АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

 

Инженерлік кибернетика кафедрасы

 

 

АҚПАРАТТАНУ

Дәрістер жинағы

 

 (мамандықтың барлық оқыту түрінің студенттері үшін)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2006

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Ибраева Л.Қ., Сүйебаева Л.Б. Ақпараттану. Дәрістер жинағы (мамандықтардың барлық оқыту түрлерінің студенттері үшін).- Алматы: АЭжБИ, 2006.- 40 б.

 

           

 

 

 

 

 

         Дәрістер жинағы типтік жұмыс бағдарламасының негізінде бірінші курстардың ақпараттанудан теориялық материалды оқып үйренуі үшін көмек ретінде құрастырылған және сегіз тақырыпты қамтиды. Пәнді терең игеру үшін әр тақырыптың соңында қосымша әдебиеттерге сілтеме жасалынды.

         Дәрістік материал мен арнайы терминологиялық сөздіктің (глоссарийдің) электронды нұсқалары «Инженерлік кибернетика» кафедрасының компьютерлік кластарындағы серверлерде орнатылған.

         Дәрістер жинағы барлық мамандықтың барлық оқу түріндегі студенттерге арналған.

 

         Без. 1, кесте. 1, библиогр. – 43 атау.      

 

 

 

 

         Пікір беруші: тех. ғыл. канд., доц. Ш.И. Иманғалиев.

 

 

 

 

 

 

 

         Алматы энергетика және байланыс институтының 2006 ж. жоспары

бойынша баспаға басылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

©       Алматы энергетика және байланыс институты, 2006 ж.

Мазмұны

 

Кіріспе....................................................................................................................4

1 №1 Дәріс.  Ақпараттану мен ақпарат. Компьютерлердің арифметикалық

және логикалық негіздері.......................................................................................5

2 №2 Дәріс.  Ақпараттанудың техникалық құралы...............................................9

3 №3 Дәріс.  Ақпараттанудың техникалық құралы..............................................13

4 №4 Дәріс.  Жүйелік бағдарламалық қамтамасыздандыру.................................17

5 №5 Дәріс.  Қолданбалы бағдарламалық қамтамасыздандыру..........................21

6 №6 Дәріс.  Компьютерлік желілер, желілік және

телекоммуникациялық технологиялар..................................................................25

7 №7 Дәріс.  Ақпаратты қорғау негіздері............................................................29

8 №8 Дәріс. Алгоритмдеу. Бағдарламалау негіздері. Қазіргі заманғы бағдарламалық құрал...............................................................................................33

А қосымшасы.........................................................................................................37

Әдебиеттер тізімі         ……………………………………………………………...38

 

 

 

 

 

          Кіріспе

Қазіргі қоғамдағы ақпараттық ғасыр дамуына өтер кезеңдегі білім жүйесінің негізгі міндеттерінің бірі болашақ маманның ақпараттық мәдениетінің негізін қалыптастыру болып табылады. Ақпараттанудың әдісі мен құралдарын игерген білікті кадрлерге деген қоғам қажеттілігі білім саясатының жетекші факторына айналды. Есептеуіш техника мен байланыс құралдарының жедел дамуы, ақпараттық технологияның біздің өміріміздегі барлық салаға енуі ақпараттануды байыпты оқытуды талап етеді.

Қазіргі жағдайдағы ақпараттанудың рөлі әр кез өсіп отырады. Жеке адамдардың да, тұтас ұйымның да қызметі көп жағдайда оның ақпараттануына және қолда бар ақпаратты тиімді қолдануына байланысты.

Әртүрлі индустрияға компьютердің және қазіргі заманғы ақпаратты беру мен қайта өңдеу құралдарының енгізілуі қоғамды ақпараттандыру деп аталатын үрдістің басталуына итермеледі. Қазіргі кездегі өндірістермен басқа да қызмет салалары үлкен көлемдегі ақпаратты қайта өңдеуге, ақпараттық қызмет көрсетуге зәру. Ақпараттандыру үрдісінің нәтижесінде, материалдық нысанмен емес, оймен, санамен, бейнемен, зердемен және біліммен әрекеттенсе, онда ақпараттық қоғамның құрылғаны деп саналады. Әрбір елдің индустриялық кезеңнен ақпараттық ғасыр дамуына дейінгі қозғалысы қоғамның ақпараттану дәрежесімен анықталады.

Ақпараттық салаға дербес компьютердің енгізілуі мен телекоммуникациялық байланыс құралдарына пайдалану ақпараттық технология дамуының жаңа ғасырын анықтады. Жаңа ақпараттық технология дегеніміз- дербес компьютерлер мен телекоммуникациялық құралдарды қолданатын, пайдаланушы жұмысының “дос” интерфейсі бар ақпараттық технология. Жаңа ақпараттық технология интерактивтік принципке, басқа бағдарламалық өніммен біріктіруге және мәліметтер өзгеру үрдісінің икемділігіне негізделеді.

Студенттерді бірінші курста оқытатын “Ақпараттану” пәнінің типтік бағдарламасында теориялық және практикалық материалдың үлкен көлемі бар. Алайда аудиториялық сағаттардың шектелуі қажетті ақпаратты толық беруге мүмкіндік бермейді.

Ұсынылып отырған дәрістер жинағы “Ақпараттану” пәнінің типтік бағдарламасына сәйкес құрылған және сегіз тақырыпты қамтиды. Мәтіндегі жартылай қою шрифімен ерекшеленген негізгі анықтамалар мен курсивпен ерекшеленген терминдер қосымшаға (глоссарийге) кіргізілген. Бұл ұсынылған басылым қысқа дәрістер жинағы болғандықтан, барлық қажетті мағлұматтың болуы мүмкін еместігіне көңіл аударған жөн. Сондықтан да материалды жан жақты әрі жемісті меңгеру үшін басқа да ақпарат көздерін пайдалану ұсынылады.

 

 

 

 

 

1 № 1 Дәріс.  Ақпараттану және ақпарат. Компьютерлердің арифметикалық және логикалық негіздері

 

Дәрістің мазмұны:

-                    ақпараттану пәні мен негізгі анықтамалары; ақпараттанудың математикалық негіздері; сандық ақпаратты шарттаңбалау.

 

Дәрістің мақсаты:

- ақпараттық үрдістің негізгі құрамдарын оқу; сандық және символдық ақпаратты көрсету тәсілдері; логика алгебрасының негіздері.

 

Есептеуіш техника құралдарының көмегімен мәліметтерді құру, сақтау, қайта тудыру, өңдеу, тасымалдау амалдарын, осы құралдардың жұмыс принциптері мен оларды басқару әдістерін қарастырып, жүйеге келтіретін техникалық ғылымды ақпараттану деп атайды.

Ақпараттану деген сөз француз Informatique деген сөзден шығады, бұл сөз Informacion (ақпарат) және  Automatique (автоматика) деген терминдерден құрастырылған. Сондықтан бұл термин ақпаратты автоматты реттеу ғылымын білдіреді. Бұл термин Шығыс Еуропа бірсыпыра елдерінде қолданылса, ал Батыс Еуропа мен АҚШ-та Computer Science (есептеуіш техника құралдары туралы ғылым) термині қолданылады.

Ақпараттану ғылымы кибернетика ғылымымен тығыз байланысқан, бірақ  оған құрамдас емес. Кибернетика адам іс-әрекетінің әртүрлі салаларында күрделі жүйелерді басқару процестерінің жалпы заңдылығын оқытады. Ал ақпараттану тек қана нақты ақпараттық жүйелердің жалпы қасиетін оқытады. Ақпараттануды ғылым, технология және индустрия  ретінде қарастыруға болады.

Ақпараттық үрдістерде ақпараттың қасиеттерінің әртүрлі аспектілерін оқытатын және компьютердің көмегімен ақпаратты өңдеуге алгоритмдік, математикалық, бағдарламалық құралдарды қолдануды үйрететін пәндер тобын ақпараттану ғылымы ретінде қарастырады.

