Кафедра прикладной информатики

Дисциплина «Системы электронной коммерции» входит в вариативную часть образовательной программы бакалавриата по направлению 09.03.02 Информационные системы и технологии. Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с подготовкой по технологиям электронной коммерции и навыкам по применению данных технологий. Дисциплина нацелена на формирование следующих компетенций выпускника: профессиональных – ПК-12, ПК-18, ПК-19, ПК – 20, ПК-23 Преподавание дисциплины предусматривает проведение следующих видов учебных занятий: лекции, практические занятия, самостоятельная работа. Рабочая программа дисциплины предусматривает проведение следующих видов контроля успеваемости в форме коллоквиум, устный опрос и промежуточный контроль в форме зачета. Объем дисциплины 3 зачетные единицы, в том числе в академических часах по видам учебных занятий Семе стр Учебные занятия Форма промежуточн ой аттестации (зачет, дифференцир ованный зачет, экзамен в том числе Контактная работа обучающихся с

Лекция 1. Основные понятия вычислительных систем

1.1. История и тенденции развития вычислительной техники

ЭВМ, или компьютер — комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и решения задач пользователя. Этот комплекс состоит из аппаратного, программного и информационного обеспечения.

К аппаратному обеспечению относятся устройства, образующие конфигурацию компьютера. Различают внутренние  и  внешние устройства. Согласование между отдельными узлами и блоками вы-полняется с помощью аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы называют протоколами. Протокол — это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств. Аппаратное обеспечение включает аппаратно-логические устройства, внешние устройства и диагностическую аппаратуру, энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы

Под программным обеспечением (ПО) понимается вся совокупность программ, хранящихся на всех устройствах долговременной памяти компьютера. Информационное обеспечение включает в себя весь круг задач по обработке, хранению и передаче информации, которые решаются с использованием компьютерной техники.

В настоящее время существует пять поколений ЭВМ, которые отличаются элементной базой, функционально-логической организа-цией, конструктивно-технологическим исполнением, программным обеспечением, техническими и эксплуатационными характеристиками, степенью доступа к ЭВМ со стороны пользователя. Выделяются элементная база на лампах и пассивных элементах, на транзисторной основе, на интегральных схемах, на больших интегральных схемах сверхбольших интегральных схемах (СБИС) огромного масштаба, которые вмещают сотни тысяч элементов на 1 см².

Стив Джобс на презентации своего интернет-планшета Apple iPad2 в 2011 г. объявил о начале новой, посткомпьютерной эпохи. Он сказал, что «…на самом деле будущее за посткомпьютерными устройствами, которые проще и понятнее привычных персональных компьютеров». Возможно, через несколько лет это станет действительностью.

Смене поколений ЭВМ сопутствуют изменения таких технических характеристик, как быстродействие, емкость памяти, надежность,  стоимость. Результаты сравнительного анализа различных поколений ЭВМ представлены в табл. 1.1. По данным, приведенным в ней, видно, как изменяются критерии оценки эффективности компьютеров, меняется тип пользователя, как осуществляется переход из машинного зала в любую точку земного шара.

Основная тенденция развития вычислительной техники — уменьшить трудоемкость подготовки программ, облегчить связь операторов машин, повысить эффективность использования ЭВМ

.

2. Основные характеристики компьютеров

Рассмотрим подробнее основные характеристики компьютеров, позволяющие осуществить правильный подбор вычислительных средств для решения определенного класса автоматизируемых задач (рис. 1.1).

Быстродействие — число команд, выполняемых ЭВМ за 1 с. Сравнение по быстродействию различных типов ЭВМ не обеспечивает достоверных оценок, ввиду большой сложности определения численных значений. Очень часто вместо характеристики быстродействия используют связанную с ней характеристику производительности, которая более точно позволяет проводить сравнение разных компьютеров.

Производительность — объем работ, осуществляемых ЭВМ в единицу времени. Единица измерения производительности компьютера —время, измеряемое в секундах. Одной из альтернативных единиц измерения производительности процессора является MIPS — миллион команд в секунду. Измерение производительности компьютеров при решении научно-технических задач, в которых используется арифметика с плавающей точкой, оценивается в MFLOPS — миллионах чисел-результатов вычислений с плавающей точкой в секунду, или миллионах элементарных арифметических операций над числами с плавающей точкой, выполненных в секунду.Используют также характеристики GFLOPS — миллиард операций над числами с плавающей запятой в секунду, и TFLOPS — триллион операций над числами с плавающей запятой в секунду.

