- любое сообщение может быть измерено в виде объема переданной информации.

С учетом теории познания, утверждающей, что человек является «приемником», способным «познавать и изменять мир», то есть является субъектом Малая советская энциклопедия. - М.: Знание, 1960., соответственно качество и полнота воспринимаемой информации имеют достаточно субъективные характеристики, в отличие от количества, которое может выражаться вполне определенно: бит, слово, символ, число импульсов и т.п.

Таким образом, основная задача информационных технологий - обеспечение оптимального взаимодействия субъекта с объектами информатизации для получения желаемых результатов. Особую актуальность эта задача имеет сегодня, когда во всем мире затраты на используемую в информационной сфере технику растут (при снижение цен на компьютеры), а эффективность использования ее возможностей остается на низком уровне.

Объясняется это отчасти низкой компетентностью субъектов производственных отношений, халатностью при выполнении технологических операций, отсутствием или деформацией систем моральной и/или материальной ответственности, изъянами в организации правовых и организационных мер защиты производства. При этом устранению перечисленных (объективных) причин совершения преступлений мешает неполное или искаженное представление или описание сути явлений и процессов, сопутствующих обработке информации с помощью технических средств.

Контрольные вопросы

1. Что такое «технология»?

2. Как соотносятся понятия «техника» и «технология»?

3. Как определяются понятия «информационные технологии» и «высокие технологии»?

4. Охарактеризуйте основные подходы к определению понятия «информация».

5. Что такое «компьютерная информация»?

6. По каким признакам классифицируется информация?

7. Каковы основные свойства и признаки информации?

8. Дайте определение понятиям: «формализованные данные», «база данных», «техническое средство обработки информации», «информационная система».

ГЛАВА 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

2.1. Основные понятия и определения

Система терминов является азбукой любой науки. Поэтому изучение науки об управлении целесообразно начать с рассмотрения основных понятий.

Основное назначение технических систем обработки инфрмации - «получение одних информационных объектов из других информационных объектов путем выполнения некоторых алгоритмов. Информационными объектами называются предметы, процессы, явления материального или нематериального свойства, рассматриваемые с точки зрения их информационных свойств» Толковый словарь по вычислительным системам /Под ред. В. Иллингуотера и др. - М.: Машиностроение, 1990..

Обмен информацией происходит в форме сообщений (от источника к ее приемнику) посредством установления канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приемнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением Бордовский Г.А. Информатика в понятиях и терминах. - М.: Просвещение, 1991..

Сообщением называется информация, воплощенная и зафиксированная в некоторой материальной форме. Сообщения могут быть непрерывными (аналоговыми) и дискретными (цифровыми).

Аналоговое сообщение представляется некоторой физической величиной (электрическим напряжением, током и др.), изменения которой во времени отображают протекание рассматриваемого процесса, например, изменения температуры.

Дискретные сообщения состоят из фиксированного набора элементов, из которых в некоторые моменты времени формируются различные последовательности. Важным является не физическая природа элементов, а то обстоятельство, что набор элементов конечен и поэтому любое дискретное сообщение конечной длины передает конечное число значений некоторой величины.

Элементы, из которых состоит дискретное сообщение, называют буквами или символами. Набор этих букв образует алфавит. Здесь под буквами в отличие от обычного представления понимаются любые знаки (обычные буквы, цифры, знаки препинания, математические и прочие знаки), используемые для представления дискретных сообщений Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. - М.: Энергоатомиздат, 1985..

Процесс совершенствования производства, характеризующийся, прежде всего, уменьшением потока информации, поступающей от человека к объекту управления получил название автоматизации производства Тюкин В.Н. Теория управления: Конспект лекций. Часть 1. - Вологда: ВоГТУ, 2000..

Под производством следует понимать создание не только материальных ценностей, но и духовных - образование и наука; денежных средств - банковская деятельность и торговля; здоровья - медицина и т.д., то есть производство включает в себя любую деятельность человека, связанную с производством продуктов и услуг.