Технология ретіндегі ақпараттану ақпаратты жасау, сақтау, өңдеу, тарату және пайдалану үшін ақпаратты компьютерлік түрлендіру процедураларының жүйесінен тұрады. Нысан, үрдіс немесе құбылыстың жайы туралы жаңа сапалы ақпаратты алу үшін, мәліметтерді жинауға, өңдеуге, тасымалдауға пайдаланатын құралдар мен әдістердің жиынтығын қолданатын үрдісті ақпараттық технология деп атайды. Ақпаратты талдап, оның негізінде шешім қабылдау үшін ақпараттарды өндіру ақпараттық технологияның мақсаты болып табылады. Ақпараттық жүйе деп ақпаратты ұйымдастыратын, сақтайтын және түрлендіретін жүйені атайды. Қазіргі кездегі ақпараттық жүйелердің көбі автоматтандырылған болып табылады.  Компьютер ақпаратты өңдейтін негізгі техникалық құрылғы болып табылады.

Индустрия ретінде ақпараттану  - адамның іс-әрекетінің барлық аймақтарын қажетті ақпараттық ресурстармен қамтитын құрылымдық сала.

Ақпарат – қоршаған ортаның нысандары мен құбылыстары, олардың қасиеттері, күйлері туралы мәліметтер. Ақпаратты түрлендірудің әртүрлі фазалары адам коғамының ақпараттық қажеттіліктерін қанағаттандыратын тұтас ақпараттық үрдіс ретінде қарастырылады.

Ақпаратты көрсетудің негізгі түрлері: символдық (әртүрлі белгілерді қолдануда негізделген), мәтіндік (мәтін деп әдетте анықталған ретпен орнатылған белгілерді түсінеміз), графикалық (әртүрлі бейнелер), дыбыстық.

Мәлімет деп өңдеуге ыңғайлы түрде көрсетілген ақпаратты түсінеміз. Ақпарат - өңделген мәліметтер.

Мәліметтерді электронды түрде көрсетуге, тасымалдауға қолданатын белгілер, ережелер және келісімдер жиынтығы ақпараттану тілі деп аталады.

Мәліметтерді көрсетуге қолданатын ережелерді шарттаңба деп атаймыз. Әдетте, шарттаңбалағанда (шифрлегенде) әр бейне бөлек белгімен көрсетіледі.

Реттері анықталған белгілер жиыны алфавит деп аталады.  Дүниеде көптеген алфавиттер бар. Тек қана екі белгіден тұратын алфавиттер өте маңызды болады. Осындай жиынтықтарды екілік белгілер жиыны деп атайды. Екілік белгі (binary digit) “бит” деп аталады. Ақпараттың барлық түрлері электр импульстер тізбектеріне: импульс бар (1) немесе импульс жоқ (0) яғни нөлдер мен бірліктер тізбектеріне шарттаңбаланады. Ақпаратты компьютерде осылай шарттаңбалау екілік шарттаңбалау, ал нөлдер мен бірліктердің тізбектерін машиналық тіл деп атайды.

Мәтіндермен бірге сызбалық мәліметтерді, дыбыстарды кодалауға болады.

Мәтіндік мәліметті екілік кодалағанда әр символға оның кодасы – нөлдермен бірліктердің белгілі санынан тұратын тізбек сәйкестендіріледі. Қазіргі компьютерлердің көбінде бір символдың екілік кодасын сақтау үшін 8 нөлдер мен бірліктерден тұратын “байт”  (byte) деп аталатын тізбек бөлінеді. Сонымен, байт–8 биттен тұратын мәліметтер бірлігі. Әр биттің мәні 0 немесе 1 тең, сондықтан бір байттағы олардың барлық комбинациясы 2⁸ = 256 болады. Сонда бір байт көмегімен 256 әр түрлі екілік комбинацияларды, яғни 256  әртүрлі символдарды алуға болады (мысалы, орыс алфавитінің кіші және үлкен әріптерін, цифрларды, үтір, нүкте, т.б). байттар мен символдар арасындағы сәйкестік арнайы шарттаңбалау кестесімен беріледі, ол кестеде әр код үшін оған сәйкес символ көрсетілген.  Көп тараған кодтар - АSCII (Аmerican standart code for information interchange – мәліметтердің алмасуының американдық стандартты кодасы) және КОИ-8 (ұзындығы 8 бит болатын мәліметтер алмасу коды).

Сызбалық нысандарды компьютерде екі әдіспен растр немесе вектор бейне ретінде жасап, сақтауға болады. Бейненің әр түріне өзінің шарттаңбалау тәсілі қолданылады. Растрлық бейненің көлемі нүктелер санының бір нүктенің ақпараттық көлеміне (мүмкін болатын бояулар санына байланысты) көбейтілуімен анықталады. Векторлық бейне туралы ақпарат әдетте әріпті-цифрлі ақпарат ретінде шарттаңбаланып арнайы бағдарламалармен өңделеді.

Дыбысты жазу үшін бір бірінен бірдей аралықта орнатылған сигнал кернеуінің деңгейлер жүйесі таңдалынады, оның әрқайсысына белгілі нөмір  сәйкес қойылады. Уақыттың тең  аралықтары арқылы кірудегі сигналдың деңгейі өлшеніп, қай стандартты деңгейге жақын екендігі анықталады да, жадыға дыбыстың күштілігі ретінде жазылады. Қайтадан өңдеу кезде мәліметтер оқылып, жазылған кездегi жоғары жиiлiкпен деңгейлердің нөмірлеріне сәйкес компьютер дыбыстың қарқындылығын өзгертеді. Дыбыс күшін реттеу көбейту көмегімен орындалады: мысалы, дыбыстың күшін екі есе өсіру үшін, қайтадан өңдеу алдында деңгейдің нөмірін екі еселеу қажет.

Осылайша компьютерде әртүрлі ақпаратты сақтау принциптерін қарастырып, олардың барлығы сандық түрге түрленеді, нөлдермен бірліктер жиындар арқылы шарттаңбаланады деген қорытындыны алуға болады. Мәліметтерді көрсетудің осындай әмбебаптығына байланысты, жадыдан кездейсоқ бір ұяшықтың құрамын алсақ, кодаланған ақпараттың мәтін, сан немесе сурет екендігін анықтай алмаймыз.

Екілік хабарлардағы мәліметтердің көлемін өлшеу үшін биттер және байттармен қатар олардан үлкен бірліктерде қолданылады (килобит, мегабит, гигабит, гигабайт, мегабайт, килобайт).

Екілік кодалауды қолдану екілік есептеу жүйесінде негізделген.

Кез-келген санды цифрлар деп аталатын символдар алфавитімен көрсету тәсілін санау жүйесі деп атайды. Біз күнделікті тұрмыста біздер ондық санау жүйесін қолданамыз. Бір санау жүйесінен басқа жүйеге сандарды түрлендірудің ережелері бар.

Компьютердің аппараттық құралдарының жұмысын сипаттау үшін логика алгебрасының математикалық аппараты қолданылады.

Логика алгебрасы – пікірлерді олардың логикалық мәндері жағынан (ақиқат немесе жалған) және оларға қолданатын логикалық операцияларды қарастыратын математика бөлімі.

