Методы воспроизведения и обработки данных

Воспроизведение и обработка данных

Поскольку все сигналы имеют энергетическую, то есть мате­риальную, природу, то и данные — тоже объекты материальной природы. Данные всегда объективны. Их можно посмотреть, по­трогать, услышать. Что именно можно сделать с конкретными данными, зависит от их физической природы, но в любом слу­чае данные можно каким-то образом воспроизвести. Это выте­кает из определения данных как зарегистрированных сигналов. Если у нас есть средства, чтобы зафиксировать факт регистрации сигнала, значит, у нас непременно есть и средства для воспроиз­ведения данных, образовавшихся в момент такой регистрации.

Для обычного человека текст, который он видит в докумен­те, — это данные. Но для эксперта-криминалиста данными мо­жет быть текст, которого в документе нет (удален в результате подчистки). Разумеется, обычный наблюдатель и эксперт-кри­миналист получат в этом случае разную информацию из одного и того же документа. Это различие связано с тем, что они поль­зуются разными методами доступа к данным.

Для того чтобы данные стали информацией, обычно требу­ется не один, а множество взаимосвязанных методов. Вот при­мер для обычного текста, напечатанного темными буквами на светлом фоне.


1. Чтобы рассмотреть текст, наблюдатель должен обладать
методом зрения. Хотя зрение — это естественный метод,
присущий большинству людей, но не все люди им обла­
дают.

2. Необходимо достаточное освещение, то есть нужен ме­
тод для его обеспечения. Освещение — это физический
метод, основанный на использовании естественного или
искусственного света.

3. Необходимо знать азбуку (систему кодирования звуков)
того языка, на котором написан текст.

4. Надо знать язык, на котором написан текст.

5. Надо понимать термины и понятия, использованные в со­
общении.

Последние три метода — логические. Они связаны с мышле­нием человека и не доступны от рождения, а приобретаются в ре­зультате обучения. Кстати, обратим внимание на то, что если бы текст был напечатан черными буквами на черном фоне, то коли­чество методов в цепочке стало бы больше. К естественным и ло­гическим методам потребовалось бы добавить технические, на­пример, исследование текста в ультрафиолетовых лучах.

Группы методов воспроизведения и обработки данных

Естественные методы

Естественные методы воспроизведения данных присущи че­ловеку и другим организмам живой природы. Если мы говорим о человеке, то прежде всего к естественным методам относим все методы, основанные на его органах чувств (зрение, осяза­ние, обоняние, слух и вкус).

Вам, конечно, знакома разница между внимательным и невни­мательным наблюдением. И в том и в другом случае на сетчатке глаза образуются совершенно одинаковые данные, но информа­цию мы получаем разную. Это связано с тем, что при вниматель-


ном наблюдении мозг применяет более сложные методы обра­ботки данных.

Хороший пример того, как из одних и тех же данных образу­ется разная информация, представляют собой стереограммы. Их следует рассматривать так, чтобы левый и правый глаз фоку­сировались в разных точках рисунка. В этом случае мозг обра­батывает данные иным методом, и вместо регулярного узора мы можем наблюдать скрытое объемное изображение.

Кроме методов, основанных на органах чувств, человек об­ладает и другими методами обработки данных. К ним относит­ся, например, логическое мышление. Оно позволяет работать с данными, не имеющими объективных аналогов в материальном мире. К прочим естественным методам, присущим человеку и основанным на особенностях его мышления, можно отнести воображение, сравнение, сопоставление, анализ, прогнозиро­вание и другие.

■ .

 

Аппаратные методы

До последнего времени методы обработки данных можно было разделить на естественные и технические. Однако в связи с бурным развитием вычислительной техники в последние годы в классе технических методов четко выделились два направле­ния: аппаратные и программные методы, способные во многих случаях подменять или дополнять друг друга.

Аппаратные методы взаимодействия с данными используют в тех случаях, когда физическая природа данных не позволяет применять для их воспроизведения и обработки естественные методы, основанные на органах чувств. Простейший пример — радиосигналы и другие сигналы электромагнитной природы. Человек не имеет органов чувств для их регистрации и потому вынужден использовать аппаратные методы. С примерами та­ких методов вы знакомы: они представлены приборами, напри­мер, телеприемниками и радиоприемниками.

