2. Табличный процессор MS Excel. Основные возможности интерфейса. Использование панели инструментов. Рабочие книги и рабочие листы. Выделение фрагментов таблицы и перемещение по таблице. Ввод инфы в таблицу и ее редактирование. Изменение размеров ячеек. Операции с фрагментами. Абсолютная, относительная и смешанная адресация.
Возможности EXCEL очень высоки. Обработка текста, управление базами данных- программа настолько мощна, что во многих случаях превосходит специализированные программы-редакторы или программы баз данных.Такое многообразие ф-ций может поначалу запутать, чем заставить применять на практике. Но по мере приобретения опыта начинаешь по достоинству ценить то, что границ возможностей EXCEL тяжело достичь. За 14-летнюю историю табличных расчётов с применением
ПК требования пользователей к подобным программам существенно изменились. В начале основной акцент в такой программе ставился на счётные ф-ции. Сегодня положение другое. Наряду с инженерными и бухгалтерскими расчетами организация и графическое изображение данных приобретают все возрастающее значение. Кроме того, многообразие ф-ций, предлагаемое такой расчетной и графической программой, не должно осложнять
работу пользователя. Программы для Windows создают для этого идеальные предпосылки. В последнее время многие как раз перешли на использование Windows в качестве своей пользовательской среды. Как следствие, многие фирмы, создающие программное обеспечение, начали предлагать большое количество программ под Windows. Окно EXCEL. Окно Excel содержит множество различных элементов.
Некоторые из них присущи всем программам в среде Windows, остальные есть только в окне Excel. Вся рабочая область окна Excel занята чистым рабочим листом(или таблицей),разделённым на отдельные ячейки. Столбцы озаглавлены буквами, строки – цифрами. Как и во многих других программах в среде Windows, вы можете представить рабочий лист в виде отдельного окна со своим собственным заголовком – это окно называется окном рабочей книги, так как в таком окне можно обрабатывать несколько рабочих листов. В окне Excel, как и в других программах под Windows, под заголовком окна находится строка меню. Чуть ниже находятся панели инструментов Стандартная и Форматирование. Кнопки на панели инструментов позволяют быстро и легко вызывать многие функции Excel. Рассмотрим процедуры обращения с рабочими документами.
С помощью программы Excel можно создавать самые различные документы. Раб.листы можно использовать для составления таблиц, вычисления статистических оценок, управления базой данных и составления диаграмм. Для каждого из этих приложений Excel может создать отдельный док-т, кот. сохраняется на диске в виде файла. Файл может содержать несколько взаимосвязанных раб.листов, образующих единый трехмерный док-т (блокнот,
рабочую папку). С помощью трехмерных док-тов пользователь получает прямой доступ одновременно к нескольким таблицам и диаграммам что повышает эффективность их обработки. Отдельные раб.листы одного докум-та расположены друг под другом. С помощью именного указателя (регистра имен), расположенного в нижней части экрана, можно переходить с одного листа на другой. На именном указателе находятся корешки рабочих листов, расположенные в порядке
возрастания номеров: Лист1, Лист2 и т.д. Щелчок мышью, например, по второму корешку вызывает появление рабочего листа Лист2. Корешок активного рабочего листа маркируется на именном указателе белым цветом. Сначала на указателе видны корешки первых шести рабочих листов. Слева от именного указателя расположены пиктограммы стрелок, с помощью которых можно изменять содержимое указателя, чтобы получить доступ к следующим листам документа.
Щелчок по пиктограмме с правой стрелкой сдвигает на единицу вправо диапазон (окно) видимости корешков рабочих листов. Щелчок по пиктограмме с левой стрелкой сдвигает этот диапазон на единицу влево. Стрелки с вертикальными штрихами позволяют перейти соответственно к первому и к последнему листам документа. Коррекция высоты строк и ширины столбцов. Прежде всего корректируемая строка или столбец таблицы должны быть промаркированы. Для этого необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши по номеру (координате) строки или столбца. В меню Format(Формат) находятся подменю Row(строка) и Column(столбец). При выборе одного из этих подменю открывается меню следующего уровня. В подменю Column вызовите директиву Width, тогда откроется диалоговое окно, в котором пользователь может указать ширину столбца. В качестве единицы измерения можно использовать один символ. Директива AutoFit Selection из меню Column автоматически корректирует ширину столбца в соответствии
с его содержимым. Коррекцию можно выполнить и с помощью манипулятора мыши. Для этого указатель мыши нужно установить на границу между номерами строк или адресами столбцов. При этом указатель мыши приобретает вид двунаправленной стрелки. Если нажать теперь левую кнопку мыши и, не отпуская ее,немного сдвинуть указатель мыши, то можно увидеть штриховую линию, которая показывает смещение границы строки.
Переместите эту линию в нужную позицию и отпустите кнопку мыши, тогда в таблице появится новая граница строки. Если дважды щелкнуть мышью по номеру строки (адресу столбца), то высота (ширина) этой строки (столбца) будет автоматически скорректирована по ее содержимому. ПОСТРОЕНИЕ ТАБЛИЦ Все данные таблицы записываются в так называемые ячейки, которые находятся на пересечении строк и столбцов таблицы. По умолчанию содержимое ячейки представляется программой
Excel в стандартном формате, который устанавливается при запуске программы. В программе Excel имеются контекстные меню, которые вызываются правой кнопкой мыши, когда промаркирована некоторая область таблицы. Эти меню содержат много директив обработки и форматирования таблиц. Директивы форматирования можно также вызвать на панели форматирования (вторая строка пиктографического меню), щелкнув мышью по соответствующей пиктограмме. Маркирование ячеек. Отдельные ячейки таблицы маркируются (выделяются) автоматически с помощью указателя ячеек. Чтобы перевести указатель в заданную ячейку, нужно щелкнуть по ней левой кнопкой мыши или использовать клавиши управления курсором. Для маркировки нескольких ячеек нужно щелкнуть в начале маркируемой области (левый верхний угол) и, удерживая кнопку мыши нажатой, перемещать манипулятор в конец области (правый нижний угол). Чтобы отменить маркировку области, можно просто щелкнуть по немаркированной ячейке.
Для маркирования нескольких ячеек с помощью клавиатуры необходимо установить указатель ячеек в начальную ячейку области, а затем, удерживая клавишу [Shift] нажатой, распространить маркировку на всю область с помощью клавиш управления курсором. Одна строка или столбец таблицы маркируются щелчком по номеру (адресу), который расположен в заголовке строки или столбца. Для маркирования нескольких строк или столбцов нужно щелкнуть по номеру первой строки (столбца), а
затем, удерживая кнопку мыши нажатой, переместить манипулятор в нужную позицию. Все ссылки в Excel делятся на относительные и абсолютные. Необход. введен. этих понятий связана с тем, что при копировании, перемещении, удалении, вставке ячеек, столбцов, строк могут меняться как адреса ячеек на которые имеются ссылки в формулах, так и адреса ячеек, которые содержат формулы с ссылками. По умолчанию для указания адресов ячеек примен. относительные
ссылки. Относительные ссылки предполагают что при расчете принимается во внимание расположение друг относительно друга той ячейки на которую делается ссылка, и той ячейки в которой эта ссылка находится (т.е. напр, на одну сторку выше и левее на один столбец). Иногда требуется ввести в ф-лу значен. из фиксированной ячейки, напр ,какая-нить константа. В этом случае используется абсолютная ссылка. Абсолютный адрес ячейки описывает ее точные координаты. Обознач. знаком $ перед буквой столбца или/и цифры строки. (напр. =$A4; =A$4; =$A$4;) Ввод абсолютной ссылки: 1) В режиме редактирования ф-л (F2 или дважды щелкнуть по ячейке) и вручную ввести $. 2) Нажимать F4 пока $ не будет в нужном месте. 3. Табличный процессор MS Excel. Обработка данных и расчеты в таблицах. Функции обработки данных. Построение диаграмм и графиков.
Возможность использ. формул и функций является одним из важнейших св-в программы обработки электронных таблиц. Это позволяет проводить статистический анализ числовых значений в таблице. Текст формулы, кот. вводится в ячейку таблицы, должен начинаться со знака равенства (=), чтобы Excel могла отличить формулу от текста. После знака равенства в ячейку записывается математическое выражение, содержащее аргументы, арифметические операции и функции.
В качества аргументов в формуле обычно используются числа и адреса ячеек. Для обозначения арифметических операций могут использоваться следующие символы: + (сложение); – (вычитание); * (умножение); / (деление). Формула может содержать ссылки на ячейки, кот. расположены на другом рабочем листе или в таблице другого файла. Однажды введенная ф-ла может быть в любое время модифицирована. Встроенный Менеджер формул помогает пользователю найти ошибку или неправильную ссылку в большой таблице.
Кроме этого, Excel позволяет работать со сложными формулами, содержащими несколько операций. Для наглядности можно включить текстовый режим, тогда программа Excel будет выводить в ячейку не результат вычисления формулы, а собственно формулу. Программа Excel интерпретирует вводимые данные либо как текст, либо как числовое значение. Для ввода ф-лы необход. ввести алгебраич. выраж-е, которому должен предшествовать знак равенства (=). Напр, в ячА1 – число 100, а в ячВ1 – число 20. Чтобы разделить первое число на второе и результат поместить в ячС1, в ячС1 следует ввести формулу (=А1/В1) и нажать [Enter]. Ввод формул можно упростить. После ввода знака равенства след. просто щелкнуть мышью по первой ячейке, затем ввести операцию деления и щелкнуть по второй ячейке. Чтобы начать редактировать содержимое ячейки, нужно сначала промаркировать эту ячейку.
На след. шаге необходимо включить режим редактирования, нажав клавишу [F2] или выполнив двойной щелчок мышью. В режиме редактирования в верхней части экрана (под строкой пиктографического меню) активизируется наборная строка, в которой видна сама формула, а не результат ее вычисления. ФУНКЦИИ Для выполнения табличных вычислений нужны формулы. Поскольку некоторые формулы и их комбинации встречаются очень часто, то
Excel предлагает более 400 заранее запрограммированных формул, которые называются функциями. Все ф-ции разделены по категориям, чтобы в них было проще ориентироваться. Встроенный Конструктор функций помогает на всех этапах работы правильно применять ф-ции. Он позволяет построить и вычислить большинство ф-ций за два шага. В программе имеется упорядоченный по алфавиту полный список всех ф-ций, в котором можно легко найти
ф-цию, если известно ее имя; иначе следует производить поиск по категориям. Многие ф-ции различаются очень незначительно, поэтому при поиске по категориям полезно воспользоваться краткими описаниями ф-ций, кот. предлагает Конструктор функций. Функция оперирует некоторыми данными, кот. наз. ее аргументами. Аргумент ф-ции может занимать одну ячейку или размещаться в целой группе ячеек.
Конструктор ф-ций оказывает помощь в задании любых типов аргументов. Промаркируйте ту ячейку, в кот. должен появиться результат вычислений. Затем щелчком по пиктограмме Конструктора функций (со значком fx) откройте диалоговое окно Конструктора. В левом поле этого окна перечислены категории функций, а в правом – функции, соответствующие выбранной категории. Для того чтобы увидеть все функции, след. щелкнуть мышью по опции All в поле категорий. Щелкните мышью по названию нужной ф-ции, тогда название функции появится в отдельной строке вместе с кратким описанием этой ф-ции. Здесь же указываются типы аргументов функции и их количество. Аргументы задаются на следующем шаге работы с Конструктором. Чтобы перейти к нему, щелкните по командной кнопке Next. На втором шаге в диалоговом окне Конструктора указываются аргументы функции.
Конструктор различает аргументы, которые должны учитываться обязательно, и необязательные (опциональные) аргументы. Чтобы задать аргумент ф-ции, нужно либо ввести его адрес с клавиатуры, либо в таблице промаркировать область, где он расположен. Тогда адрес аргумента функции появится в соответствующем поле диалогового окна Конструктора. При работе с Конструктором всегда можно вернуться к первому шагу, щелкнув по командной кнопке Back, и выбрать другую ф-цию. Если все аргументы ф-ции были указаны правильно, в правом верхнем
поле Value появляется результат вычисления этой функции, который будет помещен в таблицу. Щелкните по командной кнопке Finish, чтобы закрыть окно Конструктора функций. После этого в указанной ячейке таблицы появится результат вычислений, но ячейка останется маркированной. В наборной строке можно увидеть выбранную ф-цию вместе с соответствующими аргументами. Можно связать друг с другом произвольное число ф-ций.
Аргументами ф-ций м.б. числа, отдельные ячейки, группы ячеек и др. ф-ции. ПОСТРОЕНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ДИАГРАММ Графические диаграммы оживляют сухие колонки цифр в таблице. Красивая трехмерная диаграмма не только радует глаз, но и улучшает качество документа. Конструктор диаграмм является одним из наиболее мощных средств в Excel. Построение диаграммы с его помощью выполняется за несколько шагов. Конструктору указывается исходная область таблицы, тип диаграммы, используемые надписи и цвета. На основной панели имеется пиктограмма для вызова Конструктора диаграмм. Прежде чем строить диаграмму, необходимо закончить все работы в таблице, включая ее форматирование. Вызовите Конструктор диаграмм. Констр. Диагр. будет ожидать инфы о местонахождении диаграммы, поэтому указатель мыши приобретает форму пиктограммы
Конструктора. Вы должны сделать с помощью указателя мыши прямоугольник на свободном месте раб.листа, где будет размещена диаграмма. Для этого щелкните левой кнопкой мыши, а затем, не отпуская ее, отбуксируйте образовавшуюся после щелчка пунктирную рамке из верхнего левого угла прямоугольной области в правый нижний угол. Если диаграмму нужно построить на отдельном листе, то откройте в меню Insert подменю Chart и выберите в нем директиву As
New Лист. После этого Конструктор открывает диалоговое окно, в кот. за пять шагов нужно построить диаграмму. Но сначала нужно указать позицию, где находится таблица данных, на основе которой строится диаграмма. Для этого на первом шаге промаркируйте мышью свою таблицу, включая заголовки строк и столбцов. Чтобы выполнить два следующих шага, щелкните по командной кнопке Next и выберите из предложенных образцов тип и вид диаграммы соответственно.