Логикалық пікір – ақиқат немесе жалған екендігі туралы бір мағыналы пікір айтуға болатын кез-келген хабарлы сөйлем. Логика алгебрасы кез-келген пікірді бір жағынан –ақиқат немесе жалған екендігін қарастырады.  Логикалық сөйлемдерді қолдану үшін оларға атауларды – логикалық айнымалыларды – меншіктейді. Логикалық айнымалылар тек қана екі мәнді - "ақиқат"   немесе   "жалған",  қабылдайды, олар "1"  немесе   "0" деп белгіленеді. Логикалық байланыстар көмегімен (белгілі сөздер мен сөз тіркестер) берілген пікірлерден жаңа – құрамды пікірлерді – құрастыруға болады. Құрамды болмайтын пікірлер элементарлы пікірлер болады. Құрамды пікірлердің ақиқаттығы немесе жалғандығы элементарлы пікірлердің ақиқаттығы және жалғандығына тәуелді. Әрбір логикалық байланыс логикалық пікірге қолданған операция деп есептеледі және оның атауы мен белгісі болады. Логикалық айнымалылар мен логикалық операциялар символдарының көмегімен кез-келген пікірді логикалық формуламен алмастыруға болады. Логикалық формуланың анықтамасы:

а) кез-келген логикалық айнымалы мен "ақиқат" (1)   немесе   "жалған" (0) символдары қарапайым формулалар болып саналады.

ә) егер де А және В формулалар болса, онда А ,   А . В ,   А v В ,   А => B ,   А <=>  В   формулалар болып табылады.

б) логика алгебрасында басқа формулалар болмайды.

1 пунктте элементарлы формулалар анықталған, 2 және 3 пункттерде кез-келген  берілген формулалардан жаңа формулаларды жасаудың ережелері келтірілген.

Логика алгебрасының математикалық аппараты компьютердің аппараттық құрылғыларының жұмысын сипаттауға өте ыңғайлы, себебі компьютерде негізгі сандық жүйе екілік жүйе болып саналады, ол жүйеде 1 және 0 цифрлары қолданылады, логикалық айнымалылардың мәндері де екеу: 1 және 0.

Осыдан екі қорытынды алынады:

          а)   компьютердің бірдей құрылғыларын екілік жүйемен көрсетілген сандық мәліметтерді де және логикалық айнымалыларды да сақтауға және өңдеуге қолдануға болады;

          ә) аппараттық құрылғыларды жобалаған кезеңде логика алгебрасы компьютер сұлбаларының жұмысын бейнелейтін логикалық функцияларды жеңілдетеді, сондықтан компьютердің негізгі түйіндерін құрастыратын элементарлы логикалық элементтерінің санын азайтуға мүмкіндік береді.

Мәліметтер де және бұйрықтар да әртүрі құрылымы мен ұзындығы бар екілік тізбектермен көрсетіледі. Элементарлы логикалық функцияларды туындату үшін компьютердің логикалық элементтері – ЖӘНЕ, НЕМЕСЕ, ЕМЕС, ЖӘНЕ—ЕМЕС, НЕМЕСЕ—ЕМЕС  және басқа да (вентильдер деп аталатын), сонымен бірге триггер электронды сұлбалар қолданылады. Осы сұлбалар көмегімен компьютер құрылғыларының жұмысын бейнелейтін кез-келген логикалық формуланы жасауға болады. Әдетте вентильдерде 2-ден 8-ге дейін кірісі мен бір немесе екі шығысы болады. Екі логикалық “1” немесе “2” жағдайды вентильдерде көрсету үшін, оларға сәйкес кірудегі және шығудағы сигналдар кернеудің екі орнатылған деңгейлерінің біреуін қабылдайды. Жоғарғы деңгей әдетте “ақиқат” (“1”) мәнге, ал төменгі - “жалған” (“0”) мәнге сәйкес.

Кез-келген логикалық элементтің логикалық функциясын көрсететін өзінің шартты белгісі бар, бірақ логикалық сұлбаларды жазу және түсіну жеңіл болуы үшін онда қандай электронды сұлба іске асырылғаны көрсетілмейді. Логикалық элементтерінің жұмысын ақиқат кестелер көмегімен бейнелейді.

Адрестің шинасы арқылы процессор қатынаса алатын физикалық адресті оперативті жады деп атайды (яғни оперативті еске сақтайтын құрылғы, орысша ОЗУ - оперативное запоминающе устройство). Компьютердің ең төменгі деңгейінде оның жадысын биттер массиві ретінде қарастыруға болады. Бір бит 1 немесе 0 мәнді қабылдайды. Биттерді физикалық іске асыру үшін және олармен жұмыс істеу үшін логикалық сұлбалар сай келеді. Бірақ бит деңгейіндегі жадымен жұмыс істеу процессорға ыңғайсыз, сондықтан ОЗУ байттар тізімі ретінде ұйымдастырылған. Әр байтқа өзінің физикалық деп аталатын уникалді адресі (оның нөмірі) сәйкестіріледі. Физикалық адрестердің диапазондары процессор адресінің шинасының разрядына байланысты.

Негізгі жадыдан басқа регистрлер қолдануы мүмкін.

       Дәріс тақырыбы бойынша қосымша ақпаратты [1-5, 35-43] әдебиеттерден қарауға болады.

         2 № 2 Дәріс. Ақпараттанудың техникалық құрылғылары

 

Дәрістің мазмұны:

-     дербес компьютерлердің сәулеті мен жіктелуі; есептеуіш техникасының құрудың және оның жұмысының принциптері; микропроцессорлар.

 

Дәрістің мақсаты:

- компьютердің негізгі құрылғыларын және олардың сипаттамалары мен міндетін оқыту; микропроцессорлар және олардың негізгі сипаттамаларын оқыту; дербес компьютердің функционалды сипаттамалары.

 

Компьютер – ақпаратты жинақтауға, өңдеуге және тасымалдауға негізделген көп функциялы электрондық құрылғы.

Компьютерлердің әртүрлі жіктелуі бар. Соның ішінде біреуі – пайдалану саласы бойынша жіктеледі және бөлінеді: дербес компьютерлер және жұмыс станциялары, Х-терминалдар, серверлер, мейнфреймдер, кластерлік сәулеттер.

Дербес компьютердің логикалық ұйымдастырылуы, құрылымы мен ресурстары  оның сәулеті боп табылады. Басқа сөзбен айтқанда компьютердің архитектурасы белгілі уақыт аралығындағы мәліметтерді өңдеу үрдісіне бөлінген есептеуіш техника құрылғыларын анықтайды,

Бірінші электронды-есептеуіш машиналарында генерацияға керек сигналдарды тудыру үшін барлық логикалық сұлбаларды ажыратып-қосқыштардың көмегі арқылы қолмен бағдарламалау қажет болды. Әр санның разряды ондық цифрмен көрсетілетін және 10 электронды шамдармен үлгіленетін ондық логика қолданылатын еді. Қажетті цифрды көрсету үшін бір лампа жанады, ал қалған 9 сөніп тұрады. Белгілі неміс математик Джон фон Нейман ондық логика орнына екілік логиканы және бағдарламасы жадыда сақталынатын ЭЕМ-ның сұлбасын ұсынды. Фон Нейман машинасы келесі бес блоктардан тұрады (2.1 сурет): оперативті жады, аккумуляторы бар арифметикалық-логикалық құрылғы (АЛҚ), басқару блогы, енгізу және шығару құрылғылары.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                   2.1- сурет. Фон Нейман машинасының сұлбасы

Көптеген компьютерлер құрамының негізінде Джон фон Нейман принциптері қолданылады:

а) бағдарламалы басқару принципі – бағдарлама процессор көмегімен  автоматты түрде белгілі ретпен бірінен соң бірі орындалатын бұйрықтар жиынынан тұрады;

ә) жадының біртектілік принципі – бағдарламалар мен мәліметтер бір жадыда сақталынады, мәліметтерге қолданған әрекеттерді бұйрықтарға да қолдануға болады;

     б) адрестік принципі – негізгі жады нөмірленген ұяшықтардан тұрады.

Осы принциптер негізінде жасалынған компьютерлердің классикалық сәулеті бар.

Компьютер сәулеті компьютердің негізгі логикалық түйіндерінің өзара қосылуын, ақпараттық байланысуларын, әрекет принциптерін анықтайды. Ол түйіндер: орталық процессор, негізгі жады, сыртқы жады, перифериялық құрылғылар.