Таким образом, в технических системах обработки информация является одновременно и исходным «сырьем», и конечным «продуктом» функционирования. Преобразования информации, происходящие в них, полностью зависят от полноты и качества исходных данных, а конечный результат определяет степень реализации и результативность применения технических средств.

Каждое из перечисленных условий в том или ином виде технических систем обработки информации (ТСОИ) накладывает ограничения на реально доступную информацию и, следовательно, изменяет информационную среду, в которой реализуются в общем случае четыре основных процесса (процедуры): прием, передача, хранение и обработка информации. Реализация всех этих процедур, как правило, сопровождается преобразованием физического носителя информации и формы ее представления.

В настоящее время высокий уровень развития электронной техники определяет в качестве основного (наиболее распространенного) вида связей между компонентами ТСОИ электрические цепи. Поэтому в большинстве из них физическую структуру разнообразных информационных процессов (ИП) преобразуют в соответствующие изменения параметров электрического тока. В частности, преобразование оптического сигнала в электрический и наоборот выполняют при помощи различных оптоэлектронных устройств.

Сигнал - это процесс изменения во времени некоторого физического параметра s(t) какого-либо объекта, служащий для отображения, регистрации и передачи сообщения.

Таким образом, информация, воплощенная и зафиксированная в некоторой материальной форме, называется сообщением, а физическое средство передачи сообщения - сигналом.

В современных ТСОИ в качестве физических носителей информации используются электрические сигналы двух видов - непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые). Причем зачастую при обработке информации осуществляются множественные преобразования сигналов из одного вида в другой, в частности, при изменении носителя информации или вида обрабатываемой информации. Процедура смены вида сигнала (перекодировки) должна обязательно учитывать выполнение внутрисистемных правил, обеспечивающих однозначное соответствие между входной и выходной функцией. В случае непрерывного входного сигнала чаще всего первой процедурой изменения типа сигнала является его дискретизация Мамлеев Р.Р. Обеспечение защиты информации при использовании технических систем обработки: Учебное пособие. - Уфа: УЮИ МВД РФ, 2003..

Преобразование непрерывных сообщений в цифровые получило название аналогово-цифровое преобразование (АЦП), справедливо и обратное преобразование ЦАП. Таким образом, любое сообщение может быть представлено в цифровой форме. В общем случае процесс преобразования информации в форму, отличной от исходной, называется кодированием (формализацией информации). При формализации устраняется избыточность информации, которая имела бы место при использовании естественных языков Мальков В.И., Мартынов Ю.М. Информация и связь в системах управления. - М.: Московский рабочий, 1973.. Особенно наглядно функции формализации проявляются в процессе взаимодействия человека с техническими средствами коммуникации.

Так, например, обратив внимание на особенности процессов обмена информацией между человеком и различными компонентами системы телефонной связи, реализующих информационный процесс передачи речевого сообщения, видно, что компоненты информационной системы (1-8) связаны между собой кодерами сообщения (10, 12, 14), формализующими различные формы информации (9, 11, 13, 15) в соответствии с особенностями различных каналов связи (2-3-4, 4-5-6, 6-7-8) (см. рис. 1).

Рис. 1. Пример организации информационной системы передачи речи

На примере телефонного канала связи просто обосновать еще несколько терминов, зачастую воспринимаемых как синонимы - линия и канал связи.

Линия (тракт) связи - совокупность технических средств, которые используются для обеспечения распространения сигналов в нужном направлении. Как правило, в линию связи, кроме среды распространения, входят сигналообразующие устройства, коммутационные элементы, усилители и переходники, а также системы защиты линий от влияния помех распространению сигнала.

Канал связи - совокупность линий связи, приемного и передающего оборудования, предназначенных для обмена информационными сообщениями.

Правила, нормы и стандарты взаимодействия различных компонентов информационной системы объединены понятием интерфейс.

Интерфейсом называется совокупность технических средств и правил взаимодействия, обеспечивающих информационное взаимодействие между компонентами информационной системы. Правила обмена, характерные для организации отдельного интерфейса связи, носят название «протокола» связи.

