Geneza zastosowań komputerów

Oprogramowanie użytkowe
 Oprogramowanie otwarte (ogólnego przeznaczenia):
 edytory tekstowe (MS Word)
 arkusze kalkulacyjne (MS Excel)
 systemy zarządzania bazami danych (MS Access, Paradox, Oracle, Progres)
 systemy graficzne (MS Power Point)
 Programy stworzone na potrzeby konkretnego użytkownika:
Funkcje edytora tekstowego:
 całoekranowa redakcja, czyli możliwość docierania do dowolnego
elementu tekstu
 operowanie na blokach tekstu
 wprowadzanie do tekstu elementów zewnętrznych (np. rysunki)
 wyszukiwanie w tekście fragmentów fraz, wyrazów spełniających
określone warunki
 swobodna edycja tekstu
 możliwość operowania niestandardowymi znakami (symbole
matematyczne, niestandardowe czcionki)
 możliwość komunikowania się z systemem operacyjnym bez
przerywania pracy w ramach edytora
 zdolność do równoczesnej edycji kilku tekstów
 możliwość tworzenia dokumentów seryjnych
 Możliwości arkuszy kalkulacyjnych:
 wielokrotne użytkowanie opracowanych arkuszy
 prowadzenie wielowariantowych obliczeń i wielowariantowej analizy
pozwalającej podjąć próby optymalizacji pewnych zjawisk i stanów
 prostota użytkowania, w tym łatwość definiowania formuł
obliczeniowych
 diagnostyka pracy użytkownika i popełnionych przez niego błędów
 zbieżność- skończona liczba operacji
 odpowiednia struktura (obligatoryjny początek i koniec)
O efektywności pracy arkusza kalkulacyjnego przesądzają:
 liczba kolumn i wierszy dostępnych w ramach arkusza
 zakres funkcji dostępnych w celu definiowania formuł obliczeniowych
 możliwość manipulowania na arkuszu
 wielość formatów i typów prezentacji wyników w postaci graficznej
 zdolność przenoszenia danych pomiędzy arkuszami i innymi systemami
informatycznymi
 zdolność do automatyzacji ciągów poleceń wykonywanych na arkuszu w
postaci makr (specjalnie definiowanych procedur)
1
Przeznaczenie: biura, urzędy, prace planistyczne.
Systemy zarządzania bazami danych
Baza danych- to zbiór wzajemnie powiązanych danych pamiętanych bez zbędnej
redundancji (powtarzania), służących jednemu lub wielu zastosowaniom w sposób
optymalny. Dane są pamiętane w taki sposób, że są niezależne od programów, które
z nich korzystają.
System zarządzania bazą danych (SZBD)- to narzędzie umożliwiające tworzenie
bazy danych, dostęp do danych zawartych w bazie danych oraz ich aktualizację.
SZBD pełni rolę pośrednika pomiędzy bazą danych, traktowaną jako zbiór danych, a
jej użytkownikiem.
Cechy baz danych:
 zmniejszenie redundancji (powtórzeń) pamiętanych danych
 uniknięcie niezgodności pamiętanych danych
 dzielenie zapamiętanych danych pomiędzy wielu użytkowników
 wprowadzanie standardów
 wprowadzanie ograniczenia dostępu do danych
 zachowanie integralności danych
 zapewnienie niezależności danych
SZBD współpracuje z wieloma użytkownikami. Każdy z nich wyraża swoje potrzeby
w różnym języku związanym z bazą danych.
Wyróżnia się następujące języki:
A. język opisu danych- używany przez administratora bazy danych do
tworzenia opisu fizycznej bazy danych, nadania logicznego formatu
danym i opisu fizycznych atrybutów danych, które są pamiętane w bazie
danych
B. język manipulacji danymi- stosowany w programach aplikacyjnych i
realizujący operacje wprowadzania i wyświetlania danych
W SZBD stosuje się relacyjną organizację jej pamiętania. Ogół danych niezbędnych
do wspólnego przetworzenia dzieli się na względnie jednorodne zestawy (relacje).