Есептеуіш жүйелердің  аппараттық конфигурациясын анықтайтын құрылғылары мен аспаптары есептеуіш жүйенің аппараттық қамтамасыздандыруын анықтайды. Қазіргі компьютерлердің құрамы блокты-модульді, яғни аппараттық конфигурациясын дайын блоктар мен түйіндерден жинауға болады.

Бөлек түйіндер мен блоктар арасындағы келісім аппаратты-логикалық құрылғылар – аппараттық интерфейстер  көмегімен орындалады. Интерфейстер тізбектелген және параллель болып екіге бөлінеді. Тізбектелген интерфейстер арқылы мәліметтер тізбектеліп биттер бірінен соң бірі, ал параллель интерфейс арқылы – биттер тобымен бір мезгілде беріледі. Бір жіберілімдегі биттер саны интерфейс разрядымен анықталады. Мысалы, 8-разрядты параллельді интерфейс бір циклда 1 байтты (8 битті) жібереді.

Құрамы жағынан дербес компьютерлер орталық жүйе блогы түрінде жасалынған, оған басқа құрылғылар арнайы ажыратқыштар арқылы қосылады.  Жүйе блогы құрамына компьютердің барлық негізгі түйіндері кіреді: қоректендіру блогы, жүйе платасы, қатты магнитті дискідегі жинақтаушы, иілгіш магнитті дискідегі жинақтаушы, оптикалық дискідегі жинақтаушы, қосымша құрылғылар үшін ажыратқыштар.

Жүйе (аналық) платасында келесі құрылғылар орнатылған: микропроцессор, математикалық қосымша процессор, тактілік импульстер генераторы, жадының микросұлбалары, сыртқы құрылғылардың контроллерлері, дыбыс және бейнекарталары, таймер.

Микропроцессор –  компьютердің барлық блоктарының жұмысын басқаруға және мәліметтерге арифметикалық және логикалық операцияларды қолдануға арналған орталық блогы. Микропроцессор келесі негізгі функцияларды орындайды:

          а)  негізгі жадыдағы бұйрықтарды оқу және дешифрлеу; 

          ә) негізгі жадыдағы мәліметтерді және сыртқы құрылғылар адаптерлерінің регистрлерін  оқу;

          б)  сыртқы құрылғыларға қызмет жасайтын адаптерлерден сұраныстар мен бұйрықтарды қабылдау және өңдеу;

          в) мәліметтерді өңдеп, оларды негізгі жады мен сыртқы құрылғылар адаптерлерінің регистрлеріне жазу;

           г) компьютердің басқа блоктары мен түйіндеріне басқару сигналдарын тудыру.

Микропроцессор құрамына келесі құрылғылар кіреді:

- арифметика-логикалық құрылғы сандық және символдық мәліметтерге қолданатын барлық  арифметикалық және логикалық операцияларды жасауға негізделген;

- басқару құрылғысы компьютердің әртүрлі бөліктерінің өзара байланысуын үйлестіреді;

- микропроцессорлық жады машина жұмысының жақын арадағы тактілеріндегі есептеулерде қолданылатын мәліметтерді уақытша сақтап, жазу және беру үшін негізделген;

- компьютердің басқа құрылғыларымен байланыстыру үшін микропроцессордың интерфейстік жүйесі негізделген. 

Микропроцессор мен жүйелік шинаға типтік сыртқы құрылғыларымен бірге микропроцессордың функционалдық мүмкіндіктерін кеңейтетін және жақсартатын интегралды микросұлбалары бар қосымша платаларда қосылуы мүмкін. Оларға математикалық  қосымша процессор, жадыға тікелей қол жеткізетін контроллер, енгізу-шығарудың қосымша процессоры, үзудің контроллері, т.б. жатады.

Математикалық қосымша процессоры (сопроцессор) екілік сандарға, екілік-кодаланған ондық сандарға, тригонометриялық функцияларды есептеуге қолданатын операцияларды жеделдетуге негізделген. Математикалық қосалқы процессордың өзінің бұйрықтар жүйесі бар, ол негізгі процессормен бірге (параллель) бірақ оның басқаруымен жұмыс жасайды. Нәтижесінде операцияларды орындау он есе жеделдетіледі. МП 80486 DX микропроцессорынан бастап, микропрорцесорлардың барлық үлгілерінің құрамында математикалық қосалқы процессор бар. Компьютердің тиімді жылдамдылығын арттыру мақсатымен оны магнитті дискілердегі жинақтаушыларды тікелей басқарудан босату үшін жадыға тікелей қатынас құру контроллері негізделген. Енгізу-шығару қосалқы процессоры микропроцессормен параллель жұмыс жасағандықтан бірнеше сыртқы құрылғыларға қызмет жасау кезінде  енгізу-шығару процедураларын жеделдетеді, микропроцессорды енгізу-шығару процедураларын өңдеуден босатады, сонымен қатар жадыға тікелей қатынас құру режімін іске асырады. Қазіргі кезеңдегі маңызды болып табылатын бағдарламаны оперативті орындау үшін басқа бағдарламанының орындалуын уақытша тоқтатуды үзу деп атайды. Үзудің контроллері үзу процедураларына қызмет жасайды, сыртқы құрылғылардан үзуге сұранысты қабылдайды, сұраныстардың артықшылығын анықтайды және микропроцессорге үзудің сигналын береді.

Барлық микропроцессорларды келесі топтарға бөлуге болады:

          а)   бұйрықтар жүйесінің толық жиынтығы бар CISC типті;

          ә)   бұйрықтар жүйесінің қысқартылған жиынтығы бар RISC типті;

          б)   өте үлкен бұйрық сөзі  бар VLIW типті;

          в) бұйрықтар жүйесінің минималды жиынтығы және жоғары жылдамдылығы бар MISC типті және т.б.

 Тактілік жиілік, процессордың разрядтылығы, адрестік кеңістігі микропроцессорлардың маңызды сипаттамалары болады.

Құрылғылардың барлық контроллерлері микропроцессормен және оперативті жадымен мәліметтерді тасымалдауға негізделген жүйе магистралі (жүйе шинасы) арқылы өзара байланысады. Жүйе шинасы мәліметтерді тасымалдаудың үш бағытын қамтиды: микропроцессор мен негізгі жады арасындағы тасымал; микропроцессор мен сыртқы құрылғылардың енгізу-шығару порттары арасындағы тасымал; негізгі жадымен сыртқы құрылғылардың енгізу-шығару порттары арасындағы тасымал.

Барлық құрылғылардың енгізу-шығару порттары сәйкес ажыратқыштар (слоттар) арқылы тікелей шинаға немесе арнайы контроллерлер (адаптерлер) арқылы қосылады.

Дербес компьютердің негізгі функционалдық сипаттамалары:

         - өнімділік, жылдамдылық, тактілік жиілік;

         - микропроцессор мен интерфейс шиналарының разрядтылығы;

         - жүйе және жергілікті интерфейстердің типтері;

         - оперативті жадының сыйымдылығы;

         - қатты магнитті дискідегі жинақтаушының (винчестердің)

сыйымдылығы; Әдетте, винчестер сыймдылығы Гбайтпен өлшенеді.

         - иілгіш магнитті дискідегі жинақтаушының сыймдылығы;

         - кэш-жадының бар болуы, түрлері мен сыйымдылығы;

256 Кбайт сыйымдылығы бар кэш-жадының бар болуы дербес компьютердің жұмыс өнімділігін 20% көбейтеді;

         - видеомонитор және видеоадаптердің типі;

         - принтердің бар болуы және типі;

         - компакт-дискідегі жинақтаушылардың бар болуы және типі;

         -  модемнің бар болуы және типі;

         - мультимедиа аудио және бейнеқұрылғылардың бар болуы және түрлері;

         -  бар болатын бағдарламалық қамтамасыздандыру және операциялық

 жүйелер;

         - компьютерлердің басқа түрлерімен аппараттық және бағдарламалық

тіркесушілігі;

         - есептеуіш  желіде жұмыс істеудің мүмкіндіктері;

         -  көп есепті режимде жұмыс жасаудың мүмкіндіктері;

         -  сенімділік;

         -  бағасы, өлшемі, салмағы.