Аппаратные методы — это всегда устройства (приборы). Ши­роко известны такие устройства воспроизведения данных, как магнитофоны, видеомагнитофоны, телефоны, рентгеновские


аппараты, телескопы, микроскопы и многие другие. С точки зрения физики все эти устройства обладают разными принци­пами действия и выполняют разные функции. С точки зрения информатики эти устройства (приборы) выполняют общую функцию — преобразуют данные из формы, недоступной для ес­тественных методов человека, в форму, доступную для них.

В отдельных случаях данные должны проходить через доста­точно длинные цепочки преобразования аппаратными средствами, прежде чем станут доступны для восприятия человеком и из них образуется информация. Поскольку разные приборы выпускают­ся разными предприятиями, между различными устройствами возможны проблемы совместимости. Не всегда одни устройства могут обрабатывать данные, созданные другими приборами. В та­ких случаях применяют специальные устройства преобразова­ния данных, но уже говорят не о преобразовании формы данных, а о преобразовании их формата. Например, видеозапись, вы­полненную с помощью любительской видеокамеры, нельзя пе­редать по каналам телевизионного вещания без предваритель­ного преобразования. В таких случаях данные из формата, в ко­тором работают бытовые видеокамеры, преобразуют в формат, с которым работают профессиональные средства телевещания и видеотехники.

,.Программные методы

Широкое внедрение средств вычислительной техники по­зволяет автоматизировать обработку самых разных видов дан­ных с помощью компьютеров. Компьютер — это прибор особо­го типа, в котором одновременно сочетаются аппаратные и программные методы обработки и представления информации. Эти методы составляют предметную область информатики, и мы познакомимся с ними более подробно в последующих гла­вах, а сейчас приведем лишь несколько примеров того, как про­граммные методы влияют на содержание информации, пред­ставленной в данных.

Два изображения, представленные ниже, получены в ре­зультате обработки одних и тех же данных разными программ­ными средствами.


 

2x2 = 4

2x2 = 4

Эти данные различаются только форматированием, по-раз­ному выполненным компьютерной программой. Ниже представ­лен противоположный пример, когда данные, совпадающие с точностью до символа, в результате применения программного метода форматирования представляют противоположную ин­формацию.

казнить нельзя, ПОМИЛОВАТЬ

КАЗНИТЬ,

нельзя помиловать

1.1.3. Понятие информации

Научное определение информации дается достаточно про­сто, если предположить, что информация — это динамический (богатый действием, движением) объект, не существующий в природе сам по себе, а образующийся в ходе взаимодействия данных и методов. Он существует ровно столько, сколько длит­ся это взаимодействие, а все остальное время пребывает в виде

данных.

Информация это продукт взаимодействия данных и мето­дов, рассмотренный в контексте этого взаимодействия.

В этом определении ничего не говорится о форме, в которой представлены данные, а она может быть абсолютно любой. Если данные графические, а метод взаимодействия — наблюде­ние, то образуется визуальная информация. Если данные тек­стовые или речевые, а метод их потребления — чтение или про­слушивание, образуется текстовая информация. А могут ли тек­стовые данные быть графической информацией? Разумеется, да, если к ним применен не метод чтения, а метод наблюдения.

В нашем определении важным является пояснение «...рас­смотренный в контексте этого взаимодействия». Приведем примеры, почему это действительно важно. Известно, что кни­ги — это хранилища данных. Они предназначены для получе­ния информации методом чтения. Но если попробовать разные


книги на ощупь или на вкус, то тоже можно получить информа­цию. Такие методы позволят различить книги, выполненные в кожаных, картонных и бумажных переплетах. Разумеется, это не те методы, которые предполагались авторами книг, но они тоже дают информацию, хотя и не полную.

Известны примеры того, что не только текст или состав бума­ги письма, но и его запах может давать информацию об авторе. Пользуясь этим методом, можно отправлять в конверте даже чи­стый лист. Получателю он даст информацию о том, кто помнит и думает о нем. Возможно, в некоторых случаях она будет недосто­верной (ложной), но это все-таки будет информация.

Анализируя информационную ценность газет, журналов, те­лепередач, мы можем прийти к выводу, что она зависит как от данных, так и от методов, которыми выполняется их потребле­ние. Одно дело — внимательно просматривать телефильм, вслу­шиваясь в каждое слово, и совсем другое — смотреть его, одно­временно разговаривая по телефону.