SZBD dzieli się na dwie grupy:
 systemy adresowane na komputery PC, współpracujące z niewielkimi
bazami danych, obsługujące pojedynczych użytkowników lub niewielkie
grupy (MS Access)
 systemy zaawansowane technologicznie, dostosowane do obsługi wielu
użytkowników i dużych baz danych, bazujących na standardowym języku
manipulacji danymi SQL (Oracle, Paradox, Progres)
Cechy SZBD na PC:
 niskie wymagania sprzętowo-systemowe
 proste i niezawodne graficzne środowisko użytkowania, gwarantujące
łatwość szkolenia i obsługi
2



uproszczenia manipulacyjne przy stosowaniu specyficznych prostych
języków operowania danymi (nastawienie na interaktywne przetwarzanie
danych z bazy)
możliwość współpracy z innymi, zaawansowanymi bazami danych
zdolność do wymiany danych z otoczeniem (arkuszami, pakietami
graficznymi itp.)
Cechy zaawansowanych SZBD:
 stosowanie standardu języka SQL
 wysoki poziom bezpieczeństwa przetwarzanych baz scentralizowanych i
rozproszonych
 praca w konfiguracji klient – serwer, optymalizująca przetwarzanie w
sieciach
 zdolność do optymalizacji zapytań, kierowanych do bazy przez
użytkowników lub ich systemy
 dostosowanie do efektywnego przetwarzania transakcji poprzez
odpowiednie mechanizmy synchronizacji i monitorowania pracy
poszczególnych użytkowników
 zbiór mechanizmów zapewnienia integralności bazy, tj. poprawność,
aktualność, kompletność i spójność przechowywania i przetwarzania
danych
 zdolność manipulowania niestandardowymi strukturami danych,
definiowanymi przez użytkowników
 możliwość stosowania pakietów na wielu platformach sprzętowosystemowych i przenoszenia aplikacji bez danych między nimi
Kierunki doskonalenia SZBD:
 tworzenie baz uniwersalnych, pozwalających przechowywać dane
obiektowe i dane multimedialne
 tworzenie hurtowni danych (selekcja i agregacja danych z baz
operacyjnych, pamiętanie danych historycznych, wielowymiarowe analizy
danych)
Pakiety graficzne – rodzaje:
 programy graficznej ilustracji danych (metody prezentacji: wykresy
dwuwymiarowe, wykresy kołowe, histogramy i wykresy przestrzenne)
 programy opracowania schematów (graficzne opracowania wszelkich
diagramów: planów, schematów, opisów struktur powiązań procesów)
 programy przygotowania zaawansowanych prezentacji graficznych
(umożliwiają przygotowanie sekwencji slajdów, wykorzystywanie
standardowych scenariuszy pokazów, włączenie do pokazu
interaktywnych przycisków, obiektów)
E-biznes (elektroniczny biznes)- te modele wykorzystują technologię internetową,
wirtualnej rzeczywistości. Języki programowania: Java Script, Java, HTML.
3
Systemy zarządzania wiedzą- do realizacji tej koncepcji służą:
 algorytmy genetyczne
 sieci neuronowe
Aby komputer mógł zrealizować powierzone mu zadanie, konieczne jest wykonanie
wielu czynności, takich jak:
1) opracowanie algorytmu rozwiązania zadania
2) kodowanie algorytmu w wybranym języku programowania
3) uruchomienie programu
Sieci komputerowe- to pewna liczba niezależnie działających komputerów, które są
połączone ze sobą za pomocą kanałów komunikacyjnych, pozwalających na
wymianę informacji między tymi komputerami.