Применяют также относительные характеристики производительности. Например, корпорация Intel для оценки процессоров предложила тест, получивший название индекс iCOMP (Intel Comparative Microprocessor Performance). При определении iCOMP учитываются четыре главных аспекта производительности: работа с целыми числами, с плавающей запятой, графикой и видео. Данные имеют 16-ти 32-разрядное представление. Каждый из восьми параметров при вычислении участвует со своим весовым коэффициентом, определяемым по усредненному соотношению между этими операциями в реальных задачах. По индексу iCOMP процессор Pentium100 имеет значение 810, а Pentium133 — значение 1 000.

Емкость памяти — количество структурных единиц информации, которое может одновременно находиться в памяти. При этом наименьшей структурной единицей информации является бит. Как правило, емкость памяти оценивается в более крупных единицах измерения — байтах (1 байт = 8 бит). Следующими единицами измерения служат 1 Кбит = 1 024 бит, 1 Кбайт = 1 024 байт, 1 Мбайт == 1 024 Кбайт, 1 Гбайт = 1 024 Мбайт, 1 Тбайт = 1 024 Гбайт.

Емкость оперативной памяти (ОЗУ) и емкость внешней памяти (ВЗУ) характеризуются отдельно. Показатель ОЗУ очень важен для определения, какие программные пакеты и их приложения могут одновременно обрабатываться в машине.

Надежность — способность ЭВМ при определенных условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени (стандарт ISO 2382/14-78). Высокая надежность ЭВМ закладывается в процессе ее производства. Модульный принцип построения позволяет легко проверять и контролировать работу всех устройств, проводить диагностику и устранение неисправностей. Как правило, надежность измеряется, как наработка на отказ, где под наработкой понимается время или объем работы.

Точность — возможность различать почти равные значения (стандарт ISO — 2382/2-76). Точность получения результатов обработки основном определяется разрядностью ЭВМ, а также используемыми структурными единицами представления информации (байт, слово, двойное слово).

Достоверность — свойство информации быть правильно воспринятой. Достоверность характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов. Заданный уровень достоверности обеспечивается аппаратно-программными средствами контроля самой ЭВМ. Возможны методы контроля достоверности путем решения эталонных задач и повторных расчетов. В особо ответственных случаях проводятся решения контрольных задач на других ЭВМ и сравнение результатов.

1.3. Принципы построения и архитектура ЭВМ

В настоящее время архитектура вычислительной системы понимается как совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их основных характеристик, определяющая функциональные возможности при решении соответствующих типов задач.

Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программа управления. В его основе лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычисления.

Алгоритм — конечный набор предписаний, позволяющий получить регулярным путем решение задачи за конечное число шагов.

Алгоритм обладает рядом таких свойств как: дискретность, конечность, массовость, результативность.

Программа — упорядоченная последовательность команд, подлежащих обработке на ЭВМ. Алгоритм решения задачи вводится в ЭВМ в виде программы, написанной на каком-либо языке программирования, и хранится в памяти ЭВМ в форме машинных кодов команд, осуществляющих управление ходом вычислительного процесса.

Принцип программного управления, предложенный Дж. фон Нейманом в 1945 г. для построения ЭВМ, формулируется следующим образом:

·        все вычисления, предписанные алгоритмом, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов, т. е. команд;

·        программы и обрабатываемые ими данные должны совместно храниться в памяти ЭВМ;

·        массив всех переменных является дополнительным неотъемлемым элементом любой программы;

·        для доступа к программе, командам и операндам используют их адреса;

·        вся информация кодируется двоичными цифрами, различные типы информации в памяти машины практически не разделимы.

В настоящее время к общим принципам построения современных ЭВМ относятся следующие:

·        обеспечение максимального удобства в работе пользователей

·        эффективной эксплуатации оборудования за счет введения в ЭВМ подсистемы управления и обслуживания;

·        возможность мультипрограммной работы. Для этого используются средства распределения памяти между программами, системой защиты памяти, система прерываний и приоритетов, датчик времени (таймер), иерархическая организация структуры самой ЭВМ, ее памяти, программного обеспечения, управления вычислительным процессом;

·        модульный принцип построения ЭВМ (из логически законченных блоков). Позволяет наращивать вычислительную мощность

·        по мере необходимости подключать дополнительные устройства или устанавливать более совершенные, благодаря чему облегчается адаптация ЭВМ в зависимости от требований пользователя;

