпущенные до Microsoft Office 97 (включая Outlook 97) более не поддерживаются.

Office 97 (включая Outlook 98) – расширенная поддержка закончилась 16 января 2004. Выпуск исправлений (hotfix) в рамках основной поддержки прекращен 31 августа 2001 года.

Office 2000 – базовая поддержка продукта прекращена 30 июля 2004. Рас ширенная поддержка закончилась 14 июля 2009.

Office XP – базовая поддержка продукта прекращена 11 июля 2006. Расши ренная поддержка прекращена 12 июля 2011.

Office 2003 – базовая поддержка продукта прекращена 13 января 2009.

Расширенная поддержка будет доступна до 14 января 2014.

Для (Office 2007) и будущих версий MS Office – продолжительность базо вой поддержки 5 лет после выпуска продукта или 2 года после выпуска сле дующей версии продукта (что наступит позднее), расширенная поддержка бу дет доступна в течение 5 лет после окончания срока основной поддержки.

Microsoft Office 2010 – текущая версия офисного пакета, базовая поддерж ка продукта будет прекращена 15 июля 2015 года.

Контрольные вопросы 1. Что такое проприетарное ПО?

2. Что представляет проект GNU?

3. Перечислите уровни программного обеспечения.

4. Охарактеризуйте базовый уровень программного обеспечения.

5. Охарактеризуйте системный уровень программного обеспечения.

6. К какому уровню программного обеспечения принадлежат операционные системы?

7. Что такое драйверы устройств, и какому уровню программного обеспечения они принадлежат?

8. К какому уровню программного обеспечения принадлежат утилиты?

9. Охарактеризуйте прикладной уровень ПО.

10. Приведите классификацию программного обеспечения ЭВМ.

11. Охарактеризуйте резидентные программы.

12. Охарактеризуйте нерезидентные программы.

13. Что такое системное ПО?

14. Какие программы относятся к системному ПО?

15. Назначение операционной системы. Какие ОС вы знаете?

16. Какие ОС и каких фирм использовались на начальном этапе развития средств вычислительной техники?

17. Основное требование, предъявляемое к ОС.

18. Что должны обеспечивать современные операционные системы?

19. Классификация ОС. Характеристика. Примеры ОС.

20. На какие типы подразделяются многозадачные ОС? Охарактеризовать их.

Привести примеры.

21. На какие ОС могут быть разделены системы, поддерживающие многопро цессорную обработку данных по способу организации вычислительного процесса? Охарактеризовать их.

22. Охарактеризовать сетевые ОС. Их отличие от локальных.

23. На какие классы делятся ОС по типу организации интерфейса? Охарактери зовать их. Привести примеры ОС.

24. История ОС.

25. Охарактеризовать ОС UNIX.

26. Охарактеризовать ОС Linux.

27. Охарактеризовать операционные системы Windows.

28. Отличительные черты ОС Windows NT.

29. Что такое файловая система? Какие файловые системы вы знаете?

30. Что такое сектор, кластер? От чего зависит размер кластера?

31. Что является минимальным объемом дискового пространства, который мо жет быть выделен для размещения файла?

32. Когда более эффективно используется дисковая память при большем или меньшем размере кластера? Ответ обосновать.

33. Что такое FAT–таблицы? Их назначение.

34. Отличие файловой системы FAT 32 от FAT 16.

35. Перечислить файловые системы, используемые в ОС MS–DOS и семействах Windows.

36. Охарактеризуйте файловую систему NTFS.

37. Что такое драйверы? Их назначение. К какому классу программного обес печения относятся?

38. Что такое утилиты? Какие программные средства к ним относятся?

39. Для чего предназначена утилита дефрагментации диска? Способы дефраг ментации.

40. Назначение архиваторов. Примеры программ.

41. Что такое файловые менеджеры? Приведите примеры таких программ.

42. Какие программы относятся к средствам пассивной и активной защиты данных от повреждения, а также средствам защиты от несанкционированно го доступа?