Попробуйте проанализировать свое участие в учебных заня­тиях. Вы заметите, что фактор внимательности влияет на со­держание информации, полученной из данных, которые изла­гает преподаватель. Проявляя внимательность, мы расширяем возможности естественных методов, основанных на органах чувств, за счет методов логического мышления. Правда, при этом мы быстрее утомляемся и потому стараемся делать это как можно реже. Преподаватели об этом знают и применяют свои методы, позволяющие нам время от времени переключать, рас­сеивать, а потом вновь концентрировать внимание.

■ ' •■ ' . '

1.1.4. Понятие контекстного метода

и особенности информационного процесса

в вычислительной технике

' ■

В быту мы часто считаем, что книги, газеты, журналы, радио и телевидение — это источники информации. Если строго под­ходить с позиций информатики, то это не совсем так. Все это


источники данных. Станут ли данные информацией или нет и, если станут, то какой именно, зависит от того, какой метод бу­дет применен к их потреблению и в каких условиях это про­изойдет.

Тем не менее мы все-таки привыкли говорить не о передаче данных, а о передаче информации, не о преобразовании и шиф­ровании данных, а о преобразовании и шифровании информа­ции, а также об ее автоматической обработке с помощью ком­пьютеров. Нет ли здесь противоречия?

Такое противоречие действительно есть, но оно разрешается, если ввести понятие контекстного метода. Контекстным счита­ется тот метод, который является общепринятым для работы с данными определенного типа. Этот метод должен быть известен как создателю данных, так и потребителю информации.

Для иллюстраций (графических данных) контекстным явля­ется метод наблюдения, основанный на зрении. Для текстовых данных подразумевается контекстный метод чтения, основан­ный на зрении и знании языка и азбуки.

Есть свои особенности и у компьютерной информации. Для данных, представленных в числовой форме и хранящихся на магнитных носителях, контекстными являются аппаратные и программные методы вычислительной техники. Их еще называ­ют средствами информационных технологий.

В вычислительной технике информационный процесс проте­кает в ходе взаимодействий данных и методов. Однако он имеет особенность, связанную с тем, что некоторые этапы происходят автоматически, без участия человека. В ходе этих этапов данные взаимодействуют как с аппаратными (компьютерами и другими устройствами), так и с программными методами (компьютерны­ми программами). При этом важной особенностью компьютер­ных программ является их двойственная природа. С одной сторо­ны, они проявляют себя как методы, а с другой — как данные.

Компьютерные программы могут существовать в двух фазах: активной и пассивной. В активной фазе программа работает со­вместно с оборудованием, ее команды управляют процессором, который под их воздействием обрабатывает данные и взаимо-


действует с другим оборудованием. В пассивной фазе компью­терная программа ничем от данных не отличается. Ее точно так же можно хранить, транспортировать по каналам связи, вос­производить в виде печатного текста или экранного изображе­ния. Ее можно даже обрабатывать другими программами. Про­грамму, представленную как данные, можно редактировать, т.е. изменять ее содержание.

1.1.5. Свойства информации

Итак, информация является динамическим объектом, обра­зующимся в момент взаимодействия объективных данных и субъективных методов. Как и всякий объект, она обладает свой­ствами (объекты различимы по своим свойствам). Характерной особенностью информации, отличающей ее от других объектов природы и общества, является отмеченный выше дуализм: на свойства информации влияют как свойства данных, составляю­щих ее содержательную часть, так и свойства методов, взаимо­действующих с данными в ходе информационного процесса. По окончании процесса свойства информации переносятся на свойства новых данных, т.е. свойства методов могут переходить на свойства данных. Это очень важное обстоятельство. Необхо­димо помнить о том, что объективные и достоверные на первый взгляд данные могут таковыми не оказаться из-за того, что на отдельных этапах информационного процесса к ним были при­менены необъективные или неадекватные методы.

Адекватность информации

Под адекватностью понимают степень соответствия инфор­мации, полученной потребителем, тому, что автор вложил в ее содержание (т.е. в данные). Поскольку информация является продуктом взаимодействия данных и методов, то на ее свойства, в том числе и на адекватность, влияют как адекватность данных, так и адекватность методов.