       Дәріс тақырыбы бойынша қосымша ақпаратты [1, 5-8, 35-43] әдебиеттерден қарауға болады.

 

         3 № 3 Дәріс. Ақпараттанудың техникалық құрылғылары

 

Дәрістің мазмұны:

-            компьютердің есте сақтау құрылғыларының иерархиясы; сыртқы құрылғылардың міндеті.

 

Дәрістің мақсаты:

- компьютердің еске сақтау мен сыртқы құрылғыларының негізгі сипаттамалары  мен міндетін оқу.

 

Дербес компьютерлер жадыларының төрт иерархты деңгейі бар:  аталып кеткен микропроцессорлық жады, негізгі жады, регистрлік кэш-жадысы және сыртқы жады.

Негізгі жады мәліметтерді сақтап және оларды компьютердің басқа блоктарымен оперативті алмастыруға негізделген және келесі функцияларды орындайды: басқа құрылғылардан ақпаратты қабылдау, ақпаратты есте сақтау, ақпаратты сұраныс бойынша компьютердің басқа құрылғыларына беру.

Негізгі жадының еске сақтау құрылғыларының екі түрі бар: тұрақты еске сақтау құрылғысы (ROM) және  оперативті еске сақтау құрылғысы (RAM). Тұрақты еске сақтау құрылғысында процессордың жұмысын басқаратын, дисплейді, принтерді, сыртқы жадыны басқаратын бағдарламалар, компьютерді іске қосу мен тоқтату құрылғының тестілеу бағдарламасы, операциялық жүйенің дискіде орналасқан жері туралы ақпарат орнатылған. Мәліметтер тұрақты еске сақтау құрылғысына оны дайындаған кезде орнатылады, бұл құрылғы энергиядан тәуелсіз жады болады, қоректендіруді өшірген кезде ондағы мәліметтер сақталады. Оперативті еске сақтау құрылғысы энергиядан тәуелді жады болады, қоректендіруді өшірген кезде ондағы мәліметтер жойылады. Оперативті жадының жоғарғы жылдамдылығы мен жады ұяшықтарына тікелей қол жеткізу мүмкіндігі оның басты құндылығы болып саналады. Жады ұяшықтары 8 биттен (1 байттан) тұратын топтарға бірлескен, оған қатынасатын әр осындай топтың адресі бар.

Компьютердің маңызды сипаттамасы – жады көлемі, ол жұмыс жылдамдығына және бағдарламалардың жұмыс қабілеттігіне әсер етеді. Қазіргі компьютерлерде оперативті жадының көлемі әдетте 64-512 Мбайт болады.

Тұрақты еске сақтау және оперативті еске сақтау құрылғыларынан басқа жүйе шинасында энергиядан тәуелді, өзінің аккумуляторынан тұрақты қоректенетін жартылай тұрақты CMOS-жадысы бар. Компьютердің конфигурациясының параметрлерін өзгерту үшін BIOS-та компьютер конфигурациясын жөнге келтіретін SETUP бағдарламасы бар.

Оперативті жадыға қатынас құруды жылдамдату үшін арнайы үлкен жылдамдығы бар кэш-жадысы қолданылады. Бұл жады микропроцессор мен оперативті жады арасында орнатылады, мұнда оперативті жадының жиі қолданатын бөліктерінің көшірмелері сақталады. Пайдаланушы кэш-жадының регистрлеріне қол жеткізе алмайды. Микропроцессор қабылдап, өзінің жұмысының келесі тактілерінде қолданатын мәліметтер кэш-жадыда сақталады. Осы мәліметтерге тез қол жеткізу бағдарламаның кезекті бұйрықтарын орындау уақытын қысқартуға мүмкіндік береді.

МП 80486-дан бастап микропроцессорлардың ішкі кэш-жадысы бар. Pentium и Pentium Pro микропроцессорлардың мәліметтерге және бұйрықтарға арналған бөлек кэш-жадылары бар. Барлық микропроцессорлар үшін микропроцессордан тыс, аналық платада орнатылған, көлемі бірнеше Мбайт болатын, қосымша кэш-жады қолдануы мүмкін.

Сыртқы жады компьютердің сыртқы құрылғысы болып табылады және есептерді шығаруға керек болатын кез-келген ақпаратты көп уақыт сақтауға негізделген. Мысалы, сыртқы жадыда компьютердің барлық бағдарламалық қамтамасыздандыруы сақталады.

Сыртқы жадының құрылғылары яғни сыртқы есте сақтап қою құрылғылары әр түрлі болады. Оларды тасымалдаушы түрі, құрам типі, ақпаратты жазу және оқып алу принципі, қатынас құру әдісі және т.б. бойынша жіктейді. Көп тараған есте сақтайтын құрылғылар: қатқыл магниттік дискіде жинағыштар, иілгіш магниттік дискіде жинағыштар мен оптикалық дискілерде жинағыштар (CD-ROM) болып табылады. Кей-кезде сыртқы жадының есте сақтау құрылғысы ретінде кассетті магниттік таспадағы есте сақтау құрылғылары – стримерлер қолданылады.

Жинағыштардың міндеті – ақпараттың үлкен көлемдерін сақтау, сұраныс бойынша сақталынған ақпаратты оперативті есте сақтау құрылғысына жазу немесе одан оқу. Қатқыл магниттік дискіде жинағыштар мен иілгіш магниттік дискіде жинағыштар тек қана құрамдары бойынша, сақталынатын ақпарат көлемі мен ақпаратты іздеу, жазу, оқу уақыты бойынша ажыратылады. Олар тікелей қатынас құратын ақпаратты машиналы тасымалдаушы болып табылады.

Оперативті жадыдан қатқыл магниттік дискіде жинағыштарға және керісінше ақпарат байттармен беріледі, ал дискіден жазып алу немесе оған жазу биттермен орындалады. Оперативті жадыға мәліметтерді беру үшін, оларды қайтадан кодалау қажет. Бұл операцияға қосымша уақыт қажет болғандықтан мәліметтерді өңдеу үрдісінде дөңгеленіп тұрған диск бірнеше бұрышқа бұрылады және мәліметтер дискіде блоктармен орналасады. Қатқыл магниттік дискіде жинағыштар блоктық құрылғы: бір немесе бірнеше байттарды оқу мен жазу мүмкін емес, тек қана келесі есептеуде қолдану үшін керекті бит алынады. Алынатын мәліметтер блогын ғана оқуға, жазуға болады. Айналған кезде белгілі орында тіркелетін магниттік бас шеңбер – тректерді (track), осындай шеңберлердегі мәліметтер блоктары – секторларды (sectors) құрайды. Барлық секторлар нөмірленген, секторлар арасындағы аралықтарда қызмет ақпараты орналасады, оның көмегімен қажетті секторды табуға болады. Магнитті дискілердің бетінде орналасқан бір радиусы бар тректердің топтары цилиндрлерді (cylinders) құрайды. Қазіргі кездегі цилиндрлер бірнеше мың цилиндрлерден тұрады. Цилиндрдегі белгілі жолды таңдау, осы жолды құрастыратын мәліметтерді оқу/жазу басының (head) рет нөмірін көрсетуді орындайды. Сонымен, мәліметтердің белгілі блогының адресі C-H-S координаталарымен көрсетіледі. Олар: цилиндр, бас және сектор нөмірлері.  

 Қатал магнитті дискідегі жинақтағыштар “винчестер” деп аталады. Бұл термин қатты дискінің бірінші үлгісінің лақап атынан пайда болды. Осы дискінің 30 секторынан тұратын 30 жолы болатын еді, бұл винчестер деген аңшы мылтығының калибрімен бірдей болып шыға келді.