Fizyczne elementy sieci komputerowych:
stacje robocze- mikrokomputery włączone do sieci
serwery- wyspecjalizowane komputery o dużej mocy obliczeniowej
udostępniające stacjom roboczym zasoby sieci
media transmisji- sieci telefoniczne, łącza telefoniczne, łącza
światłowodowe, mikrofalowe i satelitarne
Cele budowy sieci komputerowych:
 bezpośredni dostęp użytkownika sieci do zasobów wszystkich
systemów komputerowych wchodzących w jej skład
 równomierne obciążenie systemów pracujących w sieci
 znacznie wyższy poziom niezawodności i dostępności przetwarzania w
wypadku systemów tradycyjnych
 niższe koszty przetwarzania zadań pojedynczego użytkownika
korzystającego z końcówki
 zwiększenie możliwości współpracy pomiędzy użytkownikami
Z uwagi na wielkość (obszar działania) sieci dzieli się na:
sieci lokalne (Local Area Network- LAN)- łączą grupę użytkowników
pracujących na stosunkowo niewielkim obszarze (budynek, firma)
sieci kampusowe (Campus Network- CN)- składają się z wielu segmentów
sieci połączonych siecią LAN, a działających na większym obszarze
(kilka budynków)
sieci miejskie (Metropolitan Area Network- MAN)- obejmują swoim
zasięgiem obszar miasta, o zasięgu do 100 kilometrów, realizowane w
oparciu o technologię światłowodowe
sieci rozległe (Wicle Area Network)- łącza znacznie odległe geograficznie
systemy komputerowe, łączonymi systemami, np. internet
4
O pracy sieci komputerowej decydują:
 topologia sieci
 media transmisji
 architektura sieci
Topologia sieci- określa rozmieszczenie łączy między stacjami i samych łączy stacji
roboczych.
Można wyróżnić następujące topologie sieci:
1) punkt – punkt
2) gwiazda
3) pętla (pierścień)
4) magistrala
K- stacja sieci (mikrokomputer)
KC- komputer centralny
K
K
punkt – punkt
K
K
K
K
K
K
KC
K
gwiazda
(np. internet)
K
K
K
K
K
K
K
pętla
(przesył danych w jednym kierunku)
K
K
magistrala
K
K
Topologia gwiazdy- wszystkie stacje robocze są połączone tylko z jedną stacją
centralną (kontrolerem, zarządcą sieci), przez którą odbywa się wszelka
komunikacja.
5
Zalety:
centralne sterowanie ułatwia zarządzanie siecią oraz jej zasobami
proste dołączanie nowych stacji
Wady:
 awaria kontrolera powoduje przerwanie całej sieci
 prędkość pracy kontrolera ogranicza szybkość przesyłania danych
 dołączanie nowej stacji wymaga położenia nowego kabla (sumaryczna
długość kabla w sieci o topologii gwiazdy jest większa niż w innych)
Zastosowanie:
 małe i duże sieci
 w praktyce stosowana jest konfiguracja ,,płatka śniegu”- wiele stacji
centralnych połączonych ze sobą (internet)
Topologia pierścienia (pętli)- wszystkie stacje włączone w pierścień zajmują się
przekazywanie sygnałów (tylko w jednym kierunku).
Zalety:
przesyłane dane są dostępne dla wszystkich stacji w sieci
równouprawnienie wszystkich stacji (brak centralnego sterowania), co
podnosi niezawodność całej sieci (wszystkie stacje oprócz nadawania i
odbierania sygnałów zajmują się ich wzmacnianiem)
Wady:
 zdarzają się nietypowe zjawiska, jak: krążący w nieskończoność pakiet z
danymi
 przerwanie w sieci powoduje utratę połączenia między stacjami i
zawiesza pracę całej sieci
Zastosowanie- ośrodki akademickie (czyli sieci kampusowe)
Topologia magistrali- wszystkie stacje dołączone są do wspólnego odcinka
przewodu magistrali za pomocą specjalnego złącza.
Zalety:
transmitowane dane docierają od wszystkich stacji (są pobierane jednak
tylko wtedy, gdy adres odbiorczy jest adresem danej stacji)
brak wrażliwości na uszkodzenia dowolnej stacji
łatwość dołączenia nowych stacji
Wady- ograniczony przestrzenny zasięg z uwagi na brak regeneratorów sygnałów
Zastosowanie- sieci lokalne
Rozszerzona konfiguracja- topologia drzewa- główny przewód komunikacyjny
rozgałęzia się w wielu miejscach.