Рассмотрим два примера.

1) II + II = IIII

2) II + II = IV

В первом случае мы имеем адекватные данные. Применив к ним естественный метод наблюдения и логический метод счета, мы получим адекватную информацию о том, что 2 + 2 = 4. Имен­но это и имел в виду автор.

Во втором случае данные не выглядят адекватными, и метод счета не позволит получить адекватную информацию. Однако если мы знаем правила записи римских цифр (обладаем адек­ватным методом), то мы все равно получим адекватную инфор­мацию о том, что II + II = IV, или (что то же самое) 2 + 2 = 4.

Адекватность информации иногда ошибочно путают с ее достоверностью. Это совершенно разные свойства. В литерату­ре и искусстве имеются такие понятия, как авторский вымысел и авторский домысел. Если произведение научной фантастики соответствует своему жанру и выполняет свои функции, то оно несет адекватную информацию, а вопрос о ее достоверности не поднимается.

 

Достоверность информации

Под достоверностью информации понимается ее соответ­ствие объективной реальности (как текущей, так и прошедшей) окружающего мира. На достоверность информации влияет как достоверность данных, так и адекватность методов, использо­ванных при ее получении.

Недостоверность информации может быть связана с тем, что данные изначально были подготовлены как ложные (например, оставление на месте преступления объектов с отпечатками паль­цев посторонних лиц) в результате модификации данных (удале­ние отпечатков пальцев с объекта) или в результате того, что данные трудно выделить на фоне регистрации посторонних сиг­налов (объект с отпечатками пальцев преступника несет много­численные отпечатки пальцев посторонних лиц).


Полнота информации

Под полнотой информации понимается ее достаточность для принятия решения. Она зависит как от полноты данных, так и от наличия необходимых методов. С понятием полноты данных сталкиваются все, кому приходится выполнять служеб­ные задания. Если исходные данные неполны, принять верное решение непросто. Однако бывают случаи, когда данные пол­ны, а верное решение мы все равно получить не можем. Это свидетельствует о том, что мы не располагаем какими-то мето­дами. И в том и в другом случае можно говорить, что необходи­мой информации недостаточно. То, что мы не можем расшиф­ровать данные, не значит, что они недоступны вообще. Нужно найти метод для их расшифровки.

Избыточность информации

Избыточность информации — это свойство, полезность ко­торого мы ощущаем очень часто. Нередко избыточность ин­формации человек чисто психологически воспринимает как ее качество, потому что она позволяет ему меньше напрягать свое внимание и меньше утомляться.

Обычный текст, напечатанный на русском языке, имеет из­быточность порядка 20—25%. Попробуйте отбросить каждую пятую букву, и вы увидите, что получить информацию из печат­ного текста все же можно, хотя читать его будет очень утоми­тельно. Нам нередко приходится иметь дело с небрежным руко­писным почерком. Избыточность информации, заключенной в тексте, оказывает добрую службу, позволяя догадываться о зна­чении неразборчивых символов.

Визуальная информация, которую мы получаем органами зрения, имеет очень большую избыточность — более 90%. Это означает, что, даже потеряв значительную часть визуальной ин­формации, мы все-таки можем понимать ее содержание, хотя и не без концентрации внимания. Люди, лишенные большой доли зрения, продолжают оставаться полноценными членами общества, но испытывают повышенное утомление.

Еще большую избыточность имеет видеоинформация (до 98— 99%). Эта избыточность позволяет нам рассеивать внимание,


что часто воспринимается как отдых при просмотре кинофиль­ма. Кстати, избыточность в мультипликационных фильмах на­много меньше, и потому они быстрее утомляют. Оптимальная продолжительность просмотра мультипликационного фильма в несколько раз меньше, чем художественного.

С избыточностью информации связаны и другие свойства. Чем выше избыточность данных, тем шире диапазон методов, с помощью которых из них можно получить адекватную инфор­мацию. Расшифровка шумерской клинописи не могла произой­ти до тех пор, пока в результате археологических раскопок не был накоплен достаточный объем (более 5000) глиняных табли­чек. Избыточность информации позволяет повышать ее досто­верность за счет применения специальных методов, в том числе и основанных на теории вероятностей и математической стати­стике. Общий принцип здесь такой: в результате отсева объем данных сокращается, но их достоверность увеличивается.