На четвертом шаге Конструктор предлагает предварительный просмотр получившейся диаграммы. На последнем (пятом) шаге остается только задать имя диаграммы, ее легенду (т.е.соответствие между столбцами диаграммы и табличными данными), а также указать надписи на осях диаграммы. В заключении щелкните по командной кнопке Finish, и диаграмма появится в указанной области рабочего листа. 8. Система управления базами данных MS Access. Основные объекты MS Access: таблицы, отчеты, формы, запросы, модули, макросы. Пользовательский интерфейс MS Access. Таблица – Объект базы данных, в котором данные сохраняются в формате записей (строк) и полей (столбцов). Данные в отдельной таблице обычно относятся к определенной категории, например, сведения о сотрудниках или заказах. База данных состоит из одной или нескольких таблиц.
Таблица представляет собой набор данных, упорядоченных в виде строк и столбцов. Например, может потребоваться таблица authors, содержащая сведения об авторах. Каждый столбец таблицы будет содержать сведения определенного типа, такие как фамилию автора. Каждая строка будет содержать все сведения об определенном авторе: имя, фамилию, адрес и т.д. В базе данных может потребоваться несколько таблиц, каждая из которых предназначена для определенного
набора данных. Например, база данных pubs может содержать таблицы со сведениями об авторах, книгах и т.д. Использование отдельной таблицы для определенного набора данных позволяет исключить дублирование данных, хранить данные более эффективно и уменьшить количество ошибок при вводе данных. Таблицы являются основными компонентами при построении схем базы данных. Каждая таблица в схеме базы данных отображается в виде матрицы, что позволяет видеть все свойства,
определенные для каждого столбца таблицы. Для анализа данных или представления их определенным образом в печатном виде создайте отчет. Для простоты просмотра, ввода и изменения данных непосредственно в таблице создайте форму. При открытии формы Microsoft Access отбирает данные из одной или более таблиц и выводит их на экран с использованием макета, выбранного в мастере форм или созданного пользователем самостоятельно в режиме конструктора. Для поиска и вывода данных, удовлетворяющих заданным условиям, включая данные из нескольких таблиц, создайте запрос. Запрос также может обновлять или удалять несколько записей одновременно и выполнять стандартные или пользовательские вычисления с данными. Запрос – Требование на отбор данных, хранящихся в таблицах, или требование на выполнение определенных действий с данными. Запрос позволяет создать общий набор записей из данных, находящихся в разных таблицах, который будет служить источником данных для формы, отчета, или страницы доступа к данным.
С помощью запросов выполняются операции по извлечению, созданию, изменению или удалению данных в базе данных. Существуют два основных типа запросов. 1)Запросами на выборку называют запросы, выполняющие извлечение данных, предназначенных для отображения.2) Управляющими запросами называют сохраненные процедуры, выполняющие вставку, изменение или удаление данных. Модули представляют наборы описаний, инструкций и процедур, сохраненных под общим именем для организации
программ на языке Microsoft Visual Basic (Microsoft Visual Basic. Визуальная версия языка программирования высокого уровня Basic. Visual Basic был разработан специалистами корпорации Майкрософт для создания приложений на базе Microsoft Windows.). Существуют два основных типа модулей: модули класса (Модуль класса.
Модуль, содержащий описание нового объекта. Новый объект создается при появлении каждого экземпляра класса. Процедуры, определенные в этом модуле, становятся свойствами и методами объекта. Модули классов могут существовать независимо или связываться с формами и отчетами.) и стандартные модули (Стандартный модуль. Модуль, в который помещают процедуры Sub и Function, которые должны быть доступными для всех процедур в этой базе данных.). Модуль представляет набор описаний и процедур на языке Visual Basic для приложений, сохраненных в одном программном блоке. Макрос – Макрокоманда или набор макрокоманд, используемый для автоматического выполнения некоторых операций. Макрос представляет набор макрокоманд, который создается для автоматизации часто выполняемых задач. Группа макросов позволяет выполнить несколько задач одновременно.
Макросом называют набор из одной или более макрокоманд (Основной компонент макроса; замкнутая инструкция, самостоятельно или в комбинации с другими макрокомандами определяющая выполняемые в макросе действия. В других макроязыках макрокоманды иногда называют просто командами.), выполняющих определенные операции, такие как открытие форм или печать отчетов. Макросы могут быть полезны для автоматизации часто выполняемых задач. Например, при нажатии пользователем кнопки можно запустить макрос, который распечатает отчет 9.
Система управления базами данных MS Access. Создание таблиц в режиме таблиц, с помощью Конструктора таблиц и Мастера таблиц. Редактирование данных в таблицах. Изменение структуры таблиц в Режиме конструктора. Сортировка данных в таблицах. Установление связей между таблицами. Чтобы определить структуры новой таблицы, необходимо выяснить следующее: тип данных, которые будет
содержать таблица; какие столбцы потребуются в таблице и тип данных (и при необходимости размер) каждого столбца; в каких столбцах следует разрешить появление пустых значений; требуется ли использовать ограничения и, если да, то в каких местах; требуемые типы индексов, в каких местах они требуются, а также столбцы первичного и внешнего ключа. После выбора структуры таблицы пользователь может приступить к созданию таблицы и определению ее столбцов в схеме базы данных или в конструкторе таблиц. Можно также изменять вид таблицы в схеме базы данных, чтобы сделать видимой нужную информацию. После сохранения таблицы или схемы базы данных таблица будет создана в базе данных. Если точно известно, что требуется от таблицы, то лучше с самого начала определить все ее необходимые элементы, в том числе ограничения на данные и дополнительные свойства. Однако в некоторых случаях проще сначала создать основную таблицу и сохранить ее.
В дальнейшем можно будет занести в нее пробные данные и закончить разработку макета таблицы в схеме данных. Конструктор базы данных позволяет проверять различные макеты таблицы при работе с таблицами в схеме базы данных. Опытным путем можно определить, данные какого типа часто приходится вводить и запрашивать, а затем соответствующим образом изменить структуру таблицы. После изменения структуры таблицы в схеме базы данных или в конструкторе таблиц любые данные, сохраненные
в таблице, сохраняются по мере возможности. После завершения разработки структуры таблицы можно добавлять ограничения, индексы и любые дополнительные столбцы. Существуют следующие способы создания пустой таблицы для последующего ее заполнения собственными данными. 1) В мастере таблиц выберите поля для новой таблицы из различных образцов таблиц, таких как деловые контакты, личное имущество и т. п. 2) Создайте таблицу в режиме конструктора, который позволяет добавлять
поля, настроить отображение полей и обработку в них данных, а затем создайте первичный ключ. 3) Введите данные непосредственно в пустую таблицу. При сохранении таблицы Microsoft Access проанализирует данные и автоматически присвоит каждому полю соответствующий тип данных и формат. Существуют следующие способы создания таблиц на основе существующих данных. 1)Импорт или связывание данных из другой базы данных Microsoft Access или из файлов других программ. 2)Создание таблицы на основании данных из текущей таблицы при помощи запроса на создание таблицы. Напр, запросы на создание таблиц можно использовать для архивирования старых записей, резервного копирования таблиц, выбора групп записей для экспорта в другую базу данных или для использования в качестве основы для отчетов, отражающих данные в определенный момент времени. В таблице или запросе в режиме таблицы (Окно, в котором данные из таблицы, формы, запроса, представления
или сохраненной процедуры, выводятся в формате строк и столбцов. В режиме таблицы выполняется изменение значений полей, добавление или удаление данных и поиск данных) доступны все необходимые инструменты для работы с данными.В режиме конструктора можно создать новую таблицу либо добавить, удалить или настроить поля существующей таблицы. Общее поле связывает две таблицы таким образом, что
Microsoft Access может объединить данные из двух таблиц для просмотра, редактирования или печати. В одной таблице поле является полем первичного ключа, который был установлен в режиме конструктора. Это же поле существует в связанной таблице как поле внешнего ключа. 11. Система управления базами данных MS Access. Подготовка и заполнение форм с помощью Мастера форм. Корректировка форм в режиме Конструктора форм.
Форму можно создать тремя различными способами. При помощи мастера на основе одной или нескольких таблиц или запросов. Мастер задает подробные вопросы об источниках записей, полях, макете, требуемых форматах и создает форму на основании полученных ответов. 1) В окне базы данных (Окно базы данных. Окно, которое открывается при открытии базы данных Microsoft Access или проекта Microsoft Access. В окне базы данных выводятся ярлыки для создания новых объектов базы данных и открытия существующих объектов.) 2) нажмите кнопку Формы на панели Объекты. 3) Нажмите кнопку Создать на панели инструментов окна базы данных. 4) В диалоговом окне Новая форма выберите нужного мастера. Описание мастера появляется в левой части диалогового окна. 5) Выберите имя таблицы или другого источника записей, содержащего данные, на которых должна быть основана
форма. Примечание. Если в списке выбран «Мастер форм» или «Сводная таблица», то этот шаг не обязателен — источник записей для формы можно указать позднее. 6)Нажмите кнопку OK. 7)Следуйте инструкциям мастера. Созданную форму можно изменить в режиме конструктора (Окно, в котором отображается макет следующих объектов базы данных: таблицы, запросы, формы, отчеты, макросы и страницы доступа к данным.
В режиме конструктора пользователь создает новые объекты базы данных или изменяет макеты существующих.), сводной таблицы или сводной диаграммы. 12. Система управления базами данных MS Access. Формирование и вывод отчетов с использованием Мастера отчетов. Корректировка отчетов про помощи конструктора отчетов. Отчет можно создать тремя различными способами. При помощи автоотчета на основе таблицы или запроса.
Автоотчет служит для создания отчета, в котором выводятся все поля и записи базовой таблицы или запроса. 1) В окне базы данных нажмите кнопку Отчеты на панели Объекты. 2) Нажмите кнопку Создать на панели инструментов окна базы данных. 3)В диалоговом окне Новый отчет выберите одного из следующих мастеров. 4) Выберите таблицу или запрос, содержащие данные, на которых должен быть основан отчет.
5) Нажмите кнопку OK. Microsoft Access применяет последний автоформат, использовавшийся для создания отчета. Если до этого отчет с помощью мастера не создавался и не использовалась команда Автоформат в меню Формат, то будет применен стандартный автоформат. Имеется также возможность создать отчет с полями, размещенными в один столбец, базовым источником данных которого являются либо открытые таблица или запрос, либо таблица или запрос, выделенные в окне базы данных. Выберите команду Автоотчет в меню Вставка, или нажмите стрелку рядом с кнопкой Новый объект на панели инструментов, а затем выберите команду Автоотчет. Отчеты, созданные таким способом, не имеют заголовка и колонтитула или примечания и колонтитула. При помощи мастера на основе одной или нескольких таблиц или запросов. Мастер задает подробные вопросы об источниках записей, полях, макете, требуемых форматах и создает
отчет на основании полученных ответов. 1)В окне базы данных нажмите кнопку Отчеты на панели Объекты. 2)Нажмите кнопку Создать на панели инструментов окна базы данных. 3) В диалоговом окне Новый отчет выберите нужного мастера. Описание действий, выполняемых мастером, выводится в левой половине диалогового окна. 5) Выберите таблицу или запрос, содержащие данные, на которых должен быть основан отчет.
6) Нажмите кнопку OK. 7) Следуйте инструкциям мастера. Созданный отчет можно изменить в режиме конструктора. Вручную в режиме конструктора. Сначала создается базовый отчет, который затем изменяется в соответствии с требованиями в режиме конструктора. 1) В окне базы данных нажмите кнопку Отчеты на панели Объекты. 2) Нажмите кнопку Создать на панели инструментов окна базы данных.
3) В диалоговом окне Новый отчет выберите пункт Конструктор. 4) Выберите таблицу или запрос, содержащие данные, на которых должен быть основан отчет. (Если нужно создать свободный отчет, не выбирайте ничего из этого списка.) 5)Нажмите кнопку OK. Microsoft Access откроет отчет в режиме конструктора. 14. Общее понятие баз знаний. Системы управления базами знаний и экспертные системы.