43. Назначение инструментального ПО.

44. Что включают в свой состав инструментальные программные средства?

45. Что такое трансляторы? Отличие компилятора от интерпретатора?

46. Назначение загрузчика – редактора связей (Link)?

47. Что позволяют выполнить средства отладки?

48. Назначение систем технического обслуживания?

49. Назначение прикладного ПО?

50. Перечислите основные классы прикладных программ.

51. Охарактеризовать растровый графический редактор.

52. Для каких задач лучше использовать растровый графический редактор?

53. Перечислите растровые форматы графических файлов.

54. Перечислите растровые и векторные графические редакторы.

55. Охарактеризовать векторный графический редактор.

56. Достоинства векторных графических редакторов.

57. Охарактеризовать 3D-редакторы.

58. Что означают слова: application Software, system software?

59.Перечислите основные приложения пакета Microsoft Office и их назначение.

60. К какому классу программ относятся архиваторы?

61. К какому классу программ относятся операционные системы?

62. К какому классу программ относятся программа дефрагментатор диска?

63. К какому классу программ относятся файловые менеджеры?

64. К какому классу программ относятся антивирусные программы?

65. К какому классу программного обеспечения принадлежат электронные таблицы?

66. К какому классу программного обеспечения принадлежат текстовые редак торы?

67. К какому классу программного обеспечения принадлежат текстовые систе мы автоматизированного проектирования?

68. К какому классу программного обеспечения принадлежат браузеры?

Тема 9. КОМПЬЮТЕР БУДУЩЕГО – тенденции Будущее может быть разным, и путей к нему тоже много, но ни то, ни другое предсказать невозможно.

И все же кое-какие широкие штрихи набросать можно, причем в большинстве сценариев прогресс приводит к изменению способа нашего общения, объема информа ции, с которой нам придется иметь дело, и, возможно, даже наших природных способностей.

Технология микропроцессоров уже приближается к фундаментальным ог раничениям. Главную роль в работе компьютера играют электроны. «Оседая» в ячейках памяти и регистрах процессора, они формируют информацию, с кото рой работает пользователь. Но скорость электронов конечна и не очень велика.

И время, которое необходимо электрону для прохождения по системе, стано вится решающей преградой в дальнейшем повышении производительности компьютеров.

Выход можно найти либо в уменьшении размеров устройств, либо в новом подходе к их системам. И поскольку уменьшать размеры компьютера беско нечно нельзя – в ход идут новые алгоритмы работы и попытки заменить элек троны другими частицами.

К технологиям, способным экспоненциально увеличивать обрабатываю щую мощность компьютеров, следует отнести молекулярные или атомные тех нологии;

ДНК и другие биологические материалы;

трехмерные технологии;

технологии, основанные на фотонах вместо электронов;

и, наконец, квантовые технологии, в которых используются элементарные частицы. Если на каком– нибудь из этих направлений удастся добиться успеха, то компьютеры могут стать вездесущими. А если таких успешных направлений будет несколько, то они распределятся по разным нишам. Например, квантовые компьютеры будут специализироваться на шифровании и поиске в крупных массивах данных, мо лекулярные – на управлении производственными процессами и микромашинах, а оптические – на средствах связи.


Молекулярные компьютеры. В основе молекулярных компьютеров ле жат бистабильные молекулы, которые могут находится в двух устойчивых тер модинамических состояниях. Каждое такое состояние характеризуется своими химическими и физическими свойствами. Переводить молекулы из одного со стояния в другое можно с помощью света, тепла, химических агентов, электри ческих и магнитных полей. По сути, эти молекулы являются транзисторами размером в несколько нанометров.

Благодаря малым размерам бистабильных молекул можно увеличить коли чество элементов на единицу площади. Другим достоинством молекул является малое время отклика, которое составляет порядка 10–15с. Сами бистабильные переключатели управляются световыми, электрическими импульсами или элек трохимическими реакциями. Соединяют функциональные элементы нанотруб ки или сопряженные полимеры.

