2.2. Эволюция информационных технологий
Термин информационные технологии возник в 70-х г. г. ХХ века и стал означать технологию обработки информации с помощью компьютеров и других средств вычислительной техники. Компьютеры изменили процессы работы с информацией, повысили оперативность и эффективность управления, но одновременно породили серьезные социальные проблемы. Современная ИТ базируется на активном участии в информационном процессе потребителей информации (их называют пользователями или конечными пользователями), на удобном, дружественном интерфейсе, на широком использовании ППП общего и профессионального назначения, на доступе пользователей к удаленным БД и программам путем использования компьютерных сетей.
2.2.1. Поколения компьютеров
Эволюция ИТ тесно связана с поколениями компьютеров как основного инструментария. В соответствии с элементной базой и уровнем развития программных средств выделяют четыре реальных поколения ЭВМ, краткая характеристика которых приведена в табл. 2.1.
ЭВМ первого поколения обладали небольшим быстродействием в несколько десятков тыс. оп./с. В качестве внутренней памяти применялись ферритовые сердечники. Основной недостаток этих ЭВМ – рассогласование быстродействия внутренней памяти, с одной стороны, и арифметико-логического устройства (АЛУ), а также устройства управления (УУ) с другой стороны, за счет различной элементной базы. Общее быстродействие определялось более медленным компонентом – внутренней памятью и снижало общий эффект. Уже в ЭВМ первого поколения делались попытки ликвидировать этот недостаток путем асинхронизации работы устройств и введения буферизации вывода, когда передаваемая информация «сбрасывается» в буфер, освобождая устройство для дальнейшей работы (принцип автономии). Таким образом, для работы устройств ввода-вывода использовалась собственная память.
Таблица 2.1
Характеристика поколений ЭВМ
Параметры сравнения
|
Поколения ЭВМ
|
Первое
|
Второе
|
Третье
|
Четвертое
|
Период времени
|
1946 - 1959
|
1960 - 1969
|
1970 - 1979
|
С 1980 г.
|
Элементная база (для УУ и АЛУ)
|
Электронные (или электрические) лампы
|
Полупроводники (транзисторы)
|
Интегральные схемы
|
Большие интегральные схемы (БИС)
|
Основной тип ЭВМ
|
Большие
|
Большие
|
Малые (мини)
|
Микро
|
Основные устройства ввода
|
Пульт, перфокарточный и перфоленточный ввод
|
Добавился алфавитно-цифровой дисплей, клавиатура
|
Алфавитно-цифровой дисплей, клавиатура
|
Цветной графический дисплей, сканер, клавиатура
|
Основные устройства вывода
|
Алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), перфоленточный вывод
|
Алфавитно-цифровое печатающее устройства (АЦПУ), перфоленточный вывод
|
Графопостроитель, принтер
|
Графопостроитель, принтер
|
Внешняя память
|
Магнитные ленты и барабаны, перфоленты и перфокарты
|
Добавился магнитный диск
|
Магнитный диск
|
Магнитные и оптические диски
|
Ключевые решения в ПО
|
Универсальные языки программирования, трансляторы
|
Пакетные ОС, оптимизирующие трансляторы
|
Интерактивные ОС, структурированные языки программирования
|
Дружественность ПО, сетевые ОС
|
Режим работы ЭВМ
|
Однопрограммный
|
Пакетный
|
Разделения времени
|
Персональная работа и сетевая обработка данных
|
Цель использования ЭВМ
|
Научно-технические расчеты
|
Научно-технические и экономические расчеты
|
Управление и экономические расчеты
|
Телекоммуникации, информационное обслуживание и управление
|
Критерий эффективности использования ЭВМ
|
Машинные ресурсы
|
Машинные ресурсы
|
Человеческие ресурсы: трудоемкость разработки и сопровождения программ
|
Трудоемкость формализации профессиональных знаний, полнота и скорость доступа к данным
|
Расположение пользователя
|
Машинный зал
|
Отдельное помещение
|
Терминальный зал
|
Рабочий стол или произвольное мобильное
|
Тип пользователя
|
Инженер-программист
|
Профессиональный программист
|
Пользователь с навыками программирования
|
Пользователь с общей компьютерной подготовкой
|
Существенным функциональным ограничением ЭВМ первого поколения являлась ориентация на выполнение арифметических операций. При попытках приспособления для задач анализа они оказывались неэффективными.