·        возможность адаптации, развития, модернизации и наращи-вания технических средств. В наибольшей степени эти принципы используются в ЭВМ общего назначения, архитектура которых характеризуется универсальностью и совместимостью. Универсальность обеспечивает возможность одинаково эффективного решения задач различных классов;

·        совместимость различных ЭВМ. Это достигается за счет соответствующего выбора аппаратных средств, операционных систем (ОС), алгоритмических языков, пользовательских средств. Существуют понятия аппаратной, программной и информационной совместимости. Информационная совместимость предполагает использование общих кодов и единых форматов представления данных, совпадение характеристик носителей информации и шин. Программная совместимость чаще всего носит иерархический характер (снизу вверх — от младших моделей к старшим) и подразумевает единство логической структуры: систем адресации, команд, способов подключения периферийных устройств;

·        развитость программного обеспечения и высокая технологичность, унификация и стандартизация оборудования, обеспечивающая совместимость компонент различных производителей;

·        агрегатность технических средств, широкая номенклатура периферийных устройств. При этом вся система разбивается на большое число конструктивных модулей, каждый из которых выполняет собственные функции.

1.4. Классификация ЭВМ

Существуют различные принципы классификации ЭВМ. Как правило, ЭВМ классифицируют по таким показателям, как производительность, назначение, режимы работы, способ структурной организации, место и роль в информационных сетях.

По производительности выделяют супер-ЭВМ, большие ЭВМ, средние ЭВМ, персональные ЭВМ, мобильные и карманные ЭВМ, а также встраиваемые микропроцессоры.

Супер-ЭВМ — мощные, высокоскоростные вычислительные машины (системы) с производительностью от сотен миллионов до триллионов операций с плавающей точкой в секунду. Для них характерны огромное быстродействие числовой обработки и возможность решения широкого класса задач с числовыми расчетами. При производительности порядка нескольких GFLOPS можно еще обойтись одним векторно- конвейерным процессором (однопроцессорные супер-ЭВМ). Создание высокопроизводительной супер-ЭВМ с быстродействием порядка TFLOPS по современной технологии на одном процессоре не представляется возможным. Это связано с ограничением, обусловленным конечным значением скорости распространения электромагнитных волн (300 000 км/с), так как время распространения сигнала на расстояние нескольких миллиметров (линейный размер стороны микропроцессора) при быстродействии 100 млрд оп/с становится соизмеримым со временем выполнения одной операции. Поэтому супер-ЭВМ с такой производительностью создаются в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем.

В настоящее время в мире насчитывается несколько тысяч супер-ЭВМ производительностью несколько десятков GFLOPS: Cyber 205 фирмы ControlData, VP 2000 фирмы Fujitsu, VPP500 фирмы Siemens и т. д.

Большие ЭВМ, или мэйнфреймы, поддерживают многопользовательский режим работы, обслуживают одновременно от 16 до 1000 пользователей. Основное направление применения мэйнфреймов — решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами, использование мэйнфреймов в качестве больших серверов вычислительных сетей. Примерами больших ЭВМ может служить классическое семейство больших машин ЕС ЭВМ, IBM ES/9000, IBM S/390, а также современные японские компьютеры М1800 фирмы Fujitsu.

Малые, или мини-ЭВМ, — надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями. В многопользовательском режиме поддерживаются 16—512 пользователей. Для мини-ЭВМ характерны широкий диапазон производительности при специализированном применении, простая реализация многопроцессорных многомашинных систем, высокая скорость обработки прерываний, возможность работы с форматами данных различной длины, модульная архитектура, широкая номенклатура периферийных устройств, повышенная точность вычислений. В настоящее время семейство мини-ЭВМ включает большое число моделей от VAX-11 до VAX 8000, VAX 9000 и т. д.

Микро- ЭВМ по своему назначению можно разделить на универсальные и специализированные. Универсальные однопользовательские ЭВМ или персональные компьютеры (ПК) должны удовлетворять требованиям общедоступности и универсальности применения иметь относительно малую стоимость, возможность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды; адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования, в быту; «дружественность» ПО по отношению к малоквалифицированному пользователю; высокую надежность работы. Наибольшей популярностью в настоящее время пользуется ПК с микропроцессорами фирмы Intel.

По конструктивным особенностям ПК можно выделить стационарные и переносные (мощные переносные компьютеры (рабочие станции) массой до 15 кг; портативные (наколенные) компьютеры типа LapTop массой  5 … 10 кг; компьютеры- блокноты (Note Book Sub Note Book массой 1,5 … 4 кг и др.), карманные компьютеры, планшеты и смартфоны.