База знаний (БЗ)– совокупность выраженных в явном виде знаний о предметной области, представленных в памяти ЭВМ и организованных так, чтобы иметь возможность их формального использования для проведения рассуждений и принятия решений. Механизм логического вывода (МВЛ) – подсистема, обеспечивающая согласованную обработку данных, имеющихся в системе или полученных в результате диалога с пользователем (или полученных от некоторой технической системы) для решения поставленных пользователем задач на основе знаний, хранящихся в БЗ. В итоге: выдвигаются и проверяются различные гипотезы; вырабатываются новые данные, а иногда и знания; формируются запросы на ввод новых данных; формируются решения, носящие рекомендательный или управляющий характер. Так как ЭС, в отличие от традиционных программ, предназначена для обработки знаний, то и МЛВ существенно отличается от алгоритмов, по которым происходит решение задач в прикладных пакетах. Существуют разные способы (модели) представления знаний в
БЗ ЭС и им соответствуют разные механизмы вывода. Но есть общие характеристики МЛВ. Одной из них является направление логического вывода: прямой (от посылок к цели) или обратный (от цели к данным). Прямой вывод является более общим, т.к. просматривается все пространство поиска решения и находятся все варианты, но и более длительным (часто недопустимо длительным). Обратный вывод – это механизм проверки гипотез. Но для его эффективной работы нужны средства решения
вопроса о приемлемых начальных гипотезах, потому что при большом количестве возможных гипотез обратный вывод будет работать не быстрее, чем прямой. По управлению поиском различают МЛВ с поиском вглубь и поиском в ширину. В первом случае вывод решения развивается по некоторой ветви дерева решений до тех пор, пока это возможно. Если обнаруженные при этом вершины не являются искомым решением, то происходит возврат на предыдущий уровень и просматривается следующая ветвь.
Во втором случае осуществляется последовательный просмотр всех ветвей дерева решений на один шаг в глубину до получения решения. Важной особенностью ЭС является возможность работы с неполной и неточной информацией, связанной с неполнотой и субъективностью данных. Для этого при разработке МЛВ используют методы теории вероятностей и математической статистики, теорию нечетких множеств. Средства разработки ЭС – это те инструментальные средства, которые используются для создания ЭС. Они делятся на четыре группы: системы программирования на языках высокого уровня (паскаль, си, бейсик и другие); системы программирования на языках представления знаний (пролог, лисп и другие ); инструментальные средства создания ЭС "оболочки" ЭС (SHELL – системы), GURU, EMYSIN Таким образом, базы знаний, или экспертные системы, представляют собой систему искусственного интеллекта, построенную на основе высококачественных специальных знании
о некоторой предметной области (полученных от экспертов – специалистов этой области). Другими словами, это некий аналог обычных баз данных, но содержащий информацию не в виде таблиц или записей с полями, а в виде утверждений о чем-либо, напр, "анальгин обладает болеутоляющим действием" или "зубная боль иногда сопровождается повышением температуры". Доступ к этой информации осуществляется не через команды поиска, а с помощью формулируемых на естественном
языке вопросов, например "может ли анальгин помочь при зубной боли?". Экспертные системы — один из немногих видов систем искусственного интеллекта – получили широкое распространение и нашли практическое применение. Существуют экспертные системы по военному делу, геологии, инженерному делу, информатике, космической технике, математике, медицине, метеорологии, промышленности, сельскому хозяйству, управлению, физике, химии, электронике, юриспруденции и т.д.
И только то, что экспертные системы остаются весьма сложными, дорогими, а главное, узкоспециализированными программами, сдерживает их еще более широкое распространение. От других программ экспертные системы отличаются по следующим признакам: 1) компетентность – в конкретной предметной области экспертная система должна достигать того же уровня, что и эксперты – люди, при этом она должна пользоваться теми же эвристическими приемами, также глубоко и широко отражать предметную область; 2) символьные рассуждения – знания, на которых основана экспертная система, представляют в символьном виде понятия реального мира, рассуждения также происходят в виде преобразований символьных наборов; 3) глубина – экспертиза должна решать глубокие, нетривиальные задачи, отличающиеся сложностью либо в плане сложности знаний, которые экспертная система использует, либо в плане их обилия, это не позволяет использовать полный перебор вариантов как метод решения задачи и
заставляет прибегать к эвристическим, творческим, неформальным методам; 4) самосознание – экспертная система должна включать в себя механизм объяснения того, каким образом она приходит к решению задачи. Экспертные системы создаются для решения разного рода проблем, но основные типы их деятельности можно сгруппировать в отдельные категории. Типичные категории способов применения экспертных систем 1.
Интерпретации (Описание ситуации по информации, покупающей отдатчиков) 2. Прогноз (Определение вероятных последствий заданных ситуаций) 3. Диагностика(Выявление причин неправильного функционирования системы по наблюдениям) 4. Проектирование (Построение конфигурации объектов при данных ограничениях) 5. Планирование (Определение последовательности действий) 6.
Наблюдение (Сравнение результатов действий с ожидаемыми результатами) 7. Отладка (Составление рецептов исправления неправильного функционирования системы) 8. Ремонт (Выполнение последовательности предписанных исправлений) 9. Обучение (Диагностика и исправление поведения обучаемого) 10. Управление (Управление поведением системы как целого)
Интерпретации напр, в медицине используют показания следящих систем (напр, значения температуры, пульса, кровяного давления), чтобы установить диагноз или тяжесть заболевания. ЭС, осуществляющие прогноз, определяют вероятные последствия заданных ситуаций. ЭС выполняют диагностирование, используя описания ситуаций, характеристики поведения или знания о конструкции компонентов, чтобы установить вероятные причины неправильно функционирования диагностируемой системы. ЭС, выполняющие проектирование, разрабатывают конфигурации объектов с учетом набора ограничений, присущих проблеме. ЭС, занятые планированием, проектируют действия; они определяют полную последовательность действий, прежде чем начнется их выполнение. ЭС, выполняющие наблюдение, сравнивают действительное поведение с ожидаемым поведением системы. ЭС, выполняющие обучение, подвергают диагностике, «отладке» и исправлению (коррекции) поведение обучаемого. Экспертные системы, осуществляющие управление, адаптивно руководят
поведением системы в целом. Вообще же инструментальные средства создания экспертных систем (ЭС) классифицируют следующим образом: • символьные языки программирования, ориентированные на создание ЭС и систем искусственного интеллекта (например, LISP, INTERLISP); •языки инженерии знаний, т.е. языки высокого уровня, ориентированные на построение ЭС (например, ОPS-5, Пролог); • системы, автоматизирующие разработку (проектирование)
ЭС (например, КЕЕ, АRТ, АGЕ, ТIММ); их часто называют окружением для разработки систем искусственного интеллекта, ориентированных па знания; • оболочки ЭС (или пустые ЭС) – ЭС, не содержащие знаний ни о какой проблемной области (например, ЭКСПЕРТИЗА, ЕМYСIN, ЭКО, ЭКСПЕРТ). 16. Назначение и возможности технологии мультимедиа. Компоненты мультимедиа: текст, графика, звук, анимация, видео.
Мультимедиа – это интерактивные системы, обеспечивающие работу с неподвижными изображениями и движущимся видео, анимированной компьютерной графикой и текстом, речью и высококачественным звуком. Появление систем мультимедиа, безусловно, производит революционные изменения в таких областях, как образование, компьютерный тренинг, во многих сферах профессиональной деятельности, науки, искусства, в компьютерных играх и т.д. Появление систем мультимедиа подготовлено как с требованиями практики, так и с развитием теории. Однако, резкий рывок в этом направлении, произошедший в этом направлении за последние несколько лет, обеспечен прежде всего развитием технических и системных средств. Это и прогресс в развитии ПЭВМ: резко возросшие объем памяти, быстродействие, графические возможности, характеристики внешней памяти, и достижения в области видеотехники, лазерных дисков – аналоговых и CD-ROM, а также их массовое внедрение. Важную роль сыграла так же разработка методов быстрого и эффективного
сжатия / развертки данных. Современный мультимедиа–ПК в полном “вооружении” напоминает домашний стереофонический Hi–Fi комплекс, объединенный с дисплеем–телевизором. Он укомплектован активными стереофоническими колонками, микрофоном и дисководом для оптических компакт–дисков CD–ROM (CD — Compact Disc, компакт–диск; ROM — Read only Memory, память только для считывания). Кроме того, внутри компьютера укрыто новое для
ПК устройство – аудиоадаптер, позволивший перейти к прослушиванию чистых стереофонических звуков через акустические колонки с встроенными усилителями. ВИДЕО При смешении сигналов основные проблемы возникают с видео–изображением. Различные ТВ–стандарты, существующие в мире (NTSC, PAL, SECAM), применение разных мониторов и видеоконтроллеров диктует разнообразие подходов в разрешении
возникающих проблем. Однако в любом случае требуется синхронизация двух изображений, для чего служит устройство генлок (genlock). С его помощью на экране монитора могут быть совмещены изображение, сгенерированное компьютером (анимированная или неподвижная графика, текст, титры), и “живое” видео. Если добавить еще одно устройство — кодер (encoder), компьютерное изображение может быть преобразовано в форму ТВ–сигнала и записано на видеопленку. "Настольные видео–студии”, являющиеся одним из примеров применения систем мультимедиа, позволяют готовить совмещенные видео–компьютерные клипы, титры для видеофильмов, помогают при монтаже кинофильмов. С помощью методов сжатия / развертки данных можно сжимать информацию перед записью на внешнее устройство, а затем считывать и разворачивать в реальном режиме времени при выводе на экран. Так, для движущихся видео–изображений существующие адаптивные разностные алгоритмы могут сжимать данные
с коэффициентом порядка 100:1— 160:1, что позволяет разместить на CD–ROM около часа полноценного озвученного видео. Работа этих алгоритмов основана на том, что обычно последующий кадр отличается от предыдущего лишь некоторыми деталями, поэтому, взяв какой–то кадр за базовый, для следующих можно хранить только относительные изменения. При значительных изменениях кадра, например, при монтажной склейке, наезде или панорамировании камеры,
автоматически выбирается новый базовый кадр. Для статических изображений коэффициент сжатия, естественно, ниже — порядка 20–30:1. Для аудиоданных применяют свои методы компрессии. Разностные алгоритмы сжатия применимы не только к видео–изображениям, но и к компьютерной графике, что дает возможность применять на обычных персональных компьютерах новый для них вид анимации, а именно покадровую запись рисованных мультфильмов большой продолжительности.
Эти мультфильмы могут хранится на диске, а при воспроизведении считываться, распаковываться и выдаваться на экран в реальном времени, обеспечивая те же необходимые для плавного изображения 25–30 кадров в секунду. При использовании специальных видео–адаптеров (видеобластеров) мультимедиа–ПК становятся центром бытовой видео–системы, конкурирующей с самым совершенным телевизором. Новейшие видеоадаптеры имеют средства связи с источниками телевизионных сигналов и встроенные системы захвата кадра (компрессии / декомпрессии видеосигналов) в реальном масштабе времени, т.е. практически мгновенно. Видеоадаптеры имеют быструю видеопамять от 2 до 4 Мбайт и специальные графические ускорители процессоры. Это позволяет получать до 30–50 кадров в секунду и обеспечить вывод подвижных полноэкранных изображений. АУДИО Звук – это колебательное движение частиц упругой среды, кот.распостраняется в газах, жидкостях
и упругих телах. Любой мультимедиа–ПК имеет в своем составе плату–аудиоадаптер. Для чего она нужна? С легкой руки фирмы Creative Labs (Сингапур), назвавшей свои первые аудиоадаптеры звонким словом Sound Blaster, эти устройства часто именуются “саундбластерами”. Аудиоадаптер дал компьютеру не только стереофоническое звучание, но и возможность записи на внешние носители звуковых сигналов. Аудиоадаптер имеет аналого–цифровой преобразователь (АЦП), периодически
определяющий уровень звукового сигнала и превращающий этот отсчет в цифровой код. Он и записывается на внешний носитель уже как цифровой сигнал. Цифровые выборки реального звукового сигнала хранятся в памяти компьютера (например, в виде WAV–файлов). Считанный с диска цифровой сигнал подается на цифро–аналоговый преобразователь (ЦАП), который преобразует цифровые сигналы в аналоговые. После фильтрации их можно усилить и подать на акустические
колонки для воспроизведения. Важными параметрами аудиоадаптера являются частота квантования звуковых сигналов и разрядность квантования. Частоты квантования показывают, сколько раз в секунду берутся выборки сигнала для преобразования в цифровой код. Обычно они лежат в пределах от 4–5 КГц до 45–48 КГц. В новейшие звуковые карты входит цифровой сигнальный процессор DSP (Digital Signal Processor) или расширенный сигнальный процессор ASP (Advanced Signal Processor). Они используют совершенные алгоритмы для цифровой компрессии и декомпрессии звуковых сигналов, для расширения базы стереозвука, создания эха и обеспечения объемного (квадрофонического) звучания. Программа поддержки ASP QSound поставляется бесплатно фирмой Intel на CD-ROM “Software Developer CD”. Важно отметить, что процессор ASP используется при обычных двухканальных стереофонических записи и воспроизведении звука.
Его применение не загружает акустические тракты мультимедиа компьютеров. Граберы – спец.программы кот.переводят музыку с СД на комп. Битрейт – это скорость звукового потока (измер. В кбит/с). Тэги – там записывается инфа об исполнителе, названии песни, название альбома. 18. Компоненты сети. Аппаратная часть. Программная часть.
Понятие о технологии клиент/сервер. Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы. Компьютерная сеть – совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям обработки данных.
Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Глобальная компьютерная сеть объединяет абонентов в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи, систем спутниковой связи. Глобальная компьютерная сеть позволяет решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.
