Введение. Голицына О.Л., Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И.

Голицына О.Л., Максимов Н.В., Партыка Т.Л., Попов И.И.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Издание 2-е, переработанное и дополненное

Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации

в качестве учебника для студентов учреждений среднего

профессионального образования, обучающихся

по группе специальностей Информатика

и вычислительная техника

Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов

Российской Федерации по образованию в области прикладной

информатики в качестве учебника для студентов высших учебных

заведений, обучающихся по специальности 080801 «Прикладная информатика (по областям)»

Москва

ФОРУМ - ИНФРА-М 2008

Оглавление

Введение

Глава 1. ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

1.1. Информатика — состав и структура

1.2. Соотношение понятий «информация», «данные», «знания»

1.3. Структуризация взаимосвязи информатики с предметной областью применения

1.4. Уровни информационных процессов

Глава 2. ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДОКУМЕНТОВ

2.1. Текстовая информация. Модель документа

2.2. Языки разметки документов

2.3. Технологии XML.

2.4. Текстовые редакторы

2.5. Работа с электронными таблицами

Глава 3. МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

3.1. Обработка аудиоинформации

3.2. Форматы записи-воспроизведения аудиосигналов

3.3. Технологии статических изображений

3.4. Программные средства обработки изображений

3.5. Цифровое видео

3.6. Элементы технологии алгоритмов MPEG

3.7. Трехмерная компьютерная графика

Глава 4. ИНФОРМАЦИОННЫЕ КРОСС-ТЕХНОЛОГИИ

4.1. Оптическое распознавание символов (OCR)

4.2. Системы распознавания речи

4.3. Системы генерации речи

4.4. Системы автоматизированного и автоматического перевода текстов

Глава 5. ТЕХНОЛОГИИ ДОСТУПА К ДАННЫМ. ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ И БАЗЫ ДАННЫХ

5.1. Файловые системы

5.2. Базы данных и СУБД

5.3. Физическая организация данных в системах управления данными

5.4. Анализ информации и хранилища данных

Глава 6. СЕТЕВЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. INTERNET

6.1. Некоторые основные понятия

6.2. Технологии Internet

6.3. Прикладные протоколы коммуникации Internet

6.4. Распределенные файловые системы Internet

6.5. Распределенные информационные системы Internet

Глава 7. ТЕХНОЛОГИИ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

7.1. Распределенные базы данных

7.2. Клиент-серверные архитектуры распределенной обработки данных

7.3. Архитектура сервера баз данных

7.4. Схемы размещения и доступа к данным в распределенных БД

7.5. Объектно-ориентированные технологии распределенной обработки

Глава 8. ЗАЩИЩЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

8.1. Информационная безопасность и защита информации

8.2. Криптографические методы защиты данных

8.3. Компьютерные вирусы и защита от них

8.4. Средства защиты данных в СУБД

8.5. Защита информации в сетях

Заключение

Глоссарий

Список сокращений

Введение

На современном этапе развития общества информационные системы и технологии становятся теми средствами, которые че­ловек может использовать как для расширения, так и для разви­тия своих собственных способностей. Термин «технология», обозначающий существо основного предмета данного пособия, в современных публикациях является настолько часто употреб­ляемым и расхожим, что практически стал исполнять роль при­лагательного, отражающего в большей степени специфику како­го-либо средства.

Согласно словарю Ожегова, технология — это:

1) совокупность методов и приемов воздействия на ка­кие-либо предметы, объекты или процессы (труда);

2) наука, посвященная изучению или разработке этих мето­дов (приемов).

Следует заключить, что информационные техноло­гии должны относиться к совокупности методов воздействия на информационные объекты (информация, данные, знания, систе­мы, ресурсы, программы и пр.) или процессы (обработка, поиск, хранение, представление, передача информации), а также с тео­ретическими знаниями о таких методах. При этом сами эти ме­тоды могут носить ярко выраженный информационный (немате­риальный) характер.

В большинстве случаев термин «информационные техноло­гии» ассоциируется с системой методов, способов и средств сбо­ра, регистрации, хранения, поиска, обработки и передачи ин­формации на основе применения средств вычислительной тех­ники и телекоммуникаций.

Сбор данных (информации) представляет собой про­цесс регистрации, фиксации, записи данных о событиях, объек­тах (реальных и абстрактных), связях, признаках и соответствую­щих действиях. Более сложным является понятие «сбор инфор­мации» — процесс отбора из различных источников данных, необходимых для решения целевой задачи основной деятельно­сти, их идентификации и представления в форме, необходимой для ввода в ЭВМ, последующего поиска и функциональной об­работки.

Обработка данных включает в себя ряд взаимосвязан­ных операций, таких, как поиск, выборка, сортировка, слияние, проведение расчетов и т. д. Обработка данных представляет со­бой процесс управления данными, по возможности, без учета смысла, заложенного в данные.