Особое значение избыточность информации имеет в информа­ционных технологиях, ориентированных на автоматическую обра­ботку данных. С одной стороны, это свойство рассматривается как негативное, потому что если информация занимает больший объем, чем могла бы, то это ведет к прямым затратам на ее хране­ние и, главное, на транспортировку. Можем рассмотреть две кар­тинки, полученные из Интернета. Они различаются по объему данных в 8 раз. Соответственно, затраты на прием и хранение пер­вой картинки в 8 раз больше. Если беглый просмотр — единствен­ный метод, который мы собираемся к ним применить, избыточ­ность информации бесполезна. В таких случаях ее уменьшают. Для этого есть специальные программные методы сжатия данных.

Всякое сокращение избыточности данных непременно влечет за собой сокращение диапазона возможных методов для их ис­пользования. В информационных технологиях вопрос избыточ­ности данных и достаточности методов — это всегда вопрос тонкого и непростого баланса. При изучении информатики мы постоянно будем заниматься вопросами создания, хранения, преобразования и транспортировки данных. Подбор и освоение необходимых для этого аппаратных и программных средств и


методов —одна из основных задач, решаемых информатикой. При этом основное внимание уделяется не просто решению за­дач, а методам наиболее эффективного их решения с минимальны­ми затратами материальных, финансовых и трудовых ресурсов.

Объективность и субъективность информации

Понятие объективности информации является относитель­ным, поскольку методы являются субъективными. Более объек­тивной принято считать ту информацию, в которую методы вно­сят меньший субъективный элемент. Так, например, принято считать, что в результате наблюдения фотоснимка объекта обра­зуется более объективная информация, чем в результате наблю­дения рисунка того же объекта, выполненного человеком.

Доступность информации

Доступность информации — это мера возможности полу­чить ту или иную информацию. На степень доступности ин­формации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсут­ствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов об­работки данных приводят к одинаковому результату: информа­ция оказывается недоступной. Отсутствие адекватных методов для работы с данными во многих случаях приводит к примене­нию неадекватных методов, в результате чего образуется непол­ная, неадекватная или недостоверная информация.

Актуальность информации

Актуальность — это степень соответствия информации теку­щему моменту времени. Нередко с актуальностью, как и с пол­нотой, связывают коммерческую ценность информации. Лица, не владеющие ключом (методом) для чтения данных, могут за­няться поиском ключа, поскольку алгоритм метода обычно до­ступен, но продолжительность этого поиска столь велика, что за время работы информация теряет актуальность и, соответ­ственно, связанную с ней практическую ценность.


ДАННЫЕ

Носители

Данные — это зарегистрированные сигналы. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспорти­роваться на носителях различных видов. Самым распростра­ненным носителем данных, хотя и не самым экономичным, по-видимому, является бумага. На бумаге данные регистрируются путем изменения оптических характеристик ее поверхности. Изменение оптических свойств (изменение коэффициента от­ражения поверхности в определенном диапазоне длин волн) ис­пользуется также в устройствах, осуществляющих запись лазер­ным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покры­тием (CD-ROM). В качестве носителей, использующих измене­ние магнитных свойств, можно назвать магнитные ленты и диски. Регистрация данных путем изменения химического состава по- верхностных веществ носителя широко используется в фотогра- фии. На биохимическом уровне происходит накопление и передача данных в живой природе.

Носители данных интересуют нас не сами по себе, а постоль­ку, поскольку свойства информации весьма тесно связаны со свой­ствами ее носителей. От этих свойств носителя нередко зависят такие свойства информации, как полнота, доступность и досто­верность. Так, например, мы можем рассчитывать на то, что в базе данных, размещаемой на компакт-диске, проще обеспечить полноту информации, чем в аналогичной по назначению базе данных, содержащейся на гибком магнитном диске, поскольку в первом случае плотность записи данных на единице длины до­рожки намного выше. Для обычного потребителя доступность информации в книге заметно выше, чем той же информации на компакт-диске, поскольку не все потребители обладают необхо­димым оборудованием. И наконец, известно, что визуальный эффект от просмотра слайда в проекторе намного больше, чем от просмотра аналогичной иллюстрации, напечатанной на бумаге, поскольку диапазон яркостных сигналов в проходящем свете на два-три порядка больше, чем в отраженном.