Региональная компьютерная сеть связывает абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Локальная компьютерная сеть объединяет абонентов одного предприятия, фирмы, банка, офиса и т.д. Любая коммуникационная сеть должна включать следующие основные компоненты: передатчик, средства передачи, приемник. Характеристики коммуникационной сети: Скорость передачи данных по каналу связи измеряется количеством битов информации, передаваемых за сек (бит/с).Часто используется единица измерения скорости – бод. Бод – число изменений состояний среды передачи в сек. Так как каждое изменение состояния может соответствовать нескольким битам данных, то реальная скорость в бит/с может быть больше скорости в бодах. Скорость передачи данных зависит от типа и качества канала связи, типа используемых модемов, способа синхронизации передачи данных.
Более удобной характеристикой канала является его пропускная способность, которая оценивает количество знаков, передаваемых по каналу за сек. При этом в состав сообщения включаются и все служебные символы. Теоретически пропускная способность определяется скоростью передачи данных. Реальная пропускная способность зависит от способа передачи, качества канала связи, условий его эксплуатации, структуры сообщений. Единица измерения пропускной способности канала связи – знак/с.
Существенной характеристикой коммуникационной системы любой сети является достоверность передаваемой информации. Достоверность передачи информации оценивают как отношение количества ошибочно переданных знаков к общему числу переданных знаков. Требуемый уровень достоверности должны обеспечивать как аппаратура, так и канал связи. Единица измерения достоверности передачи – количество ошибок на знак (ошибок/знак). Допускается 1 ошибка на 1 млн. переданных знаков или на 10 млн. переданных знаков.
Наконец, надежность коммуникационной системы определяется либо доле времени исправного состояния в общем времени работы, либо средним временем безотказной работы. Единица измерения надежности – среднее время безотказной работы – час. Для компьютерной сети среднее время безотказной работы должно быть достаточно большим и составлять, как минимум, несколько часов. Управление такими сложным, использующим многочисленную аппаратуру, процессом, как передача и обработка данных в сети, требует формализации и стандартизации процедур выделения и освобождения ресурсов компьютера и системы телекоммуникации; установления и разъединения соединений; контроля правильности передачи; исправления ошибок и др. указанные задачи решаются с помощью системы протоколов, регламентирующих стандартизованные процедуры взаимодействия элементов сети при установлении связи и передаче данных. Протокол – это набор правил и методов взаимодействия объектов сети, охватывающий
основные процедуры, алгоритмы и форматы взаимодействия, обеспечивающие корректность согласования, преобразования и передачи данных в сети. Реализацией протокольных процедур обычно управляют специальные программы, реже аппаратные средства. Протоколы для сети – то же самое, что язык для людей. Используя разные языки, люди не могут понимать друг друга также и сети, использующие разные протоколы. Но и внутри сети протоколы обеспечивают разные варианты обращения с информацией, разные виды сервиса
при работе с ней. От эффективности этих сервисов, их надежности, простоты, удобства и распространенности зависит то, насколько эффективна и удобна вообще работа человека в сети. Международной организацией по стандартизации разработана система стандартных протоколов, получившая название модели открытой системы взаимодействия (Open System Interconnection – OSI), часто называемая также эталонной семиуровневой логической моделью открытых
систем. Открытая система – это система, доступная для взаимодействия с другими системами в соответствии с принятыми стандартами. Эта система протоколов базируется на технологии «разделяй и властвуй», то есть на разделении всех процедур взаимодействия на отдельные мелкие функциональные уровни, для каждого из которых легче создавать стандартные алгоритмы их построения. Модель OSI представляет собой самые общие рекомендации для построения стандартов совместимых сетевых прикладных пакетов. Она также служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования, то есть эти рекомендации должны быть реализованы как в аппаратуре, так и в программных средствах сетей. В настоящее время модель OSI является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. Она регламентирует общие функции, а не специальные решения, поэтому реальные сети имеют достаточно пространства для маневра. Сетевое программное обеспечение
Программное обеспечение информационно-вычислительной сети обеспечивает координацию работы всех абонентов сети, организацию коллективного доступа к ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение ресурсов с целью повышения эффективности обработки информации, проведения технического обслуживания и контроль работоспособности сетевых устройств. Сетевое программное обеспечение включает общее ПО; системное ПО; специальное ПО. Общее ПО образуется из компонентов базового
ПО отдельных компьютеров, входящих в состав сети и включает в себя операционную систему, системы автоматизации программирования и системы технического обслуживания. Системное ПО представляет собой комплекс программных средств, поддерживающих и координирующих взаимодействие всех ресурсов сети как единой системы. Специальное ПО предназначена для максимального удовлетворения пользователей программами часто решаемых задач и,
соответственно, содержит прикладные программы пользователя, ориентированные на специфику его предметной области. Особая роль в программном обеспечении отводится операционным системам: они имеются как в составе общего ПО (операционные системы отдельных компьютеров), так и в составе системного ПО (сетевая ОС, устанавливаемая на сервере или на одном из компьютеров одноранговой сети). Сетевая ОС включает в себя набор управляющих и обслуживающих программ, обеспечивающих: координацию работы всех элементов сети; оперативное распределение ресурсов по элементам сети; распределение потоков заданий между узлами сети; установление последовательности решения задач и обеспечение их общесетевыми ресурсами; контроль работоспособности элементов сети и обеспечение достоверности входной и выходной информации; защиту данных и вычислительных ресурсов от несанкционированного доступа; выдачу справок об использовании информационных, программных и технических ресурсов сети.
19. Локальные вычислительные сети. Принцип построения. Одноранговые сети и сети с выделенным сервером. Топология локальных сетей. Основное назначение любой компьютерной сети – предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям. С этой точки зрения локальную компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и клиентов. Локальные компьютерные сети (или локальные вычислительные сети
— ЛВС) действуют на протяженности от нескольких метров до нескольких километров. Обычно они охватывают компьютеры одной организации или предприятия и не выходят за пределы одного здания. Сервер – компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети.
Сервер – источник ресурсов сети. Клиент – персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Он может функционировать как в сетевом, так и в локальном режиме, оснащен собственной операционной системой, обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач. Особое внимание следует уделить одному из типов серверов – файловому серверу (File Server). Его принято сокращенно называть файл-сервером. Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает их доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте (стримерами). Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает доступ пользователей сети к расположенным на нем данным. Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменения
данных различными пользователями, передачу данных. Для многих задач использование одного файл-сервера оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтения файла, поиск информации в базе данных и так далее.
Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. Для подобных систем приняты термины – системы клиент-сервер или архитектура клиент-сервер. Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных сетях, так и в сети
с выделенным сервером. Одноранговая сеть В такой сети нет единого центра управления взаимодействием входящих в нее компьютеров и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем компьютерам. Каждый компьютер может выполнять функции как клиента, так и сервера. Он может обслуживать запросы от других компьютеров и направлять запросы на обслуживание в сеть. Пользователю в сети доступны все устройства, подключенные к другим компьютерам (диски, принтеры). Достоинства одноранговых сетей: низкая стоимость и высокая надежность. Недостатки одноранговых сетей: Зависимость эффективности работы сети от количества подключенных компьютеров. Сложность управления сетью. Сложность обеспечения защиты информации. Трудности обновления и изменения программного обеспечения компьютеров.
Сеть с выделенным сервером В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми клиентами, управления взаимодействием между клиентами и ряд других сервисных функций. Взаимодействие между клиентами в сети, как правило, осуществляется через сервер, но возможен и обмен между клиентами, минуя файл-сервер. Для этого можно использовать программу NetLink. После запуска программы можно передавать файлы с диска
одного компьютера на диск другого. Достоинства сети с выделенным сервером: Надежность системы защиты информации. Высокое быстродействие. Отсутствие ограничений на число компьютеров. Простота управления по сравнению с одноранговыми сетями. Недостатки: Высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер. Зависимость быстродействия от сервера. Меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.
Среда передачи Идеальная передающая среда для компьютерной сети – оптоволоконный кабель. Он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения. Скорость передачи данных по оптоволоконному кабелю более 50 Мбит/с. Используются также коаксиальные кабели, для которых скорость передачи данных составляет 10-50 Мбит/с, и телефонные кабели (0,25-1 Мбит/с). Основные топологии локальной сети Компьютеры, входящие в локальную сеть, могут быть расположены самым случайным образом на территории, где создается сеть. Для управления сетью небезразлично, как расположены абоненты сети. Поэтому имеет смысл говорить о топологии локальной сети. Топология локальной сети – это обобщенная схема соединения узлов сети. Топологии сети могут быть самыми разными, но для локальной сети типичными являются всего три: кольцевая,
шинная и звездообразная. Иногда для упрощения используют термины – кольцо, шина, звезда. Любую компьютерную сеть можно рассматривать как соединение узлов. Узел – любой устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети. Кольцевая топология Кольцевая топология предусматривает соединение узлов сети замкнутой кривой – кабелем передающей среды. Выход одного узла соединяется со входом другого.
Информация по кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения. Кольцевая топология является идеальной для сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. В ней отсутствует центральный узел, что повышает надежность сети. Ретрансляция информации позволяет использовать любые типы кабеля.
Недостатки: последовательность обслуживания узлов сети снижает быстродействие, а выход из строя одного из узлов нарушает целостность кольца и требует принятия мер для сохранения тракта передачи информации. Шинная топология Шинная топология – одна из наиболее распространенных. Она связана с использованием коаксиального кабеля. Данные от предающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Компьютеры в сети обслуживаются параллельно. Это обеспечивает высокое быстродействие. Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к любым системам. Сеть устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.
Звездообразная топология Звездообразная топология базируется на концепции центрального узла, к которому подключаются периферийные узлы. Каждый периферийный узел имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети. Звездообразная топология значительно упрощает взаимодействие узлов локальной сети друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые адаптеры.
Но работоспособность при такой топологии целиком зависит от центрального узла. В реальных компьютерных сетях могут использоваться более сложные топологии, представляющие собой в некоторых случаях сочетание рассмотренных. Методы доступа к передающей среде Передающая среда является общим ресурсом для всех узлов сети. Чтобы получить возможность доступа к этому ресурсу из узла сети, необходимы специальные механизмы –
методы доступа. Метод доступа к передающей среде – метод, обеспечивающий выполнение совокупности правил, по которым узлы сети получают доступ к ресурсу. Существует два основных класса методов доступа: детерминированные и недетерминированные. При детерминированных методах доступа передающая среда распределяется между узлами с помощью специального механизма управления, гарантирующего передачу данных узла в течение некоторого, достаточно малого интервала времени. Наиболее распространенными детерминированными методами доступа являются метод опроса и метод передачи права. Метод опроса используется преимущественно в сетях звездообразной топологии. Происходит опрос клиентов на предмет необходимости доступа. Метод передачи права применяется в сетях с кольцевой топологией. Он основан на передаче по сети специального сообщения – маркера. Маркер – служебное сообщение определенного формата, в котором абоненты сети могут помещать свои информационные
пакеты. Маркер циркулирует по кольцу, и любой узел, имеющий данные для передачи, помещает их в своеобразный маркер, устанавливает признак занятости маркера и передает его по кольцу. Узел, которому было адресовано сообщение, принимает его, устанавливает признак подтверждения приема информации и отправляет маркер в кольцо. Передающий узел, получив подтверждение, освобождает маркер и отправляет его в сеть. Существуют методы доступа, использующие несколько маркеров.
Недетерминированные – случайные методы доступа, которые предусматривают конкуренцию всех узлов сети за право передачи. Возможны одновременные попытки со стороны нескольких узлов. В следствие этого часто возникают конфликты. Поэтому случайный метод доступа часто называют методом состязаний. Сокращение числа конфликтных ситуаций обеспечивается путем предварительного прослушивания моноканала для выявления его занятости клиентским компьютером, желающим передать данные.