Обработка информации представляет собой перера­ботку данных, реализующую содержательное (функциональное) преобразование информации какого-либо определенного типа (текстовой, цифровой, графической и др.). Причем, зачастую тип данных (как форма существования информации) определя­ется характером содержания, т. е. обработка информации — это преобразование данных с учетом их содержания.

Особенностью информационных технологий является то, что они не могут рассматриваться изолированно, вне матери­альной сферы. Информация является неотъемлемой и, часто, определяющей компонентой практически всех материальных процессов, которые инициирует (или в которых участвует) че­ловек. Такое соотношение материальной и информационной составляющих определяет, что эффективность использования информационных технологий (в том числе вычислительной тех­ники, программного и информационного обеспечения) прояв­ляется и может быть оценена только в сфере материального производства.

Другая важная особенность ИТ предопределена естествен­ным для больших систем требованием надежности и устойчиво­сти функционирования и развития, а также возможности интел­лектуального (человеческого) контроля в условиях большой сложности. Это означает, что сфера информационных техноло­гий должна быть распространена практически на все этапы жиз­ненного цикла продукта, в том числе обеспечивающие и инстру­ментальные средства.

Третья особенность — это непосредственное или опосредо­ванное участие человека в технологических процессах. Любой автоматизированный и даже автоматический процесс на том или ином этапе связан с необходимостью представления (или полу­чения) информации в форме удобной (иногда единственно воз­можной) для человека. Это породило отдельное направление — технологии человеко-машинного взаимодействия и интерфейсы информационных систем.

Данный учебник написан в предположении, что читатели владеют основами информатики и вычислительной техники, а также знакомы с языками программирования.

Книга должна рассматриваться скорее как введение в про­блематику автоматизированной обработки информации, в силу ограниченности объема, не претендующее на полномасштабное изложение материала разделов, каждый из которых представляет отдельную дисциплину и зачастую представлен полноценным пособием. Для заинтересованного читателя материал книги мо­жет стать отправной точкой и путеводителем в многообразии ме­тодов, средств и технологий обработки информации с использо­ванием средств вычислительной техники.

В главе 1 представлены общие вопросы терминологии, поня­тий и классов объектов и процессов, связанных с проблематикой информационных технологий: информатика — состав и структу­ра; соотношение понятий «информация», «данные», «знания»; структуризация взаимосвязи информатики с предметной обла­стью применения; рассмотрены уровни информационных про­цессов.

В главе 2 представлены основные (базовые) типы технологий пользователя: обработка текстовой и табличной информации. Рассмотрены определения моделей документа, языки разметки документов, технологии XML, функции текстового редактора Word; работа с электронными таблицами на примере MS Excel.

Глава 3 посвящена описанию основных принципов мультиме­дийных технологий: обработка аудиоинформации; форматы сжа­тия аудиосигнала (МРЗ и др.); технологии статических изображе­ний; программные средства обработки изображений; принципы цифрового видео, элементы технологий алгоритмов MPEG.

Глава 4 содержит описание смешанных (кросс-) информаци­онных технологий, в том числе — оптическое распознавание символов (OCR); системы распознавания речи; системы генера­ции речи; средства автоматизированного и автоматического пе­ревода текстов.

В главе 5 рассматриваются технологии доступа к данным: файловые системы, базы данных и СУБД; физическая организа­ция данных в системах управления данными, а также хранилища Данных и их использование для анализа информации (OLAP).

Глава 6 содержит описание сетевых информационных техно­логий и технологий Internet. Рассмотрены структуры сетей, мо­дель взаимодействия открытых систем, технологии Internet, прикладные протоколы коммуникации Internet, распределенные файловые системы Internet, распределенные информационные системы Internet.

В главе 7 рассматриваются технологии распределенной обра­ботки информации: распределенные информационные ресурсы; клиент-серверные архитектуры распределенной обработки дан­ных; архитектуры сервера баз данных; схемы размещения и дос­тупа к данным в распределенных БД; объектно-ориентирован­ные технологии распределенной обработки (DCOM, CORBA); электронные библиотеки.

В главе 8 рассмотрены защищенные информационные техно­логии (ЗИТ), в том числе — проблемы информационной без­опасности и защиты информации; особенности некоторых крип­тографических методов защиты данных; характеристики компь­ютерных вирусов и средств борьбы с ним; системы защиты данных в СУБД и информационных сетях.

В приложении приводится глоссарий терминов и список со­кращений.

Учебник базируется на материалах, накопленных авторами в процессе практической и исследовательской деятельности, а также преподавания в МИФИ, МИСИ, МЭСИ, РГГУ. Авторы выражают благодарность коллегам, принявшим участие в обсуждении материала, а также студентам РГГУ и РЭА им. Г. В. Пле­ханова за предоставленные иллюстративные материалы.