А


1.2.2. Операции

Обработка данных включает в себя множество различных операций. По мере развития научно-технического прогресса трудозатраты на обработку данных неуклонно возрастают. Это связано с постоянным увеличением объемов обрабатываемых данных, с научно-техническим прогрессом, а именно с быстры­ми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств хранения и доставки данных.

В структуре возможных операций с данными можно выде­лить следующие основные:

сбор данных — накопление данных с целью обеспечения дос­
таточной полноты информации для принятия решений;

формализация данных — приведение данных, поступающих
из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать
их сопоставимыми между собой, т.е. повысить уровень их
доступности;

фильтрация данных — отсеивание «лишних» данных, в кото­
рых нет необходимости для принятия решений; при этом дол­
жен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адек­
ватность данных должны возрастать;

сортировка данных — упорядочение данных по заданному
признаку с целью удобства использования; повышает дос­
тупность информации;

группировка данных — объединение данных по заданному
признаку для более удобного их использования; повышает
доступность информации;

архивация данных — организация хранения данных в удоб­
ной и легкодоступной форме; служит для снижения эконо­
мических затрат на хранение данных и повышает общую на­
дежность информационного процесса в целом;

защита данных — комплекс мер, направленных на предотв­
ращение утраты, воспроизведения и модификации данных;

 


 

транспортировка данных — прием и передача (доставка и по­
ставка) данных между удаленными участниками информа­
ционного процесса; при этом источник данных в информа­
тике принято называть сервером, а потребителя — клиентом;

преобразование данных — перевод данных из одной формы в
другую или из одной структуры в другую. Преобразование
данных часто связано с изменением типа носителя (види­
мое), например, книги можно хранить в обычной бумажной
форме, но можно использовать для этого и электронную
форму, и микрофотопленку. Необходимость в многократном
преобразовании данных возникает также при их транспор­
тировке (невидимое), особенно если она осуществляется
средствами, не предназначенными для транспортировки
этого вида данных. В качестве примера можно упомянуть,
что для транспортировки цифровых потоков данных по ка­
налам телефонных сетей (которые изначально были ориен­
тированы только на передачу аналоговых сигналов в узком
диапазоне частот) необходимо преобразование цифровых
данных в некое подобие звуковых сигналов, чем и занима­
ются специальные устройства — телефонные модемы.

Приведенный здесь список типовых операций с данными далеко не полон. Миллионы людей во всем мире занимаются созданием, обработкой, преобразованием и транспортировкой данных, и на каждом рабочем месте выполняются специфиче­ские операции, необходимые для управления социальными, эко­номическими, производственными, научными и культурными процессами. Полный список всех операций составить невоз­можно, да и не нужно. Сейчас нам важен другой вывод: работа с информацией может иметь огромную трудоемкость, и ее надо автоматизировать.

Для автоматизации работы с данными, относящимися к раз­личным типам, очень важно унифицировать форму их представ­ления, и для этого обычно используется прием кодирования. Ко­дирование — выражение данных одного типа через данные друго­го типа. Естественные человеческие языки — это не что иное, как


 


системы кодирования понятий для выражения мыслей посред­ством речи. К языкам близко примыкают азбуки (системы коди­рования компонентов языка с помощью графических символов).

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью дво­ичного кода можно кодировать текстовую информацию. Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов. Этого хватит, чтобы выразить различными комбина­циями восьми битов все символы английского и русского алфа­вита, как строчные, так и прописные, а также знаки препина­ния, символы основных арифметических действий и некоторые общепринятые специальные символы, например, символ §.

Для того чтобы весь мир одинаково кодировал текстовые данные, нужны единые таблицы кодирования, а это пока невоз­можно из-за противоречий между символами национальных алфавитов.

1.2.3. Основные структуры данных

Работа с большими наборами данных автоматизируется про­ще, когда данные упорядочены, т.е. образуют заданную структу­ру. Существует три основных типа структур данных: линейная, иерархическая и табличная. Их можно рассмотреть на примере обычной книги.

Если разобрать книгу на отдельные листы и перемешать их, книга потеряет свое назначение. Она по-прежнему будет пред­ставлять собой набор данных, но подобрать адекватный метод для получения из нее информации весьма непросто.