Компания Hewlett–Packard объявила о первых успехах в изготовлении компонентов, из которых могут быть построены мощные молекулярные ком пьютеры. Ученые из HP и Калифорнийского университета в Лос–Анджелесе (UCLA) объявили о том, что им удалось заставить молекулы ротаксана перехо дить из одного состояния в другое – по существу, это означает создание моле кулярного элемента памяти.

Следующим шагом должно стать изготовление логических ключей, спо собных выполнять функции И, ИЛИ и НЕ. Весь такой компьютер может состо ять из слоя проводников, проложенных в одном направлении, слоя молекул ро таксана и слоя проводников, направленных в обратную сторону. Конфигурация компонентов, состоящих из необходимого числа ячеек памяти и логических ключей, создается электронным способом. По оценкам ученых HP, подобный компьютер будет в 100 млрд раз экономичнее современных микропроцессоров, занимая во много раз меньше места.

Сама идея этих логических элементов не является революционной: крем ниевые микросхемы содержат миллиарды таких же. Но преимущества в по требляемой энергии и размерах способны сделать компьютеры вездесущими.

Молекулярный компьютер размером с песчинку может содержать миллиарды молекул. А если научиться делать компьютеры не трехслойными, а трехмерны ми, преодолев ограничения процесса плоской литографии, применяемого для изготовления микропроцессоров сегодня, преимущества станут еще больше.

Биокомпьютеры. Другой тип компьютеров нового поколения также основан на молекулах, но уже молеку лах ДНК. Впервые ДНК–вычисления были проведены в 1994 г. Леонардом Эдлеманом, профессором Университе та Южной Калифорнии, для решения задачи торгового агента. В ДНК–компьютерах роль логических вентилей играют подборки цепочек ДНК, которые образуют друг с другом прочные соединения. Для наблюдения состояния всей системы в после довательность внедрялись флуоресцирующие молекулы. При определенных со четаниях свечения молекул подавляли друг друга, что соответствовало нулю в двоичной системе. Единице же соответствовало усиленное свечение флюорес центов. Возможно строить последовательности цепочек, в которых выходной сигнал одной цепочки служит входным сигналом другой.

Применение в вычислительной технике биологических материалов позво лит со временем уменьшить компьютеры до размеров живой клетки. Пока это чашка Петри, наполненная спиралями ДНК, или нейроны, взятые у пиявки и подсоединенные к электрическим проводам. По существу, наши собственные клетки – это не что иное, как биомашины молекулярного размера, а примером биокомпьютера, конечно, служит наш мозг.

Ихуд Шапиро (Ehud Shapiro) из Вейцманоского института естественных наук соорудил пластмассовую модель биологического компьютера высотой 30 см. Если бы это устройство состояло из настоящих биологических молекул, его размер был бы равен размеру одного из компонентов клетки – 0,000025 мм.

По мнению Шапиро, современные достижения в области сборки молекул по зволяют создавать устройства клеточного размера, которое можно применять для биомониторинга.

Более традиционные ДНК–компьютеры в настоящее время используются для расшифровки генома живых существ. Пробы ДНК применяются для опре деления характеристик другого генетического материала: благодаря правилам спаривания спиралей ДНК, можно определить возможное расположение четы рех базовых аминокислот (A, C, T и G).

Чтобы давать полезную информацию, цепочки ДНК должны содержать по одному базовому элементу. Это достигается при помощи луча света и маски.

Для получения ответа на тот или иной вопрос, относящийся к геному, может потребоваться до 80 масок, при помощи которых создается специальный чип стоимостью более 12 тыс. дол. Здесь-то и пригодилась микросхема DMD от Texas Instruments: ее микрозеркала, направляя свет, исключают потребность в масках.