Смартфон — мобильный телефон, сравнимый по функционалу с карманным ПК. Также для обозначения некоторых устройств, совмещающих функциональность мобильного телефона и карманного ПК, часто используют термин «коммуникатор».

Смартфоны и коммуникаторы отличаются от обычных мобильных телефонов наличием достаточно развитой ОС, открытой для разработки ПО сторонними разработчиками (ОС обычных мобильных телефонов закрыта для сторонних разработчиков). Установка дополнительных приложений позволяет значительно улучшить функциональность смартфонов и коммуникаторов по сравнению с обычными мобильными телефонами.

В последнее время граница между «обычными» телефонами смартфонами все больше стирается, новые телефоны по своей функциональности приближаются к смартфонам, в них стала доступна электронная почта и HTML-браузер. Среди мобильных компьютеров можно выделить интернет-планшет — мобильный компьютер, относящийся к типу планшетных компьютеров, построенный на аппаратной платформе того же класса, которая используется для смартфонов. Для управления интернет-планшетом используется сенсорный экран, взаимодействие с которым осуществляется при помощи пальцев, без клавиатуры и «мыши». Ввод текста на сенсорном экране в целом не уступает по скорости. Интернет-планшеты, как правило, могут постоянно работать с сетью, поэтому с их помощью удобен доступ к услугам Интернет. Необходимо учитывать, что интернет- планшет в данный момент не является полной заменой ПК или ноутбука, так как его функциональность ограничена высокими требованиями к его мобильности, т. е. сочетанию низкого энергопотребления и габаритов. Присутствуют на рынке и встраиваемые микро-ЭВМ, являющиеся составными элементами в промышленных и транспортных системах, технических устройств и аппаратов, бытовых приборов.

По назначению выделяют ЭВМ общего применения и проблемно- ориентированные ЭВМ, обладающие высоким быстродействием в сугубо ограниченных областях.

По режимам работы различают ЭВМ однопрограммные, мультипрограммные, ЭВМ для построения многомашинных и много-процессорных вычислительных систем, ЭВМ для работы в системах реального времени.

По способу структурной организации выделяют однопроцессорные и мультипроцессорные ЭВМ.

По месту и роли в информационных сетях различают мощные машины, включаемые в состав вычислительных центров; кластерные структуры — многомашинные вычислительные системы; серверы — вычислительные машины и системы; рабочие станции; сетевые компьютеры — коммутационные устройства.

Сетевые серверы выполняют такие специализированные функции, как создание и управление базами и архивами данных, поддержка многоадресной факсимильной связи и электронной почты, управление многопользовательскими устройствами ввода-вывода информации (принтером, плоттером и др.). Файл-серверы, имеющие объемные дисковые ЗУ, используются для работы с файлами данных. Архивационный сервер, использующий накопители на магнитной ленте (стриммеры) со сменными картриджами, предназначен для резервного копирования информации. Факс-сервер, почтовый сервер — выделенные компьютеры для организации эффективной многоадресной факсимильной связи или электронной почты.

Рабочие станции появились на рынке ЭВМ почти одновременно ПК и опережали всех по своим вычислительным возможностям. Переломным моментом в развитии рабочих станций стало появление новой архитектуры микропроцессоров RISC, позволившей резко поднять производительность ЭВМ. Современные рабочие станции сопоставимы, а иногда даже превосходят ПК по своим характеристикам.

Современная рабочая станция — не просто большая вычислительная мощность, это однопользовательская система с мощным процессором многозадачной ОС, имеющая развитую графику с высоким разрешением, большую дисковую и оперативную память и встроенные сетевые средства. Все это в значительной мере и определяло их область применения и проблемную ориентацию: автоматизированное проектирование, банковское дело, управление производством, разведка добыча нефти, связь, издательская деятельность и др. Лидером на мировом рынке рабочих станций является американская фирма Sun Microsystems. Архитектура SPARC, разработанная этой фирмой использующаяся в ее машинах, стала фактически стандартом де-факто. Традиционно доминирующей ОС на рынке рабочих станций была система Unix и ей подобные системы (Solaris и др.). В последнее время наблюдается некоторое предпочтение ОС VAX VMS и в еще большей степени Windows.

Вопросы и задания

1.     Назовите основные характеристики ЭВМ.

2.     Что такое быстродействие ЭВМ, в чем оно измеряется?

3.     Что такое производительность ЭВМ, в чем она измеряется?