6
Topologia punkt – punkt (pear to pear):
każdy komputer ma przeważnie dostęp do wszystkich urządzeń w sieci
użytkownik odpowiada za instalację, obsługę i komfort sieci
Metoda transmisji:
 skrętka telefoniczna (skręcona para izolowanych przewodów
miedzianych- transmisja na odległość 100 metrów przy szybkości 10
MB na sekundę
 Ethernet (kabel koncentryczny- transmisja na odległość do 1000
metrów)
 światłowód (wzdłuż włókien szklanych wysyłane światło laserowe,
transmisja rzędu 100 MB na sekundę)
 mikrofale, łącza satelitarne, fale radiowe itp.
Architektura sieci- rodzaje:
1) klient – serwer (programy użytkowe- klienci- uruchamiane na stacjach
?
zlecają wykonanie wybranych zadań serwerom udostępniającym
klientom zasoby sieciowe, np. Net Ware firmy Noven)
2) sieci partnerskie (komputer podłączony do sieci może być
jednocześnie
serwerem oraz klientem, np. Windows for Workgroups firmy Microsoft)
Historia internetu:
 początek lat 70- powstanie sieci ARPANET dla Departamentu Obrony
USA (przeznaczonej do przesyłania informacji wojskowych w czasie
konfliktu nuklearnego i niewrażliwej na uszkodzenia)
 sieć łączyła Departament z licznymi kontrahentami (w tym
uniwersytetami)
 podział sieci ARPANET na MILNET i INTERNET
Internet (metasieć)- sieć łącząca wiele innych sieci korzystających przede
wszystkim ze specjalnego protokołu TCP / IP i korzystających ze wspólnej
przestrzeni adresowej.
Protokół- to zbiór konwencji określających sposób przesyłania danych między
różnymi programami. Protokoły określają jak sieć ma przesyłać swoje wiadomości i
obsługiwać błędy.
Protokół TCP / IP- to opracowany w 1974 roku Protokół Kontroli Transmisji /
Protokół Internetu. Protokół IP jest odpowiedzialny za adresowanie w sieci, natomiast
protokół TCP- za dostarczanie komunikatów we właściwe miejsce.
Inne protokoły to np. OSI (połączenie systemów otwartych).
Działanie internetu:
 komutacja pakietów w internecie- polega na podziale strumienia
danych wejściowych na małe części, z których każda opatrywana jest
nagłówkiem, zawierającym informacje niezbędne do osiągnięcia przez
dane miejsca przeznaczenia
 komputery archiwizują(?) nagłówki i przesyłają pakiet z miejsca na
miejsce, aż dotrze on do właściwego miejsca (różnymi trasami)
7
Przesyłanie danych:
 łącza komutowane- linia telefoniczna
 łącza dzierżawione (dedykowane)- łącze jest cały czas czynne i gotowe
w każdej chwili do przesyłania danych
 inne (mikrofale, satelitarne, radiowe)
Adresowanie w internecie:
 każdy komputer włączony do internetu jest identyfikowany za pomocą
numerów zwanych adresami IP
 adres IP składa się z 4 części oddzielonych kropkami (np. 92.33.33.32liczba od lewej to najogólniejsza część adresu, oznaczająca
najrozleglejszą sieć, ostatnia- konkretny komputer)
W praktyce stosuje się system specyficznych nazw. DNS to układ zapisu odwrotny
do adresów IP.
Przykładowe dziedziny:
com- dziedziny komercyjne
gov- instytucje państwowe
net- organizacje administracyjne
edu- instytucje dydaktyczne
mil- instytucje wojskowe
org- organizacje zwykle prywatne
Usługi w internecie:
 poczta elektroniczna
 zdalny transfer plików między komputerami (FTP)
 praca na innej maszynie (Telnet)
 dostęp do serwisów informacyjnych (www)
 listy dyskusyjne
8