Если канал занят, компьютер возобновляет свою попытку передачи данных через небольшой интервал времени. Если все же передачу данных в моноканале начнут одновременно два компьютера, то данные исказятся. Оба конфликтующих компьютера будут вынуждены передать свои данные повторно. Метод состязаний может быть рекомендован для использования в сетях с небольшим количеством компьютеров. Следует отметить, что топология сети, метод доступа к передающей среде и методы передачи тесным образом связаны друг с другом. Определяющим компонентом является топология сети. Назначение локальной сети Разработка коллективных проектов. Реализация НИТ в системах управления. Повышение качества обучения и внедрение НИТ обучения. Объединение локальных сетей В самом простом варианте объединение локальных сетей необходимо для расширения сети в целом, но технические возможности сети исчерпаны, новых абонентов подключить к
ней нельзя. Можно только создать одну локальную сеть и объединить ее с уже существующей. Способы объединения локальных сетей Самый простой вариант объединения локальных сетей – объединение одинаковых сетей в пределах ограниченного пространства. В пределах допустимой длины сетевого кабеля строится отрезок сети – сетевой сегмент. Для объединения сегментов используют мосты. Мост – устройство, соединяющее две сети, использующее одинаковые
методы передачи данных. Для сети персональных компьютеров мост – отдельный компьютер со специальным программным обеспечением и дополнительной аппаратурой. Мост может соединять сети разных топологий, но работающих под управлением одинаковых сетевых операционных систем. Мосты могут быть локальные и удаленные. Локальные мосты соединяют сети, расположенные на ограниченной территории в приделах уже существующей системы. Удаленные мосты соединяют сети, разнесенные территориально,
с использованием внешних каналов связи и модемов. Сеть со сложной конфигурацией, представляющая собой соединение нескольких сетей, нуждается в специальном устройстве. Задача этого устройства – отправить сообщение адресату в нужную сеть. Называется такое устройство маршрутизатором. Маршрутизатор, или роутер – устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Маршрутизатор выполняет свои функции на сетевом уровне, поэтому он зависит от протоколов обмена данными, но не зависит от типа сети. С помощью двух адресов – адреса сети и адреса узла маршрутизатор однозначно выбирает абонента сети. Маршрутизатор также может выбрать наилучший путь для передачи сообщения абоненту сети, фильтрует информацию, проходящую через него, направляя в одну из сетей только ту информацию, которая ей адресована. Маршрутизатор обеспечивает баланс нагрузки в сети, перенаправляя потоки сообщений по
свободным каналам связи. Для объединения локальных сетей, работающих по существенно отличающимся друг от друга протоколам, предусмотрены специальные устройства – шлюзы. Шлюз устройство, позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями, использующими разные протоколы взаимодействия. Обычно шлюз выполняет преобразование между двумя протоколами. С помощью шлюзов можно подключить локальную сеть к головному компьютеру, а также локальную сеть подключить
к глобальной. Мосты, маршрутизаторы и даже шлюзы конструктивно выполняются в виде плат, которые устанавливаются в компьютерах. Функции свои они могут выполнять как в режиме полного выделения функций, так и в режиме совмещения их с функциями рабочего компьютера сети. 21. Подключение к удаленным компьютерным сетям. Модем. Подключение к Интернету Для работы в Интернете необходимо:
Физически подключить компьютер к одному из узлов Всемирной сети. Получить IP-адрес на постоянной или временной основе. Установить и настроить программное обеспечение – программы-клиенты тех служб Интернета, услугами которых предполагается пользоваться. Организации, предоставляющие возможности подключения к своему узлу и выделяющие IP-адреса, называются поставщиками услуг Интернета (сервис-провайдеры). Физическое подключение может быть выделенным или коммутируемым. Для выделенного соединения необходимо проложить новую или арендовать готовую физическую линию связи (кабельную, оптоволоконную, радиоканал, спутниковый канал и т.п.). Такое подключение используют организации и предприятия.
В противоположность выделенному соединению коммутируемое соединение – временное. Оно не требует специальной линии связи и может быть осуществлено, например, по телефонной линии. Коммутацию (подключение) выполняет телефонная станция (АТС) по сигналам, выданным в момент набор телефонного номера. Для телефонных линий связи характерна низкая пропускная способность. В зависимости от того, какое оборудование использовано на
АТС по пути следования сигнала, различают аналоговые и цифровые телефонные линии. Для аналоговых линий пропускная способность составляет немногим боле 30 Кбит/с. Пропускная способность цифровых телефонных линий составляет 60-120 Кбит/с. МОДЕМ [от англ. mo(dulator) и dem(odulator], устройство для обмена информацией между компьютерами, которое осуществляет преобразование дискретных сигналов в непрерывные модулированные сигналы для передачи
по линии связи и обратное преобразование (с демодуляцией) при приеме. В локальных вычислительных сетях модем управляет распределением потока информации между сервером и терминалами.Модемы персональных компьютеров в большинстве случаев пересылают информацию с помощью телефонной связи. Режим работы модемов, когда передача данных осуществляется только в одном направлении, называется полудуплексом (half duplex), в обе cтороны — дуплексом (full duplex). Модемы бывают внутренними (в виде электронной платы, подключаемой к шине ISA или PCI компьютера) и внешними, в виде отдельного устройства. Отличаются модемы поддерживаемыми протоколами связи и скоростью модуляции (modulation speed). Она определяет физическую скорость передачи данных, которая измеряется количеством бит в секунду (бит/с). Установка модема По способу подключения различают внешние и внутренние модемы.
Внешние модемы подключаются к разъему последовательного порта, выведенному на заднюю стенку системного блока. Внутренние модемы устанавливаются в один из разъемов расширения материнской платы. Как и другие устройства компьютера, модем требует не только аппаратной, но и программной установки. Обычно проблем с установкой модемов не возникает, поскольку они соответствуют стандарту самоуправляющегося оборудования (plug-and-play). В операционной системе
Windows 98 установку модема можно осуществить через Пуск – Настройка – Панель управления – Модемы. Проверить правильность подключения модема можно командой Пуск – Настройка – Панель управления – Модемы – Диагностика – Дополнительно. 22. Глобальная компьютерная сеть Интернет. История возникновения и развития. ИНТЕРНЕТ (англ.
Internet, от лат. inter — между и англ. net — сеть), всемирная компьютерная сеть, соединяющая вместе тысячи сетей, включая сети вооруженных сил и правительственных организаций, образовательных учреждений, благотворительных организаций, индустриальных предприятий и корпораций всех видов, а также коммерческих предприятий (сервис-провайдеров), которые предоставляют частным лицам доступ к сети. Среди типов доступа в Интернет различают on- line доступ, который позволяет использовать сеть в режиме реального времени, и off- line доступ, когда задание для сети готовится заранее, а при соединении происходит лишь передача или прием подготовленных данных. Такой доступ менее требователен к качеству и скорости каналов связи, но дает возможность пользоваться только e- mail — электронной почтой. Информация, хранящаяся во множестве компьютерных сетей, связанных между собой Интернетом, образует гигантскую электронную библиотеку.
Огромное количество данных, распределенных между компьютерными сетями, затрудняет поиск и получение желаемой информации. Для облегчения поиска в Интернете развивались все более совершенные средства. Среди них нужно отметить такие как Archie, Gopher и WAIS, коммерческие поисковые машины (search engines, indexes), которые представляют собой программы, использующие алгоритм поиска среди большого обьема документов по ключевым словам.
Результаты поиска пользователь получает в виде списка заголовков и описаний документов, содержащих ключевые слова, отсортированные по степени релевантности. Такая программа как Telnet позволяет пользователям соединяться с одного компьютера с другим удаленным компьютером другой сети. FTP (протокол передачи файлов) используется для пересылки информации между компьютерами различных сетей. Интернет – наиболее динамично развивающаяся среда информационного обмена
в истории человечества. Современные возможности доступа к Интернету с мобильных телефонов и устройств (мобильный Интернет), с телеприемника, а также обмен информацией через сеть других устройств, расширяют круг пользователей. История возникновения Интернет появился в результате секретного исследования, проводимого Министерством обороны США в 1969 году с целью тестирования методов, позволяющих компьютерным сетям выжить во время военных действий с помощью динамической перемаршрутизации сообщений. Первой такой сетью была ARPAnet, обьединившая три сети в Калифорнии с сетью в штате Юта по набору правил, названных Интернет-протоколом (Internet Protocol или, сокрашенно, IP). В 1972 году, с открытием доступа для университетов и исследовательских организаций, выросла до
сети, объединяющей 50 университетов и исследовательских организаций, имевших контракты с Министерством обороны США. В 1973 сеть выросла до международных масштабов, объединив сети, находящиеся в Англии и Норвегии. Десять лет спустя Интернет-протокол был расширен за счет набора коммуникационных протоколов, поддерживающих как локальные, так и глобальные сети (TCP/IP). Вскоре после этого, National Science Foundation (NSF) открыла
NSFnet c с целью связать 5 суперкомпьютерных центров. Одновременно с внедрением протокола TCP/IP новая сеть вскоре заменила ARPAnet в качестве «хребта» (backbone) Интернета. Мощный толчок к популяризации и развитию Интернета, а также к превращению его в среду для ведения бизнеса дало появление World Wide Web (Всемирная Паутина,WWW) – системы гипертекста (hypertext), которая cделала путешествие
по сети Интернет быстрым и интуитивно понятным. Идея связывания документов через гипертекст впервые была предложена и продвигалась Тедом Нельсоном (Ted Nelson) в 60-е годы, однако уровень существующих в то время компьютерных технологий не позволял воплотить ее в жизнь. Основы того, что мы сегодня понимаем под WWW, заложил в 80-е годы Тим Бернерс-Ли (Tim Berners-
Lee) в процессе работ по созданию системы гипертекста в Европейской лаборатории физики элементарных частиц (European Laboratary for Particle Physics, Европейский центр ядерных исследований). В результате этих работ в 1990 г. научному сообществу был представлен первый текстовый браузер (browser), позволяющий просматривать связанные гиперссылками (hyperlinks) текстовые файлы онлайн. В 1991 доступ к этому браузеру был предоставлен и широкой публике, однако распространение его вне научных кругов шло медленно. Новый исторический этап в развитии Интернета берет начало с выхода первой Unix-версии графического браузера Mosaic в 1993 году, разработанного в 1992 году Марком Андресеном (Marc Andreessen), студентом, стажировавшимся в
Национальном центре суперкомпьютерных приложений (National Center for Supercomputing Applications, NCSA), США. С 1994 года, после выхода версий браузера Mosaic для операционных систем Windows и Macintosh, а вскоре вслед за этим — браузеров Netscape Navigator и Microsoft Internet Explorer, берет начало взрывообразное распространение популярности
WWW, и, как следствие, Интернета, среди широкой публики сначала в США, а затем и по всему миру В1995 NSF передала ответственность за Интернет в частный сектор, и с этого времени Интернет существует в том виде, как мы знаем его сегодня. Наиболее популярные Интернет-сервисы включают: — электронную почту (e-mail); — поиск и просмотр текстовой и мультимедийной информации с помощью броузера (Web-browser) в
World Wide Web (WWW); — электронную коммерцию (e-commerce); — переговоры в режиме online (чаты, chats); — конференции (discusion groups, Usenet), в которых можно публиковать сообщения и проглядывать ответы на них; — ролевые игры. 24. Методология адресации информационных ресурсов. Адреса узлов Internet (IP-адреса). Доменная система имен. Тематические домены Internet. Географические домены в
Internet. Идентификатор местонахождения ресурса в Internet. Протоколы коммуникации в сети. Межсетевой протокол (IP). С помощью линий связи обеспечивается доставка данных из одного пункта в другой. Internet может доставлять данные во многие точки, разбросанные по всему земному шару. Как это происходит? Различные участки Internet связываются с помощью системы компьютеров (называемых маршрутизаторами) соединяющих между собой сети. Это могут быть сети Internet, сети с маркерным доступом, телефонные линии. Телефонные линии и сети Ethernet эквивалентны автомобилям и самолетам службы доставки почты. Маршрутизаторы – это почтовые подстанции; они принимают решения о том, куда направлять данные («пакеты»), так же, как почтовая подстанция решает, куда направлять конверты с почтой.
Каждая подстанция, или маршрутизатор, не имеет связи с остальными станциями. Если Вы опустили письмо в почтовый ящик в Нью-Хэмпшире, а адресат живет в Калифорнии, то местное почтовое отделение не будет бронировать самолет, чтобы доставить Ваше письмо в Калифорнию. Местное почтовое отделение посылает письмо на подстанцию, подстанция посылает его на другую подстанцию и так далее, пока письмо не дойдет до адресата.
Таким образом, каждой подстанции нужно знать только, какие имеются соединения и какой из «следующих скачков» будет лучшим для перемещения пакета ближе к пункту назначения. Похожая ситуация складывается и в Internet: маршрутизатор смотрит, куда адресованы Ваши данные, и решает, куда их посылать. Откуда Internet знает, куда следует направить Ваши данные? Если Вы отправляете письмо, то, просто опустив его в почтовый ящик без конверта,
Вы не можете рассчитывать, что корреспонденция будет доставлена по назначению. Письмо нужно вложить в конверт, написать на конверте адрес и наклеить марку. Точно так же, как почтовое отделение следует по правилам, которые определяют порядок работы почтовой сети, определенные правила регламентируют порядок работы Internet. Эти правила называют протоколами. Межсетевой протокол (Internet
Protocol, IP) отвечает за адресацию, т.е. гарантирует, что маршрутизатор знает, что делать с Вашими данными, когда они поступят. Следуя нашей аналогии с почтовым ведомством, можно сказать, что межсетевой протокол выполняет функции конверта. Некоторая адресная информация приводится в начале Вашего сообщения. Она даёт сети достаточно сведений для доставки пакета данных. Internet – адреса состоят из четырёх чисел, каждое из которых не превышает 256. При записи числа отделяются одно от другого точками (напр, 192.112.36.5; 128.174.5.6). Адрес фактически состоит из нескольких частей. Поскольку Internet – это сеть сетей, то начало адреса содержит информацию для маршрутизаторов о том, к какой сети относится Ваш компьютер. Правая часть адреса служит для того, чтобы сообщить сети, какой компьютер должен получить этот пакет. Каждый компьютер в
Internet имеет свой уникальный адрес. Здесь нам опять поможет аналогия со службой доставки почты. Возьмем адрес «50 Kelly Road, Hamden, CT». Элемент «Hamden, CT» похож на адрес сети. Благодаря этому конверт попадает в необходимое почтовое отделение, то, которое знает об улицах в определенном районе. Элемент «Kelly Road» похож на адрес компьютера; он указывает на конкретный почтовый ящик в районе, который обслуживает
данное почтовое отделение. Почтовое ведомство выполнило свою задачу, доставив почту в нужное местное отделение, а это отделение положило письмо в соответствующий почтовый ящик. Аналогичным образом, Internet выполнила свою задачу, когда ее маршрутизаторы направили данные в соответствующую сеть, а эта локальная сеть – в соответствующий компьютер. По целому ряду технических причин (в основном это аппаратные ограничения) информация, посылаемая по
IP- сетям, разбивается на порции, называемые пакетами. В одном пакете обычно посылается от одного до 1500 символов информации. Это не дает возможности одному пользователю монополизировать сеть, однако позволяет каждому рассчитывать на своевременное обслуживание. Это также означает, что в случае перегрузки сети качество ее работы несколько ухудшается для всех пользователей: она не умирает, если ее монополизировали несколько солидных пользователей. Одно из достоинств Internet состоит в том, что для работы на базовом уровне достаточно только межсетевого протокола. Сеть будет не очень дружественной, но если Вы будете вести себя достаточно разумно, то решите свои задачи. Поскольку Ваши данные помещаются в IP- конверт, то сеть имеет всю информацию, необходимую для перемещения этого пакета из Вашего компьютера в пункт назначения.