Языков программирования как таковых еще не было, и для кодирования своих алгоритмов программисты использовали машинные команды или ассемблеры. Это усложняло и затягивало процесс программирования. К концу 50-х годов средства программирования претерпевают принципиальные изменения: осуществляется переход к автоматизации программирования с помощью универсальных языков и библиотек стандартных программ. Использование универсальных языков повлекло возникновение трансляторов.
Программы выполнялись позадачно, т.е. оператору надо было следить за ходом решения задачи и при достижении конца самому инициировать выполнение следующей задачи.
Начало современной эры использования ЭВМ в нашей стране относят к 1950 году, когда в институте электротехники АН УССР под руководством С.А. Лебедева была создана первая отечественная ЭВМ под названием МЭСМ - Малая Электронная Счетная Машина. В течение первого этапа развития средств вычислительной техники в нашей стране создан ряд ЭВМ: БЭСМ, Стрела, Урал, М-2.
Второе поколение ЭВМ – это переход к транзисторной элементной базе, появление первых мини-ЭВМ.
Получает дальнейшее развитие принцип автономии – он реализуется уже на уровне отдельных устройств, что выражается в их модульной структуре. Устройства ввода-вывода снабжаются собственными УУ (называемыми контроллерами), что позволило освободить центральное УУ от управления операциями ввода-вывода.
Совершенствование и удешевление ЭВМ привели к снижению удельной стоимости машинного времени и вычислительных ресурсов в общей стоимости автоматизированного решения задачи обработки данных, в то же время расходы на разработку программ (т.е. программирование) почти не снижались, а в ряде случаев имели тенденции к росту. Таким образом, назревала необходимость повышения эффективности программирования, которая начала реализовываться во втором поколении ЭВМ и получает развитие до настоящего времени.
Начинается разработка на базе библиотек стандартных программ интегрированных систем, обладающих свойством переносимости, т.е. функционирования на ЭВМ разных марок. Наиболее часто используемые программные средства выделяются в ППП для решения задач определенного класса.
Совершенствуется технология выполнения программ на ЭВМ: создаются специальные программные средства - системное ПО.
Цель создания системного ПО – ускорение и упрощение перехода процессором от одной задачи к другой. Появились первые системы пакетной обработки, которые просто автоматизировали запуск одной программ за другой и тем самым увеличивали коэффициент загрузки процессора. Эти системы явились прообразом современных ОС, они стали первыми системными программами, предназначенными для управления вычислительным процессом. В ходе реализации систем пакетной обработки был разработан формализованный язык управления заданиями, с помощью которого программист сообщал системе и оператору, какую работу он хочет выполнить на вычислительной машине. Совокупность нескольких заданий, как правило, в виде колоды перфокарт, получила название пакета заданий. Этот элемент жив до сих пор: так называемые пакетные (или командные) файлы MS DOS есть не что иное, как пакеты заданий (расширение в их имени bat является сокращением от английского слова batch, что означает пакет).
К отечественным ЭВМ второго поколения относятся Проминь, Минск, Раздан, Мир.
В 70-х годах возникают и развиваются ЭВМ третьего поколения. В нашей стране это ЕС ЭВМ, АСВТ, СМ ЭВМ. Данный этап - переход к интегральной элементной базе и создание многомашинных систем, поскольку значительного увеличения быстродействия на базе одной ЭВМ достичь уже не удавалось. Поэтому ЭВМ этого поколения создавались на основе принципа унификации, что позволило комплексировать произвольные вычислительные комплексы в различных сферах деятельности.
Расширение функциональных возможностей ЭВМ увеличило сферу их применения, что вызвало рост объема обрабатываемой информации и поставило задачу хранения данных в специальных БД и их ведения. Так появились первые СУБД.
Изменились формы использования ЭВМ: введение удаленных терминалов (дисплеев с клавиатурами) позволило широко и эффективно внедрить режим разделения времени и за счет этого приблизить ЭВМ к пользователю и расширить круг решаемых задач.
Обеспечил режим разделения времени новый вид ОС, поддерживающих мультипрограммирование. Мультипрограммирование - это способ организации вычислительного процесса, при котором на одном процессоре попеременно выполняются несколько программ. Пока одна программа выполняет операцию ввода-вывода, процессор не простаивает, как это происходило при последовательном выполнении программ (однопрограммный режим), а выполняет другую программу (многопрограммный режим). При этом каждая программа загружается в свой участок внутренней памяти, называемый разделом. Мультипрограммирование нацелено на создание для каждого отдельного пользователя иллюзии единоличного использования вычислительной машины, поэтому эти ОС носили интерактивный характер, когда в процессе диалога с ЭВМ пользователь решал свои задачи.