Соңғы кезде жаңа магнитті дискіде сақтағыштар - ZIP-дискілер пайда болды, олардың көлемі 230-280 Мбайт.

Өлшемдері кішкене, ал көлемі мен сенімділігі үлкен болғандықтан – оптикалық дискіде жинағыштар (CD-ROM) көп таралған. Оптикалық дискілер қайта жазылмайтын, қайта жазылатын лазерді-оптикалық және қайтадан жазылатын магнит-оптикалық дискілер деп бөлінеді. Өзінің негізгі сипаттамасы – ақпараттық көлемнен басқа, дискілік жинағыштар екі көрсеткішке ие: қатынас құру уақыты және бірінен соң бірі ретімен орналасқан байттарды оқу жылдамдылығы. 

Сыртқы (перифериялық) құрылғылар компьютердің пайдаланушылармен, басқару нысандарымен, басқа компьютерлермен өзара байланысуын қамтиды. Бұл құрылғыларға ақпаратты енгізу, шығару құрылғылары, пайдаланушының диалогты құралдары, байланыс және телекоммуникациялар құралдары жатады. Сыртқы құрылғылар компьютерге арнайы ажыратқыш – енгізу-шығарудың порттары арқылы қосылады. Енгізу-шығарудың порттары екі  типті болады: принтерді қосуға қолданылатын параллелді (LPT1 — LPT4 деп белгіленеді),  жүгірткі, модем және басқа құрылғыларды қосатын тізбектелген (СОМ1 — COM4 деп белгіленеді) құрылғылар.

Ақпаратты енгізетін сыртқы құрылғыларға пернетақта, графикалық планшеттер (дигитайзерлер), сканерлер (оқитын автоматтар), көрсеткіш құрылғылары (графикалық манипуляторлар) және сенсорлық экрандар жатады.

Құрылымдық орындалуы жағынан пернетақталар екі түрге бөлінеді: мембраналық және механикалық. Қосу үшін арнайы ажыратқыштың біреуі қолданылады: дөңгелек 5-контактілі АТ, дөңгелек 6-контактілі PS/2 немесе  USB шинасы. Сонымен қатар 4 м қашықтықта батарейкамен жұмыс жасайтын сымсыз пернетақталар бар, ал ақпарат инфрақызыл сәулелер көмегімен беріледі.

Көрсету құрылғылары (мышь) құрылымы жағынан екі түрге бөлінеді: оптикалық және механикалық. Қосу үшін арнайы ажыратқыштар: COM, PS/2 немесе  арнайы ажыратқышы бар USB шинасы пайдаланылады.

Ақпаратты шығару құрылғыларына сызбаларды сызатын құрылғылар (плоттерлер) және принтерлер жатады. Принтерлер матрицалық, сорғалаулық және лазерлік деп бөлінеді.

         Пайдаланушының диалогты құрылғылары есебінде бейнетерминалдар (мониторлар), сөздік ақпаратты енгізу-шығару құрылғылары, байланыс және телекоммуникация құрылғылары қарастырылады.

         Бейнетерминал бейнемонитор (дисплей) мен бейнеконтроллерден (бейнеадаптер) тұрады.  Бейнеконтроллер жүйе блогының құрамына кіреді. Мониторлар бір-бірінен экранда бейнені құрастыру тәсілі, өлшемдері, бейне сапасы бойынша ерекшеленеді.

         Көп тараған монитор электронды-сәулелі монитор болып табылады, ол бейненің жоғары сапасын қамтиды, салыстырмалы түрде арзан, бірақ электрмагниттік сәулелену себебінен қауіпті.

         Монитордың негізгі сипаттамалары:

-      бейнелеу нүктесінің өлшемі (0,25-0,28 мм), бейне көптеген нүктелерден құрастырылады;

-      экранның ең үлкен рұқсат ету қабілеттілігі (ең ыңғайлысы - 800х600 нүктелер), бұл қабілеттілік монитор экранының көлбеу және тік орнатылған нүктелер санымен (пикселдермен) анықталады;

-      қайтадан тудыру жиілігі (кадрлердің ауысу жиілігі, тігінен ашылу жылдамдығы, тігінен синхрондалу жиілігі);

-      дюймдармен өлшенетін диагонал бойынша экран өлшемі.

         Қазіргі кезде мониторды цифрлік басқару стандартқа айналды. Монитордың цифрлік басқаруы болса, оны қалпына келтіру автономдық, қашықтан басқару пульті немесе бағдарламалық орындалады, сондықтан да қалпына келтірудің сапасы өте жоғары.

         Активті матрицасы бар сұйық кристалдық мониторлардың электронды-сәулелі мониторларға қарағанда артықшылығы бар: олар жеңіл, энергияны төрт есе кем  жұмсайды, қосқаннан кейін қызуға уақыт керек емес, электр магниттік өрісі жоқ, бейне жылтылдамайды, мониторды қалпына келтірудің сапасы төмен болғаннан бейне дұрыс көрінбейтін жағдайлар тумайды. Олардың кемшіліктері: бағасы жоғары, көру диапазоны шектелген, жарықтық пен рұқсат ету қабілеттіліктері электронды сәулелік мониторларға қарағанда төмен.

         20 және одан жоғары дюйм өлшемдері бар мониторларда плазмалық экрандары болуы мүмкін, сұйық кристал мониторларға қарағанда олардың көру диапазоны жоғары, жарықтық пен рұқсат ету қабілеттіліктері электронды сәулелік мониторлардағыдай болады.

Сөздік ақпаратты енгізу-шығару құрылғыларына  болып әртүрлі  микрофондық акустикалық жүйелер, компьютерге қосылған дыбыс күшейткіштер арқылы дыбысталатын сандық кодаларды жаңадан өнетін әріптерге және сөздерге түрлендіретін дыбыс синтезаторлары жатады.

Желілік адаптерлер байланыс құрылғылары болып табылады. Желілік адаптер ретінде көбінесе модемдер (модулятор-демодулятор) қолданылады.

         Аталып кеткен құрылғылардың көбі шартты бөлінген топ - мультимедиа құрылғыларына жатады. Мультимедиа құрылғылары: ақпаратты сөздік енгізу-шығару құрылғылары, микрофондар мен бейнекамералар, күшейткіштер мен дыбыс колонкалары, үлкен бейнеэкрандары бар акустикалық және бейне дыбысталатын, дыбыстық және бейнеплаталары, бейнемагнитофон немесе бейнекамерадан бейнені алып, компьютерге енгізетін платалар, сканерлер, оптикалық дискілерді орнатылған үлкен сыйымдылықты сыртқы есте сақтау құрылғылары.

         Дәріс тақырыбы бойынша қосымша ақпаратты [1, 5-8, 35-43] әдебиеттерден қарауға болады.

         4 № 4 Дәріс. Жүйелік бағдарламалық қамтамасыздандыру

 

Дәрістің мазмұны:

-                              жүйелік бағдаламалық қамтамасыздандыру; операциялық жүйелер түсініктемесі, олардың жіктелуі; бағдарламалық қабықшалар; қызмет бағдарламалары.

 

Дірістің мақсаты:

- негізгі жүйелік бағдарламалар мен олардың міндетін оқыту.

 

         Компьютерде ақпаратты автоматтандырылған түрде өңдеуге мүмкіндік беретін бағдарламалар жиынтығын бағдарламалық қамтамасыздандыру деп атайды. Бағдарламалық қамтамасыздандыру жүйелік (жалпы) және қолданбалы (арнайы) деп бөлінеді.

         Жүйелік бағдарламалық қамтамасыздандыру тобына операциялық жүйелермен олардың пайдаланушылық интерфейсі, құралдық бағдарламалық құралдар, техникалық және сервистік қамтамасыздандыру жүйелері жатады.