Процессы преобразования исходных данных по заданному алгоритму (последовательности арифметических и логических операций, которые надо произвести над исходными данными и промежуточными результатами для получения требуемого результата) можно автоматизировать, если иметь программу действий, где и какие следует произвести операции, в каком порядке и над какими словами.

Описание алгоритма, предназначенного для управления процессом обработки формализованных данных, называется программой. Для организации полного цикла программной обработки данных в состав цифровой вычислительной системы входят следующие основные устройства Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. - М.: Энергоатомиздат, 1985.: арифметическо-логическое устройство, память, устройство управления, устройства ввода данных в машину и вывода из нее результатов расчета. Такая организация вычислительного устройства получила название ЭВМ.

С начала 1990-х годов термин ЭВМ вытеснил термин «компьютер», который в свое время (в 1960-х годах) заменил понятие «цифровая вычислительная машина» (ЦВМ). Все эти три термина в русском языке считаются равнозначными. Слово «компьютер» является транскрипцией английского слова computer, что означает вычислитель.

Компьютер Английское понятие «computer» гораздо шире, чем понятие «компьютер» в русском языке. В английском языке компьютером называют любое устройство, способное производить математические расчеты, вплоть до логарифмической линейки. В связи с чем для обозначения того, что мы понимаем под словом компьютер, в англо-говорящих странах употребляют «personal computer». представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами Computing & Multimedia. Словарь. - М.: Внешсигма, 1996..

Основным формальным отличием компьютера от классического термина ЭВМ является наличие объединенного компонента процессора, состоящего из арифметическо-логического устройства (АЛУ) и устройства управления (УУ).

Та часть процессора, которая выполняет команды, называется АЛУ, а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется УУ. Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.

В составе современных процессоров имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти (встроенная кэш-память), называемых регистрами. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции. Например, «вырезать» отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами.

Основными функциями процессора являются обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций и программное управление работой устройств компьютера.

Программа, фактически управляющая процессором - это последовательность двоичных чисел (единиц и нулей). Такой тип программ иногда называют машинным (объектным) кодом, что отличает его от программ, записанных программистом на языке высокого уровня (исходными кодами). Поэтому для преобразования исходных кодов в машинные требуются специальные программы - трансляторы Фолкберри Л.М. Справочное пособие по ремонту электрических и электронных схем. - М.: Энергоатомиздат, 1989..

Транслятор (англ. translator - переводчик) - это программа-переводчик. Она преобразует программу, написанную на одном из языков высокого уровня, в программу, состоящую из машинных команд. Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов. С точки зрения выполнения работы компилятор и интерпретатор существенно различаются.

Компилятор (англ. compiler - составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется.

Интерпретатор (англ. interpreter - истолкователь, устный переводчик) каждый раз переводит и выполняет программу строка за строкой, поэтому откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.

В настоящее время все программы, работающие на компьютере, можно условно разделить на три категории:

1) прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователю работ;

2) системные программы, выполняющие базовые операции загрузки, преобразования и выгрузки машинных кодов в процессор, обеспечивающие такие функции как, например:

- управление ресурсами компьютера;

- передача управления прикладным задачам;

- создание копий используемой информации;

- проверка работоспособности устройств компьютера;

- выдача справочной информации о компьютере и др.;

3) инструментальные программные системы, облегчающие процесс создания новых программ для компьютера.

Самая важная системная программа - это операционная система (ОС) - программа, определяющая систему команд, распределение ресурсов и формат данных, которые обеспечивают две основные задачи: взаимодействие пользователя с компьютером и управление имеющимися ресурсами (логическими и физическими).

Операционная система, как правило, содержит следующие основные компоненты:

- процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные операционной системе;

- программы управления вводом/выводом (драйверы устройств);

- программы, управляющие файловой системой (способом и средствами для организации хранения файлов на материальном носителе).