Здесь, однако, возникает сразу несколько проблем. Во-1, в большинстве случаев объем пересылаемой информации превышает 1500 символов. Если бы почта принимала только открытки, Вас бы это, естественно, разочаровало. Во-2, может произойти ошибка. Почтовое ведомство иногда теряет письма, а сети иногда теряют пакеты или повреждают их при передаче. Вы увидите, что в отличие от почтовых отделений
Internet успешно решает такие проблемы. В-3, последовательность доставки пакетов может быть нарушена. Если Вы послали по одному адресу одно за другим два письма, то нет никакой гарантии, что они пойдут по одному маршруту или придут в порядке их отправления. Такая же проблема существует и в Internet. Поэтому следующий уровень сети даст нам возможность пересылать более крупные порции информации и позаботиться об устранении тех искажений, которые вносит сама сеть
Доменная система имён. Цифровые адреса – и это стало понятно очень скоро – хороши при общении компьютеров, а для людей предпочтительнее имена. Неудобно говорить, используя цифровые адреса, и ещё труднее запоминать их. Поэтому компьютерам в Internet присвоены имена. Все прикладные программы Internet позволяют использовать имена систем вместо числовых адресов компьютеров. Конечно, использование имён имеет свои недостатки.
Во-первых, нужно следить, чтобы одно и то же имя не было случайно присвоено двум компьютерам. Кроме того, необходимо обеспечить преобразование имён в числовые адреса, ведь имена хороши для людей, а компьютеры всё-таки предпочитают числа. Вы можете указать программе имя, но у неё должен быть способ поиска этого имени и преобразования его в адрес. На этапе становления, когда Internet была маленькой общностью, использовать имена было легко. Центр сетевой информации (NIC) создавал специальную службу регистрации. Вы посылали заполненный бланк (конечно, электронными средствами), и NIC вносил Вас в свой список имён и адресов. Этот файл, называемый hosts (список узловых компьютеров), регулярно рассылался на все компьютеры сети. В качестве имён использовались простые слова, каждое из которых обязательно являлось уникальным. Когда Вы указывали имя,
Ваш компьютер искал его в этом файле и подставлял соответствующий адрес. Когда Internet разрослась, к сожалению, размер этого файла тоже увеличился. Стали возникать значительные задержки при регистрации имён, поиск уникальных имён усложнился. Кроме того, на рассылку этого большого файла на все указанные в нём компьютеры уходило много сетевого времени. Стало очевидно, что такие темпы роста требуют наличия распределённой интерактивной системы.
Эта система называется «доменной системой имён» (Domain Name System, DNS). Структура доменной системы. Доменная система имён представляет собой метод назначения имён путём возложения на разные группы пользователей ответственности за подмножества имён. Каждый уровень в этой системе называется доменом. Домены отделяются один от другого точками (ux.cso.uiuc.edu; nic.ddn.mil; yoyodyne.com)
В имени может быть любое число доменов, но >5 встречается редко. Каждый последующий домен в имени (если смотреть слева направо) больше предыдущего. В имени ux.cso.uiuc.edu элемент ux – имя реального компьютера с IP – адресом. Имя этого компьютера создано и курируется группой cso, которая есть не что иное, как отдел, в котором стоит этот компьютер. Отдел cso является отделом университета штата
Иллинойс (uiuc). uiuc входит в национальную группу учебных заведений (edu). Таким образом, домен edu включает в себя все компьютеры учебных заведений США; домен uiuc.edu – все компьютеры университета штата Иллинойс и т.д. Каждая группа может создавать и изменять все имена, находящиеся под её контролем. Если uiuc решит создать новую группу и назвать её ncsa, она может ни у кого не спрашивать разрешения. Всё, что нужно сделать – это добавить новое имя в свою часть всемирной базы данных, и рано или поздно тот, кому нужно, узнает об этом имени (ncsa.uius.edu). Аналогичным образом cso может купить новый компьютер, присвоить ему имя и включить в сеть, не спрашивая ни у кого разрешения. Если все группы, начиная с edu и ниже, будут соблюдать правила, и обеспечивать уникальность имён, то никакие две системы в Internet не будут иметь одинакового имени.
У Вас могут быть два компьютера с именем fred, но лишь при условии, что они находятся в разных доменах (например, fred.cso.uiuc.edu и fred.ora.com). Легко узнать, откуда берутся домены и имена в организации типа университета или предприятия. Но откуда берутся домены «верхнего уровня» типа edu? Они были созданы, когда была изобретена доменная система. Изначально было шесть организационных доменов высшего уровня.
Когда Internet стала международной сетью, возникла необходимость предоставить зарубежным странам возможность контроля за именами находящихся в них систем. Для этой цели создан набор двухбуквенных доменов, которые соответствуют доменам высшего уровня для этих стран. Поскольку ca – код Канады, то компьютер на территории Канады может иметь такое имя (hockey.guelph.ca). Поиск доменных имён.
Когда используют имя, напр, ux.cso.uiuc.edu, компьютер должен преобразовать его в адрес. Чтобы это сделать, Ваш компьютер начинает просить помощи у серверов (компьютеров) DNS, начиная с правой части имени и двигаясь влево. Сначала она просит локальные серверы DNS найти адрес. Здесь существуют три возможности: 1) Локальный сервер знает адрес, потому что этот адрес находится
в той части всемирной базы данных, которую курирует данный сервер. 2) Локальный сервер знает адрес, потому что кто-то недавно уже спрашивал о нём. Когда Вы спрашиваете об адресе, сервер DNS некоторое время держит его «под рукой» на тот случай, если чуть позже о нём спросит ещё кто-нибудь. Это значительно повышает эффективность работы системы. 3) Локальный сервер не знает адрес, но знает, как его определить. Как локальный сервер определяет адрес? Его программное обеспечение знает, как связаться с корневым сервером, который знает адреса серверов имён домена высшего уровня (крайней правой части имени, напр, edu). Ваш сервер запрашивает у корневого сервера адрес компьютера, отвечающего за домен edu. Получив информацию, он связывается с этим компьютером и запрашивает у него адрес сервера uiuc. После этого Ваше программное обеспечение устанавливает контакт с этим компьютером и спрашивает у него
адрес сервера домена cso. Наконец, от сервера cso он получает адрес ux, компьютера, который и был целью данной прикладной программы. Протоколы сети Internet. Основное, что отличает Internet от других сетей – это ее протоколы – TCP/IP. Вообще, термин TCP/IP обычно означает все, что связано с протоколами взаимодействия между компьютерами в Internet. Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы, и даже саму сеть.
TCP/IP – это технология межсетевого взаимодействия, технология internet. Сеть, которая использует технологию internet, называется "internet". Если речь идет о глобальной сети, объединяющей множество сетей с технологией internet, то ее называют Internet. Свое название протокол TCP/IP получил от двух коммуникационных протоколов (или протоколов связи). Это Transmission Control Protocol (TCP) и Internet
Protocol (IP). Несмотря на то, что в сети Internet используется большое число других протоколов, сеть Internet часто называют TCP/IP-сетью, так как эти два протокола, безусловно, являются важнейшими. Как и во всякой другой сети в Internet существует 7 уровней взаимодействия между компьютерами: физический, логический, сетевой, транспортный, уровень сеансов связи, представительский и прикладной уровень. Соответственно каждому уровню взаимодействия соответствует набор протоколов (т.е. правил взаимодействия). Протоколы физического уровня определяют вид и характеристики линий связи между компьютерами. В Internet используются практически все известные в настоящее время способы связи от простого провода (витая пара) до волоконно-оптических линий связи (ВОЛС). Для каждого типа линий связи разработан соответствующий протокол логического уровня, занимающийся управлением передачей информации по каналу Чем же выделяется протокол
TCP/IP, что он сыграл столь важную роль в становлении Интернета? В техническом понимании это не один сетевой протокол, а два протокола, лежащих на разных уровнях. Протокол TCP – протокол транспортного уровня. Он управляет тем, как происходит передача данных. Протокол IP – адресный. Он определяет, куда происходит передача.
Протокол TCP Для решения упомянутых выше проблем используется «протокол управления передачей» (Transmission Control Protocol, TCP), который часто упоминают вместе с протоколом IP. Как следовало бы поступить в случае, если Вы хотите послать кому-нибудь книгу, а почта принимает только письма? Выход один: вырвать из книги все страницы, вложить каждую в отдельный конверт и бросить все конверты в почтовый ящик. Получателю пришлось бы собирать все страницы (при условии, что ни одно
письмо не пропало) и склеивать обратно в книгу. Вот эти задачи и выполняет ТСР. Информацию, которую Вы хотите передать, ТСР разбивает на порции. Каждая порция нумеруется, чтобы можно было проверить, вся ли информация получена, и расположить данные в правильном порядке. Для передачи этого порядкового номера по сети у протокола есть свой собственный «конверт», на котором «написана» необходимая информация.
Порция Ваших данных помещается в конверт ТСР. Конверт ТСР, в свою очередь, помещается в конверт IP и передается в сеть. На принимающей стороне программное обеспечение протокола ТСР собирает конверты, извлекает из них данные и располагает их в правильном порядке. Если каких-нибудь конвертов нет, программа просит отправителя передать их еще раз. После размещения всей информации в правильном порядке эти данные передаются той прикладной программе, которая использует услуги ТСР. Это, однако, несколько идеализированное представление о ТСР. В реальной жизни пакеты не только теряются, но и претерпевают изменения по дороге ввиду кратковременных отказов в телефонных линиях. ТСР решает и эту проблему. При помещении данных в конверт производится вычисление так называемой контрольной суммы.
Контрольная сумма – это число, которое позволят принимающему ТСР выявлять ошибки в пакете. Когда пакет прибывает в пункт назначения, принимающий ТСР вычисляет контрольную сумму и сравнивает ее с той, которую послал отправитель. Если значения не совпадают, то при передаче произошла ошибка. Принимающий ТСР отбрасывает этот пакет и запрашивает повторную передачу.
25. Основные возможности Internet: электронная почта, поиск информации, телеконференции, управление удаленным компьютером, передача файлов. Когда говорят о работе в Интернете или об использовании Интернета, то на самом деле речь едет об одной из его многочисленных служб. В зависимости от конкретных целей и задач клиенты сети используют те службы, которые им необходимы. Служба – пара программ, взаимодействующих между собой согласно определенным правилам, называемых протоколами.
Одна из программ называется сервером, а вторая – клиентом. Разные службы имеют разные протоколы. Их соблюдение обеспечивается и поддерживается работой специальных программ. Чтобы воспользоваться какой-то из служб Интернета, необходимо установить на компьютере клиентскую программу, способную работать по протоколу данной службы, и подключить ее к серверной программе. Так, например, для передачи файлов в Интерненте используется специальный прикладной протокол FTP (File Transfer Protocol). Соответственно, чтобы получить из Интернета файл, необходимо: Иметь на компьютере программу, являющуюся клиентом FTP (FTP-клиентом). Установить связь с сервером, предоставляющим услуги FTP (FTP-сервером). Другой пример: чтобы воспользоваться электронной почтой, необходимо иметь программу (почтовый клиент) и установить связь с почтовым сервером.
Так же дело обстоит и с другими службами. Электронная почта Эта служба также является одной из наиболее ранних. Ее обеспечением в Интернете занимаются специальные почтовые серверы (когда мы говорим о каком-либо сервере, не имеется в виду, что это специальный выделенный компьютер; здесь и далее под сервером может пониматься программное обеспечение). Почтовые серверы получают сообщения от клиентов и пересылают их
по цепочке к почтовым серверам адресатов, где эти сообщения накапливаются. При установлении соединения между адресатом и его почтовым сервером происходит автоматическая передача поступивших сообщений на компьютер адресата. Почтовая служба основана на двух прикладных протоколах: SMTP и POP3. По первому происходит отправка корреспонденции с компьютера на сервер, а по второму – прием поступивших сообщений. Существует большое разнообразие клиентских почтовых программ. (Microsoft
Outlook Express, Microsoft Outlook 2000, The Bat Eudora.) Списки рассылки (Mailing List) Обычная электронная почта предполагает наличие двух партнеров по переписке. Если же партнеров нет, то достаточно большой поток информации в свой адрес можно обеспечить, подписавшись на списки рассылки. Это специальные тематические серверы, собирающие информацию по определенным темам и переправляющие ее подписчикам в виде сообщений электронной почты. Темой списков рассылки может быть что угодно, например коммерческие и финансовые обзоры, презентации новых программ и аппаратных средств, обзоры теле программ. Списки рассылки позволяют эффективно решать вопросы регулярной доставки данных. Служба телеконференций (Usenet) Служба телеконференций похожа на циркулярную рассылку электронной почты, в ходе которой одно сообщение отправляется не одному адресату, а большой группе (такие группы называются
телеконференциями или группами новостей). Сообщения, направленные на сервер группы новостей, отправляются с него на все серверы, с которыми он связан, если на них данного сообщения еще нет. Далее процесс повторяется. На каждом из серверов поступившее сообщение хранится ограниченное время (обычно неделю), и все желающие могут в течение этого времени с ним ознакомиться. Распространяясь во все стороны, менее чем за сутки сообщения охватывают весь земной шар.