Билл Дитто (Bill Ditto) из Технологического института штата Джорджия провел интересный эксперимент, подсоединив микродатчики к нескольким нейронам пиявки. Он обнаружил, что в зависимости от входного сигнала ней роны образуют новые взаимосвязи. Вероятно, биологические компьютеры, со стоящие из нейроподобных элементов, в отличие от кремниевых устройств, смогут искать нужные решения посредством самопрограммирования. Дитто намерен использовать результаты своей работы для создания мозга роботов бу дущего.

Оптические (фотонные) компьютеры. По срав нению с тем, что обещают молекулярные или биологи ческие компьютеры, оптические ПК могут показаться не очень впечатляющими. Такой компьютер работает на оптических процессах, и все операции в нем выпол няются посредством манипуляции оптическим пото ком. Преимущества такого компьютера заключаются в свойствах световых потоков. Скорость их распространения выше, чем у элек тронов, к тому же взаимодействие световых потоков с нелинейными средами не локализовано, а распределено по всей среде, что дает новые степени свободы (по сравнению с электронными системами) в организации связей и создании параллельных архитектур. Производительность оптического процессора может составлять 1013– 1015 операций в секунду. На сегодняшний день есть прототипы оптических процессоров, способные выполнять элементарные операции, но полноценных и готовых к производству компьютеров нет.


Целиком оптические компьютеры появятся через десятилетия, но работа в этом направлении идет сразу на нескольких фронтах. Например, ученые из университета Торонто создали молекулы жидких кристаллов, управляющие светом в фотонном кристалле на базе кремния. Они считают возможным созда ние оптических ключей и проводников, способных выполнять все функции электронных компьютеров.

Квантовые компьютеры. Квантовый компьютер будет состоять из ком понентов субатомного размера и работать по принципам квантовой механики.

Квантовый мир – очень странное место, в котором объекты могут занимать два разных положения одновременно. Но именно эта странность и открывает новые возможности.

Например, один квантовый бит, называемый q битом (кубит) может принимать несколько значений одновременно, то есть находиться сразу в состояниях «включено», «выключено» и в переходном состоя нии. Такое свойство кубитов позволяет квантовому компьютеру за единицу времени проводить больше вычислений. 32 кубита могут образовать свыше 4 млрд комбинаций – вот ис тинный пример массово-паралельного компьютера. Однако, чтобы q-биты ра ботали в квантовом устройстве, они должны взаимодействовать между собой.

Пока ученым удалось связать друг с другом только три электрона.

Теоретики утверждают, что компьютер, построенный на принципах кван товой механики, будет давать точные ответы, исключая возможность ошибки.

Так как в основе квантовых вычислений лежат вероятностные законы, каждый q-бит на самом деле представляет собой и «1», и «0» с разной степенью вероят ности. В результате действия этих законов менее вероятные (неправильные) значения практически исключаются.

Над созданием квантового компьютера работают в лабораториях всего ми ра, в том числе и российских. Например, с 2001 года в Казанском физико техническом институте начали вести работы в области квантовой памяти и на сегодняшний день исследуют новые твердотельные материалы, пригодные для хранения кубитов. Также решается задача длительности хранения информации, но пока что это время составляет всего несколько миллисекунд.

Что же касается текущей ситуации в мире, то уже есть модель, работающая на двух кубитах. Конечно это не 1000, к которым стремятся ученые, но он уже может найти множители, на которые разлагается число. Потенциал же килоку битного квантового компьютера огромен. Он сможет за минуты просчитывать данные, на которые у нынешних систем уйдут годы, а то и десятилетия. С точ ки зрения информационной безопасности, как только будет построен кванто вый компьютер, все системы защиты данных с открытым ключом рухнут, так как квантовый алгоритм позволяет быстро взломать коды. Самый производи тельный современный компьютер, если и решит эту задачу, то за несколько лет.

Сегодня криптозащита держится только по той причине, что квантовый компьютер находится в самом начале своего развития и 2-3-х кубитов не доста точно для взлома шифров.

Предвидя такое развитие событий, компании задумываются о квантовой криптографии, против которой компьютер нового поколения будет бессилен.