Командный процессор операционной системы определяет способ выполнения анализа и исполнения команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы - драйверы. Драйверы стандартных (обязательных) устройств образуют в совокупности с минипрограммой тестирования наличия и исправности компонентов базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая заносится в постоянное ЗУ при изготовлении сборочной кросс-платформы (материнской платы) компьютера.

Файл (англ. file - папка) - это именованная совокупность любых данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое. Файл может содержать программу, числовые данные, текст, мультимедийную информацию и т.п..

Термин «мультимедиа» - собирательное понятие для различных компьютерных технологий, при которых используется несколько информационных сред, таких, как графика, текст, видео, фотография, движущиеся образы (анимация), звуковые эффекты, высококачественное звуковое сопровождение. В первом приближении его можно перевести как «многосредность» Кирмайер М. Мультимедиа. - СПб., 1994..

Прикладная программа - это программа, используемая для выполнения различных специализированных задач. Например: автоматизированные системы бухгалтерского учета, системы управления базами данных, программы - редакторы мультимедийной информации.

Инструментальные программы служат для создания и адаптации прикладных программ и операционных систем. В настоящее время существуют целые системы программирования, предназначенные для разработки новых программ на языках программирования. Такие системы обычно предоставляют пользователям интегрированные наборы средств, включающих: компилятор, интерпретатор, среду разработки, библиотеки стандартных программ и функций, отладочные программы, встроенный ассемблер и т.п.

Перечисленные подходы к технической и программной реализации обработки формализованной информации в силу универсальности нашли широкое применение в различных сферах производственной деятельности, однако существуют области, где специфические требования к характеристикам, габаритам, набору фиксированных алгоритмов делают применение универсальных конфигураций компьютера неэффективным. В таких случаях используют специализированные микропроцессоры и микро-ЭВМ, с задаваемыми при изготовлении (или сборке) связями, алгоритмами и выполняемыми задачами, получившими название микроконтроллеров. Обычно микроконтроллеры выполняют специфические задачи управления техническими устройствами, алгоритмического преобразования формализованных данных, контроля и коррекции состояния информационных ресурсов и т.п.

2.2 Особенности телекоммуникационных систем

Развитие технических средств обработки информации не только стирает грани различия в различных технологиях, связанных со сбором, обработкой, передачей и хранением информации. Рост вычислительных возможностей одновременно с повышением доступности компьютерных средств обработки вызывает их слияние не только со средствами связи и управления производством, но и практически со всеми сферами жизнедеятельности человека. Поэтому классификация информационных технологий может проводиться по назначению, степени интегрированности в производственные процессы, области применения, степени автоматизации процессов, пространственно-временным характеристикам, форме и содержанию информационных ресурсов. Тем не менее, при всех различиях, в той или иной степени в каждой из них (при выполнении требований производственной эффективности) присутствуют три основных составляющих: телекоммуникационная, информационно-технологическая и обеспечения информационной безопасности. Важно подчеркнуть, что перечисленные компоненты не только входят в обязательный состав прочих разновидностей «высоких технологий», но и сами являются их самостоятельными видами.

Телекоммуникационная составляющая включает в себя набор сетей связи и передачи данных, реализуемых на основе современных стандартов и технологий в области связи и передачи данных.

Средства связи являются самым критичным элементом любой системы управления, не случайно в каждом руководстве по организации связи присутствует фраза «потеря связи - есть потеря управления», что на языке товарного производства равнозначно потере прибыли, причем особенности «потерь» зависят от того, какую роль играет телекоммуникационная составляющая в производственных процессах, а также ее технические особенности и характеристики. Так, материалы аналитического обзора «Europe Towards 2000» Europe Towards 90. Banking. - Digital Equipment Corp., 1992. свидетельствуют, что в банковском секторе за последнее десятилетие развитие технологий, средств обработки и передачи информации помогли увеличить производительность и уменьшить стоимость банковских операций. Современные технологии позволяют практически моментально получать и использовать информацию о клиентах, продуктах и рисках, что, несомненно, оказывает влияние на конкурентоспособность банков. Однако пока очень немногие банки в полной мере используют эти возможности.