Далее распространение затухает, поскольку на сервер, который уже имеет данное сообщение, повторная передача производиться не может. Вся система телеконференций разбита на тематические группы. Основной прием использования групп новостей состоит в том, чтобы задать вопрос, обращаясь ко всему миру, и получить ответ или совет от тех, кто с этим вопросом уже разобрался. При этом важно следить за тем, чтобы содержание вопроса соответствовало теме данной конференции.
При отправке сообщений в телеконференции принято указывать свой адрес электронной почты для обратной связи. Огромный объем сообщений в группах новостей значительно затрудняет их целенаправленный просмотр, поэтому в некоторых группах производится предварительный «отсев» бесполезной информации, не относящейся к теме конференции. Такие конференции называют модерируемыми. В качестве модератора может выступать не только человек, но и программа, фильтрующая сообщения по определенным ключевым словам. Служба передачи файлов (FTP) Прием и передача файлов составляет значительный процент от прочих Интернет-услуг. Необходимость в передаче файлов возникает, напр, при приеме файлов программ, при пересылке крупных документов, а также при передача архивных файлов, в которых запакованы большие объемы информации. Служба FTP имеет свои серверы в мировой сети, на которых хранятся архивы данных. Со стороны клиента для работы с серверами FTP может быть установлено специальное программное обеспечение,
хотя в большинстве случаев браузеры WWW обладают встроенными возможностями, реализующими простейшие операции протокола FTP, напр, загрузку файлов с сервера. Протокол FTP работает одновременно с двумя TCP-соединениями между сервером и клиентом. По одному соединению идет передача данных, а второе соединение используется как управляющее. Протокол FTP также предоставляет серверу средства для идентификации обратившегося клиента.
Этим часто пользуются коммерческие серверы и серверы ограниченного доступа, поставляющие информацию только зарегистрированным клиентам они выдают запрос на ввод имени пользователя и связанного с ним пароля. Однако существую и десятки тысяч FTP-серверов с анонимным доступом для всех желающих. В этом случае в качестве имени пользователя надо ввести слово anonymous, а в качестве пароля задать адрес электронной почты. В большинстве случаев программы клиенты
FTP делают это автоматически. Поскольку FTP появился на свет задолго до рождения WWW, красоты и удобства, к которым мы так привыкли при работе со страницами Интернет, здесь отсутствуют. Никакого графического интерфейса, никаких украшений и пояснений! Общаясь с FTP-сервером, вы будете видеть только сухой и скучный список файлов на удаленном компьютере. Точно также выглядит содержимое вашего собственного диска в окне Проводника или FARа. 26. Правовые и эстетические нормы работы в Internetю Internet и политика Политические процессы многим сетевым пользователям видятся одновременно и как благо, и как бедствие. Благо состоит в деньгах. Субсидии предоставляют многим людям возможности, которых они иначе были бы лишены. Бедствие же в том, что их действия находятся под неусыпным оком надзора.
Кто-нибудь из больших политиков вдруг может решить, что кое-что из того, что вы натворили, может быть использовано в политической игре, и тогда вы лишитесь не только покоя, но, возможно, и честного имени. Это вполне может задеть не только ваших ближайших соратников, но и всю вашу общину. Государственные мужи, а их очень много, поддерживающих дотации Internet, поддерживают развитие и содержание сети потому, что это на пользу стране, это дает возможность
равноправно участвовать в международных исследованиях и торговле, развивать технологии и т.п. Ускорение передачи сообщений позволяет ускорить исследования и образовательный процесс. Благодаря Internet исследователи, студенты и их коллеги по всей стране и за рубежом могут находить лучшие технические решения. Сеть своей открытостью и доступностью, а также устойчивостью к отключениям, способствует большей открытости, гласности и информированности в обществе, особенно оперативной информированности.
Но есть и обратная сторона такого вмешательства политики: поддержка эта широка, но относительно хрупка и тонка. Любое действие сети, которое может вызвать политическое волнение, может и полностью изменить эту ситуацию, скорее всего, в худшую сторону. Сетевая этика У свежеиспеченного пользователя сети кажущееся отсутствие этики вызывает беспокойство. В действительности сеть есть общество очень этичное, просто этика его слегка отличается от обычной. Чтобы понять это, рассмотрим “законы первопроходцев Во времена великих переселений на неосвоенные земли (например, Дикий Запад) устав, принятый на исходных территориях, всегда изменялся и подстраивался к местным условиям полукочевого образа жизни и т.д что приводило к тому, что он отличался и от исходного, и от соседних. Так и сеть, являясь передним краем внедрения новых информационных и коммуникационных технологий, пользуется
правом изменения и нововведения. Имеется две пересекающиеся посылки сетевой этики: 1)проявление индивидуальности уважается и поощряется; 2) сеть – вещь хорошая и ее следует защищать. 27. Всемирная паутина World Wide Web (WWW). Основные понятия. Web-страница. Гипертекст. Гипертекстовая ссылка. Протокол
HTTP. Web-сайт. Web-сервер. Безусловно, это самая популярная служба современного Интернета. Ее нередко отождествляют с Интернетом, хотя на самом деле это лишь одна из его многочисленных служб. World Wide Web – это единое информационное пространство, состоящее из взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на Web-серверах. Отдельные документы, составляющие пространство Web, называют Web-страницами. Группы тематически объединенных
Web-страниц называют Web-узлами. Один физический Web-сервер может содержать достаточно много Web-узлов, каждому из которых, как правило, отводится отдельный каталог на жестком диске сервера. От обычных текстовых документов Web-страницы отличаются тем, что они оформлены без привязки к конкретному носителю. Например, оформление документа, напечатанного на бумаге, привязано к параметрам бумажного листа. Электронные Web-документы предназначены для просмотра на экране компьютера, причем заранее не известно на каком. Неизвестны ни размеры экрана, ни параметры цветового и графического разрешения, неизвестна даже операционная система, с которой работает компьютер клиента. Поэтому Web-документы не могут иметь «жесткого» форматирования. Оформление выполняется непосредственно во время их воспроизведения на компьютере и происходит оно в соответствии с настройками программы, выполняющей просмотр.
Программы для просмотра Web-страниц называют браузерами. В литературе также можно встретить термин обозреватель. Браузер выполняет отображение документа на экране, руководствуясь командами, которые автор документа внедрил в его текст. Такие команды называют тегами. От обычного текста они отличаются тем, что заключены в угловые скобки.
Большинство тегов используются парами: открывающийся тег и закрывающийся. Закрывающийся тег начинается с символа «/».( <CENTER> Этот текст выравнивается по центру экрана </CENTER> ). Сложные теги имеют кроме ключевого слова дополнительные атрибуты и параметры, детализирующие способ их применения. Правила записи содержаться в спецификации особого языка разметки, близкого к языкам программирования.
Он называется языком разметки гипертекста – HTML (Hyper Text Markup Language). Таким образом, Web-документ представляет собой обычный текстовый документ, размеченный тегами HTML. Такие документы называют также HTML-документами или документами в формате HTML. При отображении HTML-документа на экране с помощью браузера теги не показываются, и мы видим только текст, составляющий документ. Однако оформление этого текста (выравнивание, цвет, размер и начертание
шрифта и пр.) выполняется в соответствии с тем. Какие теги вставлены в текст документа. Существуют специальные теги для внедрения графических и мультимедийных объектов (звук, музыка, видеоклип). Встретив такой тег, браузер делает запрос к серверу на доставку файла, связанного с тегом, и воспроизводит его в соответствии с заданными атрибутами и параметрами тега. Возможность внедрения в текст графических и других объектов, реализуемая с помощью тегов HTML, является одной из самых эффективных с точки зрения оформления Web-страниц, но не самой важной с точки зрения самой идеи World Wide Web. Наиболее важной чертой Web-страниц, реализуемой с помощью тегов HTML, являются гипертекстовые ссылки. С любым фрагментом текста или, например, с рисунком с помощью тегов можно связать иной Web-документ, т.е. установить гиперссылку.
В этом случае при щелчке левой кнопкой мыши на тексте или рисунке, являющемся гиперссылкой, отправляется запрос на доставку нового документа. Этот документ, в свою очередь, тоже может иметь гиперссылки на другие документы. Т.о совокупность огромного числа гипертекстовых электронных документов, хранящихся на серверах WWW, образует своеобразное гиперпространство документов, между которыми возможно перемещение. Произвольное перемещение между документами в Целенаправленное перемещение
Web-документов называют Web-навигацией (выполняется с целью поиска нужной информации). Гипертекстовая связь между миллиардами документов, хранящихся на физических серверах Интернета, является основой существования логического пространства World Wide Web. Однако такая связь не могла бы существовать, если бы каждый документ в этом пространстве не обладал своим уникальным адресом. Адрес любого файла во всемирном масштабе определяется унифицированным
указателем ресурса – URL. Адрес URL состоит из трех частей. 1) Указание службы, которая осуществляет доступ к данному ресурсу. Так, например, для службы WWW – это прикладной протокол HTTP (http://…) 2)Указание доменного имени компьютера (сервера), на котором хранится данный ресурс (http://www.abcde.com…) 3)Указания полного доступа к файлу на данном компьютере.(http://www.abcde.com/Files/n ew/abcdefg.zip). Web-сайт — это тесно связанная совокупность World Wide Web файлов, которая включает стартовый файл (стартовую или главную страницу), именуемую home page. В действительности, адрес home page включает специфический файл index.html, который обычно не обязательно указывать в адресной строке. Как правило, в качестве адреса сайта используется адрес home page. C home page можно получить доступ к любой другой странице на сайте
Web-сервер – это компьютерная программа, которая обслуживает запроcы на HTML- страницы или файлы. Запросы поступают со стороны программы-клиента, находящейся на компьютере или любом другом возможном Интернет-терминале пользователя. Такая программа называется броузером (браузером, browser)или Web-броузер (Web-browser). Наиболее распространенными броузерми в настоящее время являются графические
броузеры Microsoft Internet Explorer, Netscape Navigator и Opera, а также текстовый броузер Linux. 28. Программа-клиент для навигации в WWW (Web-браузер). Основные возможности браузеров. Программы для просмотра Web-страниц называют браузерами. В литературе также можно встретить термин обозреватель.
Браузер выполняет отображение документа на экране, руководствуясь командами, которые автор документа внедрил в его текст. Такие команды называют тегами. От обычного текста они отличаются тем, что заключены в угловые скобки. Большинство тегов используются парами: открывающийся тег и закрывающийся. Закрывающийся тег начинается с символа «/».<CENTER>
Этот текст выравнивается по центру экрана </CENTER>; <PALIGN=”LEFT”> Этот текст выравнивается по левой границе экрана </P>; <PALIGN=”RIGHT”> Этот текст выравнивается по правой границе экрана </P> 29. Инструменты поиска инфы. Типы поисковых инструментов. Мегапоисковые системы. Простой и сложный поиск. Правила построения запросов. Анализ результатов поиска. Сравнительные возможности поисковых систем. Поиск в архивах групп новостей. Поиск программного обеспечения. Archie – система поиска и выдачи информации о расположении общедоступных файлов по анонимному ftp. Система, поддерживающая этот вид услуг, регулярно собирает со своих подопечных (анонимных ftp-серверов) информацию о содержащихся там файлах: списки файлов по директориям, списки директорий, а также файлы
с кратким описанием того, что есть что. Позволяет производить поиск по названиям файлов (директорий) и по описательным файлам, а именно по словам, там содержащимся. Например, вы даете указание (команду) найти файл с именно таким названием или с названием, подходящим под указанный шаблон, и Archie выдает вам в ответ, где таковой есть. Или же можно искать по смысловым словам, которые должны содержаться в кратком описании этого файла
или программы, составленном их создателем. Конечно, составление достойного (краткого, точного, умного, адекватного) описания своего детища целиком остается на совести создателя продукта, что порождает некоторую свободу, а потому, в некоторых случаях, возможны злоупотребления доверием пользователей или просто пренебрежение им. Доступ к Archie осуществляется через Archie-серверы (например, archie.doc.ic.ac.uk (это в Великобритании)). В полнокровном виде использование
Archie требует наличие Internet-доступа по крайней мере класса доступа по звонку. WAIS – диалоговая система с оконным интерфейсом для поиска данных по ключевым словам в контексте. Работая в WAIS, можно выбирать источники, исключать их, присоединять; искать по ключевым словам, все более сужая поиск применением последовательно все более специфических слов; просматривать текст найденных файлов; добавлять файлы, исключать и т.д. Имеется интерактивная подсказка. Что такое ключевые слова и как с помощью них можно производить поиск нужной информации? Ключевые слова – это слова наиболее характерные для данного текста или интересующей вас тематики. Стандартные наборы ключевых слов составлены для широкого круга различных тематик и областей знаний: от психоанализа и физики элементарных частиц до плетения лаптей и корзин. Списки ключевых слов по стандартным тематикам обычно публикуются во всевозможных тезаурусах.