Особенность квантовой криптозащиты в том, что при попытке «подслушать»

информацию она разрушается по закону неопределенности Гейзенберга. Таким образом, при попытке получить доступ к зашифрованному потоку, информация в нем будет утеряна. Однако не стоит считать неуязвимость квантовой крипто защиты абсолютной, как и в любой системе, в ней есть свои слабые места.

В Швейцарии уже действует квантовый интернет, уже три года сеть про тяженностью 100 км связывает Женеву и Цюрих. В основе передачи информа ции такой сетью лежит квантовая сцепленность – явление, при котором кванто вые состояния двух или более объектов влияют друг на друга, даже если они разнесены в пространстве. Достоинство сети – в ее безопасности. При попытке получить доступ к трафику сети извне сигнал искажается, что сигнализирует принимающей стороне о попытке перехвата. Для того чтобы проложить такой интернет на больших расстояниях, требуется квантовый репитер, который бу дет пересылать сигнал, и в Европе уже созданы сообщества по работе над ним.

Специалисты утверждают, что ближайшая реализация квантового компью тера – система finger printing в научном мире известная, как метод характери стических признаков. Она будет содержать примерно 20-30 кубитов и предна значена для выделения «струны» – последовательности данных из базы данных, содержащей небольшой бит информации с некими характерными признаками.

И если сравнить эту «струну» со «струной» из другой базы, то с определенной долей вероятности можно определить, одинаковые эти базы данных или нет.

В течение нескольких ближайших лет фирма HP собирается представить такой компьютер, работающий на квантовых точках. Нити с определенной вероятно стью довольно точно описывают исходную базу. И если две выбранные после довательности признаков совпадают, то можно предположить, что и исходные базы данных одинаковы. Например, при сканировании сетчатки глаза в системе контроля доступа можно снимать информацию не обо всей сетчатке, а только определенные параметры. Совокупность таких параметров и будет «струной».

При последующей идентификации можно снять те же параметры с представ ленной сетчатки, и, если последовательности параметров совпадут, можно предположить, что сетчатки одинаковы, а стало быть – принадлежат одному человеку.

Квантовый компьютер не будет конкурентом нынешним, скорее он пред назначен для решения задач с огромным количеством исходной информации и большим числом переменных. Такие задачи характерны для систем криптогра фии и безопасной передачи данных, биологии и медицины, моделирования квантовых систем, оптимизации различных процессов.

Что дальше? Пофантазируем. Термин «квантовый скачок» означает, что в квантовом мире изменения происходят скачками. Похоже, что где-то около 2020 года, если не раньше, подобный скачок произойдет и в вычислительной технике: к тому времени мы перейдем от традиционных кремниевых полупро водников к более совершенным технологиям.

Результатом станут намного более компактные, быстродействующие и де шевые компьютеры. Появится возможность наделять любые промышленные продукты определенными интеллектуальными и коммуникационными способ ностями. Каждый человек ежесекундно будет пользоваться Сетью, хотя за большинством обращений к нему будут следить специальные устройства, ав томатически отвечая на вызовы или переадресовывая их в службу передачи со общений.

К 2030 году может начаться распространение вживленных устройств с прямым доступом к нейронам. Ближе к середине столетия в мире киберпро странства будут царить микро- и наноустройства (интеллектуальная пыль).

К тому времени интернет будет представлять собой отображение всего реаль ного мира. Представьте себе мир, окутанный беспроводной сетью данных, по которой путешествуют огромные объемы информации. Тогда такие фантасти ческие и мистические явления, как телепатия и телекинез, станут самым про стым проявлением Всемирной сети. Грубо говоря, телепатия будет выглядеть как сгенерированная вашими нейронами информация, путешествуя в пакетах к другим нейронам для расшифровки. Почти как протокол TCP/IP сегодня. А те лекинез (передвижение мыслью физических объектов) будут производить на ноустройства, активированные вашей мысленной командой. Простейшие уст ройства, реагирующие на мысленные команды, существуют уже и сегодня. Хо тя к тому времени вам вряд ли захочется передвигать реальные объекты, если возможно будет просто переместить их цифровые копии. Без шлемов виртуаль ной реальности можно будет совершить полноценный круиз в любой уголок земного шара, не покидая своей квартиры. Мысленно можно будет вызвать цифровую проекцию любого места, причем события в нем будут отображаться в реальном времени. Или, наоборот, спроецировать себя, в любую точку нашей планеты. Таким образом, грань между кибер- и реальным пространством исчезнет.