Если разобрать все листы книги в правильной последова­тельности, мы получим простейшую структуру данных — линей­ную. Такую книгу уже можно читать, хотя для поиска нужных данных ее придется прочитать подряд, начиная с самого начала, что не всегда удобно.

Для быстрого поиска данных существуют иерархические структуры. Так, например, книги разбивают на части, разделы,


главы, параграфы и т.п. Элементы структуры более низкого уровня входят в элементы структуры более высокого уровня: разделы состоят из глав, главы из параграфов.

Для больших массивов поиск данных в иерархической струк­туре намного проще, чем в линейной. Задачу упрощают еще и тем, что в большинстве книг есть вспомогательная перекрестная таблица, связывающая элементы иерархической структуры с элементами линейной структуры, т.е. связывающая разделы, гла­вы и параграфы с номерами страниц. Эта перекрестная таблица больше известна вам как «Содержание» или «Оглавление».

Приведем примеры различных структур данных.

Список студентов в группе — это линейная структура.

Расписание поездов — табличная структура.

Иерархические структуры:

I. Файловая система:


1.3. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

13.1 Состав вычислительной системы

■ • -

В конце XX — начале XXI в. мы наблюдаем новые тенден­ции гибкой автоматизации труда. Научно-технические дости­жения показали возможность автоматизации работ с данными за счет использования устройств не механического, а электрон­ного типа.

Совокупность устройств, предназначенных для автомати­ческой или автоматизированной обработки данных, называют вычислительной техникой. Конкретный набор взаимодействую­щих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка, называют вычисли­тельной системой. Центральным устройством вычислительных систем является компьютер.

В современном понимании компьютер — это универсаль­ный электронный прибор, предназначенный для автоматиза­ции создания, хранения, обработки, транспортировки и вос­произведения данных. Напомним, что это прибор особого типа, в котором сочетаются аппаратные и программные методы обра­ботки информации.

Аппаратное обеспечение. К аппаратному обеспечению отно­сятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигу­рацию. Современные компьютеры и вычислительные комплек­сы имеют блочно-модульную конструкцию — конфигурацию, необходимую для исполнения конкретных видов работ, кото­рую можно собирать из готовых узлов и блоков.

Программное обеспечение. Программы — это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютер­ной программы — управление аппаратными средствами.

Классификация программного обеспечения

• Базовый уровень. Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое ПО. Базовые программ­ные средства хранятся в специальных микросхемах, называе-


мых ПЗУ или ROM. Программы прописываются в процессе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуа­тации.

Системный уровень — переходный. Программы этого уровня
обеспечивают взаимодействие прочих программ компью­
терной системы с программами базового уровня и непосред­
ственно с аппаратным обеспечением, т.е. выполняют по­
среднические функции. Например, при подключении ново­
го устройства на системном уровне должна быть установле­
на программа, обеспечивающая для других программ взаи­
мосвязь с этим оборудованием (принтер, сканер, камера и
т.п.). Такие программы называются драйверами устройств,
они входят в состав системного программного обеспечения.

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаи­модействие с пользователем. Именно благодаря им он получает возможность вводить данные в вычислительную систему, управ­лять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них и зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.

Совокупность программного обеспечения системного уров­ня образует ядро операционной системы. Если компьютер ос­нащен операционной системой, то он уже подготовлен к уста­новлению программ более высоких уровней, к взаимодействию с оборудованием, а главное — к взаимодействию с пользовате­лем. Таким образом, наличие операционной системы — непре­менное условие для возможности работы человека с вычисли­тельной системой.

Служебный уровень. Программное обеспечение этого уровня
взаимодействует как с программами базового уровня, так и с
программами системного уровня. Основное назначение слу­
жебных программ (их также называют утилитами) состоит в
автоматизации работ по проверке, наладке и настройке ком­
пьютерной системы. Во многих случаях они используются
для расширения или улучшения функций системных про-


грамм. В разработке и эксплуатации служебных программ существует два альтернативных направления. В первом слу­чае служебные программы могут изменять потребительские свойства системных программ, делая их более удобными для практической работы. Во втором случае они предоставляют пользователю больше возможностей для персональной на­стройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.

Прикладной уровень. Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр этих заданий необычайно ши­рок — от производственных до творческих и развлекатель­но-обучающих.

-



/footer.php"; ?>