  Виртуалды машинаның ыңғайлылығын пайдаланушыға беру мен компьютерді пайдаланудың тиімділігін көтеру функцияларын орындайтын бағдарламалар жиынтығы операциялық жүйе болып табылады. Операциялық жүйе пайдаланушыдан дискілердегі ақпараттың физикалық орналасуының ерекшелігін жасырады, үзулерді өңдеуді орындайды, таймерлер мен оперативті жадыны басқарады. Нәтижесінде пайдаланушыға логикалық деңгейде жұмыс жасайтын виртуалды машина ұсынылады.

Қазіргі кездегі операциялық жүйелерге қойылатын талаптар: бірлесушілік, көшіру қабілетілігі, сенімділік және бөгеттерге тұрақтылық, қауіпсізділік, кеңею қабілеттілігі, өнімділік .

         Қазіргі кезде операциялық жүйелердің әртүрлі жіктелулері бар:

         а) бір уақытта орындалатын есептер санына қарай операциялық жүйелер біресепті (MS DOS, PC DOS-тың алдыңғы версиялары) және көпесепті (OS/2, UNIX, Windows) операциялық жүйелерге бөлінеді. Көпесептілік ығыстырып шығармайтын (NetWare, Windows3/95/98) немесе ығыстырып шығаратын Windows NT, OS/2, UNIX) деп бөлінеді.  Бірінші кезеңде белсенді үрдіс аяқталғаннан кейін операциялық жүйеге кезектегі басқа үрдісті таңдау үшін басқаруды береді. Екіншіде – процессорды бір үрдістен басқа үрдіске көшіру туралы шешімді операциялық жүйе қабылдайды;

  ә) бір уақытта жұмыс істейтін пайдаланушылар саны бойынша операциялық жүйелер жалғыз пайдаланушыға арналған (MS DOS, Windows Зх, OS/2 ерте версиялары) немесе көп пайдаланушыға арналған (UNIX, WINDOWS NT) деп бөлінеді. Көп пайдаланушыға арналған жүйелерде ақпаратқа рұқсатсыз қатынас құрудан сақтау құралдары бар;

  б) желілік операциялық жүйелерде компьютерлер арасындағы мәліметтерді байланыс желілері арқылы тасымалдау мен мәліметтерді тасымалдау протоколдарын іске асыру құралдары болады;

  в) аппараттық платформа бойынша белгілі аппараттық платформаға бағытталған операциялық жүйелерден басқа, компьютерлердің әртүрлі типтеріне жеңіл тасымалданатын жинақы операциялық жүйелер де бар (UNIX). Осындай операциялық жүйелердегі аппаратты-тәуелді жерлері жергіліктенген және жүйемен бірге қайта жазылады. Аппаратты-тәуелсіз бөліктер жоғары деңгейдегі бағдарламалау тілдерінде көбінесе С тілінде, жазылады да, басқа платформаға өткенде оларға жаңадан компиляция жасалынады.

Қазіргі кезде компьютерлердің 90% Windows операциялық жүйесін қолданады. Көптеген операциялық жүйелер, мысалы, Microsoft фирмасының өнімдері (MS DOS и Windows), UNIX жүйелерінің тобы, Novell және IBM корпорацияларының желілік өнімдері серверлерде пайдалануға негізделген.

UNIX – әртүрлі пайдаланушылардың бағдарламалары мен файлдарын сақтауға қолданатын жеткілікті қуатты құралдары бар көп пайдаланушыға арналған, көп есептік операциялық жүйе. UNIX машинадан тәуелсіз операциялық жүйе, сондықтан оның қолданбалы бағдарламалары сәулеті әртүрлі компьютерлерге жеңіл көшіріледі. UNIX тобының операциялық жүйелерінің маңызды ерекшелігі оның модулділігі мен сервистік бағдарламалар жиынының көптігі бағдарламашыларға өте ыңғайлы операциялық жағдай болып табылады (әсіресе жүйе қолданбалы бағдарламашыларға өте ыңғайлы. Мәліметтерді рұқсатсыз қатынас құрудан сақтау құралдары бар көп пайдаланушыға арналған режім; уақыт бөлу режімінде көп есептерді өңдеуді іске асыру; негізгі бөлігі С тілінде жазылғандықтан жүйені көшірудің мүмкіншілігі – UNIX операциялық жүйелерінің барлық версиясының жалпы қасиеттері болады.

UNIX-тің кемшілігі - өте көп ресурстарды талап етеді, сондықтан дербес компьютер негізіндегі бір пайдаланушыға арналған шағын жүйелер үшін артық болады.

UNIX тобының операциялық жүйелері мыңдаған пайдаланушылардың жұмысын ұйымдастыратын жергілікті (корпоративті) және ауқымды желілерге бағытталған. UNIX пен оның LINUX версиясы операциялық жүйенің машинадан тәуелсіздігі маңызды болатын Интернет желісінде кеңінен тараған.

MS DOS операциялық жүйелері Intel 8088-80486 процессорлар негізінде жасалынған компьютерлерде кең қолданылған болатын. Қазіргі кезде дербес компьютерлерде бұл оперциялық жүйе қолданылмайды деуге болады. Бірақ DOS практика жүзінде қолдануда болашағы бар операциялық жүйе боп табылады. 1997 ж. Caldera компаниясы DR DOS операциялық жүйесін (MS DOS-тың аналогы) Интернет пен интранет-желілеріне қосылатын жоғары дәлдігі бар майда құрылғылардың (кассалық аппараттар, факстер, дербес сандық ассистенттер, электронды қойын кітапшалары, т.б.) ішкі операциялық жүйелеріне түрленуін бастады.

Windows операциялық жүйесі - операциялық қабықшалар деп аталатын (себебі оларға DOS операциялық жүйесі бөлек орнатылады) Windows 3.1, Windows for Workgroups 3.11, Windows 9X, Windows NT, Windows 2000, Windows ME, Windows XP, Windows 2003  жүйелерден тұратын операциялық жүйелер тобы.

Windows 95 орнатылуының қарапайымдылығымен, мәліметтерді қорғаудың төмен деңгейлілігімен, қолданбалы бағдарламалардың жаңылуларына тұрақтылылығымен белгілі. Windows 95 – тің түсінікті интерфейсі бар, plug-and-play технологиясын қолдайды, желілік жұмысқа арналған ішкі құралдары бар.

Windows 98 жүйесі Windows 95-тің дамуы болып табылады. Бұл версия Internet Explorer Web-броузерімен бірге жұмыс істеуге негізделген, жаңа және ескі құрылғыларға көптеген драйверлері бар. Пайдаланушылар бұл операциялық жүйені орнатудың қарапайымдылығын, NT жүйесіне қарағанда процессор қуаттылығына, жады көлемімен, дискілік кеңістікке қойылатын талаптың төменділігін атап көрсетеді.

Windows-тың бір түрі Windows СЕ болып табылады. Бұл операциялық жүйе портативті компьютерлерге қолдануға негізделген. Windows СЕ операциялық жүйесі 32-разрядты нысанды бағытталған көпесепті операциялық жүйе болады, энергия жинайтын ішкі функциялары бар. Windows СЕ 3.0 (2000) версиясы өзінің мүмкіндіктері жағынан нақты уақытта жұмыс істейтін жүйелерге жақын. Бұл ыңғайлы операциялық жүйенің негізгі бөлігі портативті компьютерлердің жаңадан бағдарламаланатын тұрақты есте сақтау құрылғысына жазылған.

   Windows NT 5.0 немесе Windows 2000 – толық 32-разрядты операциялық жүйе. Windows 2000 төрт нұсқада шығарылады: Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server және Windows 2000 DataCenter Server. Бұл версиялар құрамына кіретін бағдарламалар санымен және аппараттық қамтамасыздандыру талаптарымен ерекшеленеді.