Если данный документ не подходит ни к одной из стандартных тем, то поиск и выбор самих ключевых слов выливается в отдельную проблему; выбор слов – задача интеллектуальная, творческая. Например, для поиска сказок про Змея-Горыныча лучше всего использовать в качестве ключевого слова самого Змея-Горыныча, здесь все просто. А для поиска информации о трудных подростках – дезадаптоз. На самом деле труднее всего сужать поиск, а именно вводить все более характерные слова, т.к. выбранного
одного слова обычно недостаточно слишком большой круг текстов оказывается охваченным. WAIS просто просматривает в указанных базах данных и архивах все тексты на предмет встречаемости ключевых слов и подсчитывает частоту встречаемости, после чего докладывает вам о результатах такого поиска – выдает список документов, в которых ключевые слова встречаются наиболее или достаточно часто, с указанием частот встречаемости. Вся же творческая часть работы по-прежнему лежит на вас.
Человека в этом процессе подменить невозможно. 30. Универсальные системы символьной математики. Функциональные возможности. Общий обзор. В последние десять лет возникло и получило бурное развитие новое фундаментальное научное направление — компьютерная математика, которая зародилась на стыке математики и информатики. Первыми серьезными средствами для автоматизированного выполнения массовых научно-технических расчетов стали программируемые микрокалькуляторы. Роль калькуляторов достаточно велика и в наше время. Лучшие из них, например Т1-89/92/92 Рlus корпорации Texas Instrument, ныне имеют средства графической визуализации расчетов и даже встроенные системы для аналитических математических вычислений и преобразований. С появлением персональных компьютеров их стали широко применять для численных расчетов, программируемых
на языках высокого уровня, например Си, Бейсике или Форте. До сих пор своих приверженцев находит Фортран. Само по себе появление компьютеров не упрощало математические расчеты, а лишь позволяло резко повысить скорость их выполнения и сложность решаемых задач. Однако пользователям ПК, прежде чем начинать такие расчеты, нужно было изучать сами компьютеры, языки
программирования и довольно сложные методы вычислений, применять и подстраивать под свои цели программы для решения расчетных задач на языках Бейсик или Паскаль. Поневоле ученому и инженеру, физику, химику или математику приходилось становиться программистом, норою довольно посредственным. Заметим, что большинство научных и учебных расчетов носят если и не единовременный, то достаточно редкий характер. Определенные классы расчетов используются очень часто, но их конкретные
задачи повторяются редко. В этих условиях программирование вычислительных задач стало занимать несоразмерно больше времени, чем их решение. При этом оно обычно не носит творческого характера, является вполне рутинным (хотя и сложным и трудоемким) бременем и мало понятно математикам, физикам и студентам, специализирующимся на этих областях знаний. Выход из возникшего тупика и появился с созданием систем компьютерной математики. Предвестником появления систем компьютерной математики стали специализированные программы для математических численных расчетов, работающие в среде Microsoft MS-DOS. Это Eureka, Mercury, первые версии систем Маthcad и МАТHLАВ под операционную систему МS-DOS. Казалось бы, это было совсем недавно — в начале 90-х годов ушедшего столетия. Вслед за этим на основе достижений компьютерной математики появились новейшие программные системы символьной математики или компьютерной алгебры.
Среди них особенно большую известность получили системы Маthcad под Windows, Drive, Маhtematica и Мар1е. Созданные для проведения символьных (аналитических) преобразований математических выражений, эти системы были в поразительно короткое время доведены до уровня, позволяющего резко облегчить, а подчас и заменить труд самой почитаемой научной элиты мира — математиков-теоретиков и аналитиков. Разумеется, речь идет о такой замене только в известных вычислениях,
как довольно простых, так и нередко чрезвычайно сложных и громоздких. Для их реализации в системах компьютерной математики включены сведения, накопленные за многие века развития математики самыми различными математическими школами мира и отдельными выдающимися математиками. Приятно отметить, что в их числе многие российские математики — как классики древних времен, так и наши современники. Многие из последних приняли активное участие и в создании современных систем компьютерной
математики, эмигрировав на Запад вследствие своей невостребованности в России. Основы пользовательского интерфейса MathCad 2000 Под интерфейсом пользователя подразумевается совокупность средств графической оболочки MathCad, обеспечивающих легкое управление системой как с клавиатуры, так и с помощью мыши. Под управлением понимается как просто набор необходимых символов, формул, текстовых комментарий и т. д так и возможность полной подготовки в среде Mathcad документов и электронных книг, с последующим их запуском в реальном времени. Пользовательский интерфейс системы создан таким образом, чтобы пользователь, имеющий элементарные навыки работы с Windows-приложениями, мог сразу начать работу с MathCad. Интерфейс системы внешне очень напоминает интерфейс широко известных текстовых процессоров. Сразу после запуска система готова к созданию документа с необходимыми пользователю вычислениями.
Новый документ получает название Untitled N, N — порядковый номер документа. Меню системы MathCad имеет следующие команды: File – работа с файлами, сетью Интернет и электронной почтой. Edit – редактирование документов. View – изменение средств окна и включение/выключение элементов интерфейса. Insert – вставка объектов. Format – изменение формата объектов.
Math – управление процессом вычислений. Graphics – работа с графическим редактором. Symbolic – выбор операций символьного процессора. Window – управление окнами системы. Help – работа со справочной базой данных о системе, центом ресурсов и электронными книгами. Общение пользователя с системой МаthCad происходит на уровне так называемого входного языка, максимально приближенного к обычному языку
описания математических задач. Тем не менее это не означает, что в системе нет своего языка программирования. В действительности он есть, но это математически ориентированный особый язык программирования сверхвысокого уровня, используемый в основном как входной язык для диалога с системой. Входной язык MathCad относится к интерпретируемому типу. Это означает, что, когда опознается какой-либо объект системы, тут же исполняются указанные в блоке операции. Объектами системы могут быть формульные и текстовые блоки. Важно сразу учесть, что MathCad выполняет действия над блоками в строго оделенном порядке — блоки анализируются (оцениваются) слепа направо и сверху вниз. Это означает, что блоки нельзя располагать в документе произвольно. Блоки, готовящие какие-либо операции, должны предшествовать блокам, которые выполняют эти операции. Исключением являются блоки с глобальным определением.
В подавляющем большинстве расчетных задач входной язык общения с MathCad позволяет задавать их решение в виде вводимых с помощью операторов и функций математических формул и указывать тип желаемых результатов. Специальные приемы введены лишь для задания циклического изменения переменных и создания так называемых ранжированных переменных, имеющих набор значений. Визуально-ориентированный язык общения системы MathCad надо отличать от языка реализации системы, то
есть обычного языка программирования высокого уровня, на котором написана система. Языком реализации системы MathCad является один из самых мощных языков высокого уровня — С++. По существу, входной язык системы — промежуточное звено между скрытым от пользователя языком документа с языком реализации системы. По мере того как пользователь создает (средствами текстового, формульного и графического редакторов) в окне редактирования объекты, система сама составляет программу на некотором
промежуточном языке связи, которая хранится в оперативной памяти до тех пор, пока не будет сохранена на диске в виде файла с расширением .mcd. Однако важно подчеркнуть, что от пользователя не требуется знать языки программирования, достаточно освоить приближенный к естественному математическому языку входной язык системы. В версии Mathcad 2000 Professional резко снижены требования и к знанию даже входного языка. Практически все операторы, имеющие вид привычных математических символов, можно вводить мышью из палитр математических объектов, а большинство математических функций имеют естественную форму задания. К тому же есть возможность выбора функций из списка, имеющегося в специальном окне, что резко уменьшает вероятность ошибок при вводе функции. Этот список выводится щелчком на кнопке F(х) стандартной панели инструментов. В MathCad эффективно решена проблема сквозной передачи данных от одного объекта к другому, например, от одного математического выражения к другому. от него к таблицам,
от таблиц к графикам и т. д. Поэтому изменение и любой формуле или в задании входных данных тут же ведет к пересчету задачи по всей цепи взаимодействия объектов (это не относится, однако, к символьным операциям, реализуемым из строки меню). Некоторые критики системы Mathcad, как правило, даже не работающие с нею, говорят, что реализация решения математических задач в среде MathCad отучает пользователя от познания фундаментальных основ математических (аналитических
и численных) методов обычными средствами программирования. Это обвинение абсолютно абсурдно. MathCad как раз позволяет описать любые алгоритмы реализации численных методов привычным для математиков языком обычных формул. Некоторые, достаточно искушённые в математике пользователи сожалеют, что при решении задач (особенно аналитических) MathCad не выдает промежуточных результатов вычислений.
Например, вычисляя производную от некоторой функции MathCad выдаст конечное выражение, но из него неясно, какими преобразованиями оно получено. И в самом деле, выдача результатов промежуточных вычислений облегчила бы работу учителя математики в средней школе. Но даже он знает, что порой за полученной простой формулой стоят десятки и сотни простых и сложных математических преобразований. При этом MathCad, как и другие системы символьной математики, реализует множество малоизвестных и новейших преобразований, которые вызовут недоумение не только у учителей школ, но и у многих профессоров университетов. К тому же при этом используются весьма запуганные (но верные) рекуррентные и рекурсивные преобразования. Нетрудно себе представить, в какую «кашу» превратились бы документы MathCad, если бы выводились записи промежуточных вычислений.
Так что вполне справедливо, что разработчики MathCad избавили нас от созерцания трудов системы. Тем не менее никто не мешает составлять на MathCad документы учебного характера, в которых вывод промежуточных результатов намечен составителем таких документов. Разумеется, при этом надо потратить время на методическую проработку соответствующего документа или электронной книги. Однако это вполне оправдано, и сейчас выпускаются десятки электронных книг, подготовленных
на основе такого подхода. Входной язык первых версий MathCad под Windows был доведен до такого «совершенства», что в нем напрочь исчезли многие основополагающие средства программирования (например, циклы, условные выражения, процедуры и т. д.) в привычном для программистов виде. В результате пользователь, привыкший к обычному программированию, испытывал большие неудобства от замены этих средств непривычными средствами системы
MathCad. Тем более что иногда описание задачи в общепринятом на языках программирования виде оказывается предпочтительным и более коротким. Новейшие версии MathCad избавились и от этого недостатка. В них включены важнейшие средства программирования и предусмотрена возможность задания программных блоков — процедур с общепринятыми операторами программирования. В совокупности с иными средствами входного языка это делает его необычайно гибким, мощным и наглядным. Перечень программных операторов: Add Line – создает и при необходимости расширяет жирную вертикальную линию, справа от которой в шаблонах задается запись программного кода.  – оператор локального присваивания. If – условный оператор. For – оператор задания цикла с фиксированным числом повторений. While – оператор задания цикла, действующего до тех пор, пока выполняется некоторое условие. Otherwise – оператор иного выбора (обычно применяется вместе с if).
Break – оператор прерывания. Continue – оператор продолжения. Return – оператор возврата. On error – оператор обработки ошибок. Входной язык системы MathCad — интерпретируемый. В интерпретаторах, например в Бейсике, листинг программы пользователя просматривается сверху вниз (а в пределах строки — слепа направо), и любые указания в программе тут же выполняются. Так же просматриваются и блоки в системе
MathCad. Как только блок опознается, система автоматически запускает внутренние подпрограммы выполнения необходимых действий, например вычисления по формуле, вывод таблицы значений вектора и т. д. В общем, это напоминает интерпретацию высшего уровня, при которой пользователь не опускается до таких мелочей, как составление необходимых подпрограмм, хотя, как отмечалось, теперь и это вполне возможно. Начиная с версии MathCad PLUS 5.0, в систему введена возможность ее расширения функциями, которые задаются
обычными программами на языке С или С++. Однако это не позволяет эффективно и просто решить проблему расширения возможностей системы. На С или С++ хорошо программируют системные программисты, которые весьма редко разбираются в сути математических задач. Обычные пользователи, освоив возможности MathCad, не захотят возвращаться к тому, от чего уже ушли — к программированию на достаточно сложном языке. Как отмечалось, начиная с версии MathCad PLUS 6.0, у системы появилась весьма изящная возможность записи встроенных в документ программных модулей, реализующих типовые управляющие структуры и записанных в столь милом для программистов виде обычных программ. Так что теперь MathCad предоставляет им полную возможность для самовыражения. Средством локального расширения системных возможностей являются также функции пользователя. Однако в наивысшей степени средства расширения системы
MathCad представлены сменными проблемно-ориентированными электронными книгами, библиотеками и пакетами расширения. Они позволяют настроить систему на наиболее эффективное решение задач в любой области науки и техники — в математике, физике и химии, в астрономии, механике, электротехнике и радиотехнике, в биологии и экономике, в финансах, статистике и т.д. Электронные книги — пакеты решения задач в определенной области науки и техники, ориентированные на типовые средства систем класса
MathCad. Библиотеки — это загружаемые в систему дополнительные программные модули, которые расширяют список встроенных в базовую систему операторов и функций. Пакеты расширения — это укрупненные библиотеки, поставляемые с электронными книгами, учитывающими новые операторы и функции, которые пакеты расширения вводят в базовую систему MathCad. Входящие в них электронные книги нельзя использовать без соответствующих библиотек.