С 1980 года начался четвертый этап, для которого характерны переход к большим интегральным схемам, создание серий недорогих микро-ЭВМ, разработка суперЭВМ для высокопроизводительных вычислений.
Наиболее значительным стало появление персональных ЭВМ (ПК), что позволило приблизить ЭВМ к своему конечному пользователю. Компьютеры стали широко использоваться неспециалистами, что потребовало разработки "дружественного" ПО. Возникают ОС, поддерживающие графический интерфейс, интеллектуальные ППП, операционные оболочки. В связи с возросшим спросом на ПО совершенствуются технологии его разработки – появляются развитые системы программирования, инструментальные среды пользователя.
В середине 80-х годов ХХ века стали бурно развиваться сети ПК, работающие под управлением сетевых или распределенных ОС. В сетевых ОС хорошо развиты средства защиты информации от несанкционированного доступа. Распределенные ОС обладают схожими с сетевыми системами функциями работы с файлами и другими ресурсами удаленных компьютеров, но там слабее выражены средства защиты.
На рубеже 70-80-х годов ХХ века в Японии опубликован проект ЭВМ 5-го поколения, причиной появления которого явились существенные противоречия между массовыми и доступными по цене ПК, с одной стороны, и сложностями для конечных пользователей решать с их помощью свои прикладные задачи – с другой. Подобное противоречие связано с недостатками традиционной технологии проектирования прикладного ПО:
процесс подготовки задачи к решению на ЭВМ несоизмеримо продолжительнее самого решения: многие месяцы подготовки задачи несопоставимы с несколькими минутами ее решения компьютером;
цепочка «постановка задачи – сдача задачи в эксплуатацию» работает в общем случае как неисправный телефон в силу того, что в процессе общения исполнители этой цепочки используют несколько языков (естественный, математический, язык графических символов, язык программирования и т.д.), часть из которых неоднозначна по смыслу высказываний. Из-за этого результаты решения задачи требуется согласовывать с заказчиком и, возможно, вносить в программу изменения;
заказчик практически исключен из процесса проектирования ПО, что удлиняет процесс подготовки программного продукта и снижает качество последнего.
Кроме того, в 80-х годах ХХ века намечается тенденция «приближения» компьютера» к конечному пользователю, который не является хорошо подготовленным в области общения с компьютером и испытывает значительные затруднения в решении своих прикладных задач с использованием ЭВМ. В этой связи возникла проблема организации нового типа взаимодействия конечного пользователя и компьютера.
Основная идея проекта ЭВМ пятого поколения – сделать общение конечного пользователя с компьютером максимально простым, подобным общению с любым бытовым прибором. Для решения поставленной задачи предлагались следующие направления:
разработка простого интерфейса, позволяющего конечному пользователю вести диалог с компьютером для решения своих задач. Подобный интерфейс может быть организован двумя способами: естественно-языковым и графическим. Поддержка естественно-языкового диалога – очень сложная и нерешенная пока задача. Реальным является создание графического интерфейса, что и сделано в ряде программных продуктов, например, в ОС Windows’xx. Этот интерфейс обладает наглядностью, не требует специальных знаний. Однако разработка доступных интерфейсов решает проблему только наполовину – позволяет конечному пользователю обращаться к заранее спроектированному ПО, не принимая участие в его разработке;
привлечение конечного пользователя к проектированию программных продуктов. Это направление позволило бы включить заказчика непосредственно в процесс создания программ, что в конечном итоге сократило бы время разработки программных продуктов и, возможно, повысило бы их качество. Подобная технология связана с формализацией профессиональных знаний конечного пользователя и предполагает два этапа проектирования прикладных программных продуктов:
программистом создается «пустая» универсальная программная оболочка, способная наполняться конкретными знаниями и с их использованием решать практические задачи. Например, эту оболочку можно было бы заполнить правилами составления квартальных и иных балансов предприятий, и тогда она могла бы решать задачи бухгалтерского учета. Либо можно было внести туда правила зачисления абитуриентов;
конечный пользователь заполняет созданную программистом программную оболочку, вводя в нее знания, носителем которых он является. Здесь может использоваться понятный для пользователя интерфейс. После этого программный продукт готов к эксплуатации.