4.     В чем измеряется емкость запоминающих устройств?

5.     Что такое надежность ЭВМ, в чем она измеряется?

6.     Что такое точность ЭВМ, в чем она измеряется?

7.     Что такое достоверность, в чем она измеряется?

8.     Сформулируйте общие принципы построения современных ЭВМ.

9.     Сформулируйте принцип фон Неймана. Объясните, как он влияет на архитектуру современных ЭВМ.

10.                       Какие принципы могут быть положены в основу современной классификации ЭВМ?

 В курсе изложены основы системного и архитектурного подходов к анализу и планированию создания информационных систем. Рассматриваются вопросы управления информационными системами в процессе выбора и реализации различных архитектур информационных систем, а также, состав и взаимосвязь процессов по разработке ИТ стратегии и ИТ-архитектуры организации. Рассмотрены вопросы применения на практике в проектировании информационных систем подходов и методов, позволяющих получать их архитектуры. 

Данный курс ставит целью...

Основной целью освоения дисциплины  является подготовка обучающихся к производственно-технологическому, организационно-управленческому, аналитическому и научно- исследовательскому видам деятельности по направлению подготовки 09.03.03 Прикладная информатика (профиль подготовки: Прикладная информатика в экономике,Прикладная информатика в ГМУ,Прикладная информатика в менеджменте,Прикладная информатика в юриспруденции) посредством обеспечения этапов формирования компетенций, предусмотренных ФГОС ВО, в части представленных ниже знаний, умений и навыков

образовательной  программы   бакалавриата по направлению

09.03.03 Прикладная информатика (по профилю Прикладная информатика в менеджменте)

Дисциплина реализуется на факультете информатики и информационных технологий кафедрой ПИиММУ.

 Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с выработкой у обучающихся навыков визуального представления данных различного типа, обучения студентам возможностям применения графических средств при моделировании и реорганизации бизнес-процессов, разработке презентационных материалов

Дисциплина нацелена на формирование следующих компетенций выпускника: профессиональных ПК-23.

Компьютерная графика имеет дело с изображениями. Ее основное назначение визуализация построение изображения графического объекта по его описанию (прикладной модели). Другими видами обработки графической информации являются преобразование изображений и распознавание изображений.

В зависимости от области применения к визуализации предъявляются различные требования: скорость построения, качество изображения, реалистичность, эстетические характеристики, достоверность и другие, которые должны учитываться графической программой.

Дисциплина «Региональная экономика» является дисциплиной по выбору, которая  входит в вариативную часть образовательной программы магистратуры по направлению 09.04.03 Прикладная информатика, профиль подготовки «Прикладная информатика в аналитической экономике»

Дисциплина реализуется на факультете ИиИТ кафедрой ПИиММУ.

Содержание дисциплины охватывает вопросы, касающиеся исследованию теоретических положений региональной экономики, особенностей развития региональной системы России и ее элементов, вопросов экономической оценки потенциала регионов, государственно-территориальному устройству России и ее экономическому районированию.

Дисциплина нацелена на формирование следующих компетенций выпускника: общекультурной – ОК-3; общепрофессиональной – ОПК-2; профессиональных – ПК-2, ПК-18.

образовательной  программы   бакалавриата по направлению

09.03.03 Прикладная информатика (по профилю Прикладная информатика в менеджменте)

Дисциплина реализуется на факультете информатики и информационных технологий кафедрой ПИиММУ.

 Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с выработкой у обучающихся навыков визуального представления данных различного типа, обучения студентам возможностям применения графических средств при моделировании и реорганизации бизнес-процессов, разработке презентационных материалов

Дисциплина нацелена на формирование следующих компетенций выпускника: профессиональных ПК-23.

Дисциплина «Информационное обеспечение логистики и управления цепями поставок» входит в вариативную часть образовательной программы бакалавриата по направлению 09.03.03 Прикладная информатика

Дисциплина реализуется на факультете информатики и информационных технологий кафедрой ПИиММУ.

Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с выработкой у обучающихся целостного представления об информационной системе, обеспечивающей прохождение материального потока от первичного источника сырья вплоть до конечного потребителя; формированием у будущего специалиста ориентации на  многоаспектную системную интеграцию с партнерами, обеспечивающую высокую конкурентоспособность товаропроводящих систем; знакомством с новейшими достижениями в области информационного обеспечения логистических систем и управления цепями поставок.

Дисциплина нацелена на формирование следующих компетенций выпускника: профессиональных  ПК-1, ПК-5.