На биологическом фронте исследования в области клетки приближают возможность замены тканей или органов, включая нейроны, которые раньше считались незаменимыми. Более того, клетки и ткани можно будет наделять способностями обработки и передачи данных. Подобный контроль над живыми процессами дает надежду на увеличение продолжительности жизни: ученые не видят принципиальных препятствий к тому, чтобы люди жили по несколько со тен лет.

К концу 21-го века, благодаря достижениям генной инженерии в сочетании с биоинженерными тканями и имплантантами, люди станут совсем не похожи ми на современных. Пока не ясно, какой процент населения пожелает принять участие в подобных усовершенствованиях, но отказавшиеся рискуют остаться сторонними наблюдателями, следя с обочины за тем, как люди, развитые био инженерными методами, гигантскими шагами устремляются вперед рука об ру ку с разумными машинами.

Конечно, заглянуть вперед более чем на несколько лет можно лишь чисто умозрительно, хотя в том что ко второй половине этого века обрабатывающая мощность компьютеров превысит интеллектуальные способности человека, можно не сомневаться.

Пока здравый смысл не приспособился к переменчивому миру квантовой механики, это будущее кажется чуждым такому знакомому современному ми ру. Путешествие во времени может завести и в рай, и в ад, но во всяком случае скучным его не назовешь.

Контрольные вопросы 1. Тенденции развития компьютерной техники.

2. Особенность молекулярных компьютеров.

3. Особенность биокомпьютеров.

4. Особенность оптических компьютеров.

5. Особенность квантовых компьютеров.

Библиографический список 1. Кадырова, Г. Р. Курс лекций по информатике: учебное пособие. В 2 час тях. Часть 1 / Г. Р. Кадырова. – Ульяновск : УлГТУ, 2008. – 100 с.

2. Кадырова, Г. Р. Курс лекций по информатике : учебное пособие. В 2 час тях. Часть 2 / Г. Р. Кадырова. – Ульяновск : УлГТУ, 2008. – 132 с.

3. Кадырова, Г. Р. Компьютерный практикум. Часть 1 : учебное пособие / Г. Р. Кадырова. – Ульяновск : УлГТУ, 2006.

4. Кадырова, Г. Р. Компьютерный практикум. Часть 2 : учебное пособие / Г. Р. Кадырова. – Ульяновск : УлГТУ, 2006.

5. Кадырова, Г. Р. Информатика : учебно-методический комплекс / Г. Р. Ка дырова ;

Ульян. гос. техн. ун-т. – Ульяновск : УлГТУ, 2005.

Интернет– ресурсы 1. http://www.computer-museum.ru/index.php – виртуальный компьютерный музей.

2. http://www.osys.ru/index.shtml – операционные системы.

3. http://www.itstan.ru/ – информационные технологии.

4. www.computerbild.ru – «ComputerBild»

5. http://ru.wikipedia.org/wiki/Заглавная_страница – Википедию.

Учебное издание КАДЫРОВА Гульнара Ривальевна ИНФОРМАЦИОННОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.

ОБЗОР ЛЕКЦИЙ ПО ИНФОРМАТИКЕ (В ДВУХ ЧАСТЯХ) ЧАСТЬ Учебное пособие Редактор М. В. Штаева Подписано в печать 27.12.2011. Формат 6084/16.

Усл. печ. л. 8,60. Тираж 200 экз. Заказ 133.

Ульяновский государственный технический университет 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32.

Типография УлГТУ. 432027, г. Ульяновск, ул. Сев. Венец, д. 32.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.