Таким образом, предлагаемая в проекте ЭВМ пятого поколения технология программирования прикладных задач представлена на рис. 2.1.
а) программист создает пустую программную оболочку;
б) заказчик (конечный пользователь) наполняет оболочку знаниями
Рис. 2.1. Технология создания прикладных программ в проекте ЭВМ
пятого поколения
После того, как прикладная программа создана, начинается ее эксплуатация: заказчик (конечный пользователь) дает ЭВМ задания (формирует запросы), а она их выполняет и возвращает результат.
Предлагаемая технология имеет много серьезных проблем из-за сложности представления и манипулирования знаниями. Тем не менее с ней связывают прорыв в области проектирования прикладных программных продуктов.
2.2.2. Этапы развития ИТ
Этапы развития современной ИТ выделяются по ряду признаков:
По виду задач и процессов обработки данных:
Конец 1950-х – начало 1960-х годов. ЭВМ обеспечивают частичную обработку данных и используются для решения отдельных наиболее трудоемких рутинных задач обработки информации;
1960-е – начало 1970-х годов. Начало формирования компьютерной технологии управления, которая должна была автоматизировать учет, анализ информации и принятие решений;
1970-е годы. Производится централизованная автоматизированная обработка информации в условиях вычислительных центров (ВЦ) и ВЦ коллективного пользования (ВЦ КП). ЭВМ обеспечивают комплексную обработку информации на всех этапах управленческого процесса деятельности предприятия. Появляются автоматизированные системы управления (АСУ) предприятиями – АСУП;
1980-е годы. Разработана и используется специализация технологических решений на базе мини-ЭВМ и ПК и удаленного доступа к массивам данных с одновременной универсализацией способов обработки информации на базе мощных супер-ЭВМ. Развиваются АСУ технологическими процессами (АСУТП), системы автоматизации проектирования (САПР), общегосударственные и отраслевые АСУ. Наметилась тенденция к децентрализации обработки данных и решению задач в многопользовательском режиме, к безбумажной эксплуатации вычислительной техники;
Конец 1980-х годов – по настоящее время. Создаются ИТ, направленные на решение стратегических задач и реализацию ИС управления процессами и поддержки принятия решений. Внедряется ИТ, сочетающая средства вычислительной техники, средства связи и оргтехнику.
По проблемам, стоящим на пути информатизации общества:
1950 – 1960-е годы – проблема обработки больших объемов данных в условиях ограниченных возможностей аппаратных средств;
1960 – 1970-е годы – отставание ПО от уровня развития аппаратных средств;
1980-е годы – компьютер становится инструментом непрофессионального пользователя, а ИТ и ИС – средством поддержки принятия его решений. Проблема – удовлетворение потребностей пользователя и создание соответствующего интерфейса работы в компьютерной среде;
1990-е годы – по настоящее время – создание современной технологии межорганизационных связей и ИС. Наиболее существенные проблемы: выработка соглашений и установление стандартов и протоколов для компьютерной связи, необходимость разработки распределенных ИТ и ИС, организация доступа к стратегической информации, организация защиты и безопасности информации.
По преимуществу, которое приносит ИТ:
Начало 1960-х годов - эффективная обработка информации при выполнении рутинных операций с ориентацией на централизованное коллективное использование ресурсов ВЦ. Основной критерий оценки эффективности ИТ – разница между затраченными на разработку и сэкономленными в результате внедрения средствами. Основная проблема – психологическая: плохое взаимодействие конечных пользователей и разработчиков из-за различия их взглядов и понимания решаемых проблем;
С начала 1980-х годов – изменился подход к созданию ИТ и ИС – ориентация смещается в сторону индивидуального пользователя для поддержки принимаемых им решений. Пользователь заинтересован в проводимой разработке, налаживается контакт с разработчиком, возникает взаимопонимание обеих групп специалистов. На этом этапе используются как централизованная обработка данных, характерная для первого этапа, так и децентрализованная, базирующаяся на решении локальных задач и работе с локальными БД на рабочем месте пользователя. Преимущества применения компьютерных технологий на данном этапе связаны с той ролью, которую они играют в бизнесе, и основаны на достижениях телекоммуникационных технологий и распределенной обработке информации. ИТ и ИС имеют своей целью не просто увеличение эффективности обработки данных и помощь управленцу, а создание высокоэффективного производства. Применяемые ИТ должны помочь компании выстоять в конкурентной борьбе и получить преимущество.
|