Средства телекоммуникаций, вместе с новыми информационными технологиями, становятся инструментом при разработке новых продуктов и механизмов их распространения, что расширяет сферу деятельности банков. Электронные платежи и средства расчета в точке продажи - примеры использования новых технологий, коренным образом меняющих банковскую индустрию.

Традиционный подход к классификации средств связи (СС) предполагает их деление по среде распространения и частотному диапазону сигналов связи, виду передаваемой информации, способу формирования сигналов и каналов связи и конфигурации сети. Как правило, совокупность перечисленных характеристик определяет состав, назначение, достоинства, недостатки и функциональное значение отдельных видов связи.

По среде распространения СС делятся на радио-, проводные и оптические.

В зависимости от вида передаваемых сигналов связи различают аналоговые и цифровые каналы связи.

В аналоговых каналах для формирования (кодирования) сигналов применяют амплитудную, частотную, фазовую и квадратурно-амплитудную модуляции.

В цифровых каналах для передачи данных используют импульсные сигналы, группированные в самосинхронизирующиеся коды, которыми производят модуляцию (кодо-импульсную) гармонических несущих колебаний.

По проводным линиям связи, в зависимости от назначения и типа приемопередающих устройств, организуются следующие каналы связи:

- каналы низкочастотной телефонной (аналоговой) связи;

- каналы телеграфной связи;

- каналы факсимильной связи;

- каналы передачи данных;

- комбинированные каналы (IP) телефонной связи.

При этом следует отметить, что в настоящее время такое деление представляется весьма условным, так как при коммутации (соединении) проводной линии абонента к обслуживающей ее автоматической телефонной станции (АТС) передаваемый сигнал между оконечными, узловыми и центральными АТС, как правило, поступает в общие пучки местных и междугородных соединительных линий одностороннего или двухстороннего действия Васильченко А.И., Денисьева О.М., Жарков М.А. и др. Система телефонной сигнализации по общему каналу (система ОКС). - М.: Связь, 1980.: по двухпроводным физическим линиям или по одному выделенному сигнальному каналу (ВСК) (в системах передачи с частотным /ЧРК/ или с временным уплотнением каналов /ВРК/) (см. рис. 2).

В результате рассмотренного или цифрового уплотнения каналов связи в соединительных трактах циркулируют только дискретные сигналы связи, а также линейные и управляющие сигналы, передаваемые в индуктивном коде.

Таким образом, вид сигнала отражает назначение и тип приемопередающих устройств только на протяжении «последней мили» Термин заимствован из зарубежной печати. Он касается двухпроводной линии между телефонным аппаратом (ТА) и устройствами аналого-цифровых преобразователей. Информация в последней «миле» передается в аналоговой форме.. Существование «последней мили», а при применении радиотелефонных удлинителей «зоны радиоканала» Область пространства, ограниченная дальностью установления связи для беспроводных телефонных аппаратов (между стационарным и переносным блоком), а также ячейка действия сотового телефона. предоставляет возможность несанкционированного подключения к линии абонента.

Линейные и управляющие сигналы управляют сервисными функциями АТС - аппаратурой повременного учета (АПУ), предназначенной для автоматического учета продолжительности исходящей связи каждого абонента.

Кроме того, сервисными функциями цифровых АТС могут управлять сигналы тонального набора, путем формирования комбинаций двухтоновых звуковых колебаний. Этот метод получил название двухтонального многочастотного набора (dual-tone multifrecuency dialing - DTMF), который применяется в сетях связи с цифровыми автоматическими телефонными станциями (АТС) или используется в качестве сигналов управления коммутацией вторичных сетей связи.

Принцип формирования тональных посылок заключается в одновременной выработке комбинаций из двух определенных частот, закрепленных за той или иной цифрой номера вызываемого абонента (или сигналом служебной управляющей информации) (см. табл. 1).

Рис. 2. Принципы разделения (уплотнения) каналов связи: а) схема частотного разделения каналов; б) схема временного разделения каналов

Таблица 1. Таблица выработки сигналов DTMF

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29