  OS/2 (Operating system/2) жалғыз пайдаланушыға арналған көпесепті, MS DOS жүйесімен бір бағытта (MS DOS → OS/2) бағдарламалық бірлескен, сонымен қатар 80386 және одан жоғары процессорлармен жұмыс істеуге негізделген операциялық жүйе болады. OS/2 операциялық жүйесінің маңызды қасиеттері: пайдаланушының көптерезелі интерфейсі, мәліметтер қоры жүйесімен жұмыс жасауға арналған бағдарламалық интерфейсі,   жергілікті есептеуіш желілерде жұмыс істеуге бағдарламалық интерфейсі бар. Бұл жүйенің кемшілігі – қазіргі кезде өңделген қосалқы бағдарламалар санының аздығы.

 Windows XP операциялық жүйесі көптеген мүмкіншіліктерге, жетілдірген бағдарламалар мен инструменталдық құрылғыларға ие. Оларда Windows брандмауэры  сияқты компьютердің қауіпсіздігінің маңызды элементтерінің жағдайын тексеруге мүмкіндік беретін қауіпсіздік құралдары, автоматты жаңару мен антивирустық бағдарламалар фондық режімде әрекет ететін және компьютердің тиімді, сенімді жұмысын қамтитын жаңа технологиялары бар. Windows XP сенімді және тұрақты жүйе болып табылады, сондықтан компьютер жұмысы тиімді және жоғары өнімді болады.

 Операциялық жүйенің интерфейсін қамтамасыздандыратын  бағдарламалар пайдаланушының операциялық жүйемен сұқбаттасу түрін (диалогын) өзгертпейді, бірақ қатысу тілін өзгертеді (бұйрықтар тілі меню тіліне түрленеді).  Сервистік жүйелерді интерфейстік жүйелер, операциялық жүйелердің қабықшалары және утилиталар деп бөлуге болады. Көптеген утилиталардың дамыған диалогты интерфейсі бар, олар қатынасу деңгейі бойынша қабықшаларға жақын.

Инструменталдық бағдарламалық  құралдар ішінде бағдарламаларды жазуға негізделген құралдарға мәтіндік редакторлар; алгоритмдік тілде жазылған бағдарламаны компьютерде орындауға жарамды түрге түрлендіретін құралдары: ассемблерлер, компиляторлар, интерпретаторлар, салушылар және байланыс редакторлары, бағдарламаны бақылау және жөндеу құралдары кіреді. 

Операциялық жүйе орнатылғанда компьютер жадысына драйверлер орнатылады, олардың аттары арнайы CONFIG.SYS файлында көрсетіледі. Драйверлер көмегімен компьютерге жаңа құрылғыларды қосуға және бар құрылғыны стандартты емес пайдалануға мүмкіндік мол.

Файл диспетчерлері (файл менеджерлері) көмегімен операциялық жүйенің файлдық құрамына қызмет жасайтын көптеген операциялар орындалады: көшірмесін алу, файлдардың атын ауыстыру мен орналастыру, басқа жерге тасымалдау, каталогтарды (бумаларды) жасау, файлдар мен каталогтарды жою, файлдарды іздеу, файлдық құрам бойынша ауысу. Осы мақсаттарға негізделген базалық бағдарламалық құралдар әдетте жүйе деңгейіндегі бағдарламалар құрамына кіреді және операциялық жүйемен бірге орнатылады. Бірақ компьютер жұмысын ыңғайлау үшін қосымша қызмет бағдарламалары орнатылады:

а)  мәліметтерді сығу құралдары – архиваторлар;

ә)  әртүрлі құжаттарды тек қана қарап шығуға негізделген құралдар;

       б)   компьютерлік жүйенің жұмысы оңтайландыруға және

бағдарламалық және аппараттық қамтамасыздандыруды диагностикалау үрдісін автоматтандыруға негізделген диагностикалау құралдары;

в) компьютерлік жүйенің үрдістерін бақылауға мүмкіндік беретін тексеру (мониторинг) құралдары. Сонымен бірге екі амал мүмкін болады:

    1) нақты уақыт режимінде бақылау;

    2) арнайы протоколды файлда нәтижелерді жазуды бақылау;

       г) бағдарламалық ортаның күйін және өзгерістерін аңдуға, жаңа байланыстардың пайда болуын  және орнатылған бағдарламаларды жою себебінен жоғалған бұрынғы байланыстарды қалпына келтіруді протоколдауға негізделген құрылғы мониторлары;

ғ) желіде, электронды поштамен жұмыс функцияларын орындайтын, қашықтықтағы компьютерлермен байланысты орнататын, факсимилді хабарларды жіберетін коммуникациялау құралдары (коммуникациялық бағдарламалар) ;

д) компьютерлік қау3псіздікті қамтамасыздандыратын құралдар:

1) мәліметтерді бүлінуден қорғайтын белсенді және белсенді емес қорғау құралдары;

2) криптографияда негізделген мәліметтерге рұқсатсыз қатынас құруға, қарап шығуға, өзгертуге тиым салатын қорғау құралдары.

       Дәріс тақырыбы бойынша қосымша ақпаратты [1, 2, 5, 9, 10, 35-43] әдебиеттерден қарауға болады.

 

         5  № 5 Дәріс. Қолданбалы бағдарламалық қамтамасыздандыру

 

Дәрістің мазмұны:

- қолданбалы бағдарламалық қамтамасыздандыру; қолданбалы бағдарламалар бумалары; баспа жүйелері; мәтінді оптикалық тану жүйелері; мәліметтер қорларын басқару жүйелері; интеллектуалды және эксперттік жүйелер.

 

Дәрістің мақсаты:

- көп тараған қолданбалы бағдарламаларды және олардың міндетін оқыту.

 

Қолданбалы бағдарламалық қамтамасыздандыру пайдаланушының есебін орындауға негізделген. Мұндағы басты түсініктеме қолданбалы бағдарламалар бумасы болып саналады. Қолданбалы бағдарламаларды жалпы міндеттері бар пакеттер, әдістер бойынша бағытталған пакеттер, мәселелер бойынша бағытталған пакеттер және т.б. бөлуге болады.

Қолданбалы бағдарламалық қамтамасыздандыруға сервистік бағдарламалар да жатады. Олар пайдаланушының ыңғайлы жұмыс ортасын ұйымдастырады, қосымша функцияларды орындайды (ақпараттық менеджерлер, аударушылар және т.б.).

Қазіргі кезде офис жұмыстарын автоматтандырудың ақпараттық технологияларын қамтитын көп бағдарламалық өнімдер бар. Оларға жататындар: мәтіндік процессорлар, кестелік процессорлар, мәліметтер қорларын басқаратын жүйелер, электрондық пошта, электрондық күнтізбе, компьютерлік конференциялар, бейнемәтін және басқару жұмысының арнайы бағдарламалары: құжаттарды дайындау, бұйрықтарды орындауын бақылау, т.б. (мысалы, Microsoft корпорациясымен ұсынатын офистік MS Office қолданбалар пакеті).

Электронды басылымдардың көбісі баспалық шығарылымдарға қоятын талаптарға сәйкес мәтіндік редакторларда немесе басып шығару бағдарламаларында дайындалған мәтіндерден тұрады. Мұндай басылымдар әртүрлі бағдарламалық ортада дайындалуы мүмкін, сондықтан электронды құжатты қайта өндіру үшін сол орта немесе онымен бағдарламалық және ақпараттық сәйкес болатын орта қажет.

Электронды басылымдардың бағдарламалық ақпарат сәйкестігінің мәселесін шешуге Adobe Systems фирмасының  ұсынатын амалы: стандартты мәтіндік формат ретінде мәтінді белгілеу PDF форматы. Мәтіндік редакторлар немесе басып шығару пакеттерінің бағдарламаларында құжат форматын PDF форматына көшіру трансляторлары бар. Сондықтан кез-келген электронды құжатты бірегей түрде көрсетіп, оны AdobeAcrobat бағдарламасында көріп шығуға болады.

Кейбір электронды құжаттарда мәтіндік материалдар электрондық басылымның сызбалық және анимациялық элементтеріне түсініктеме ретінде қолданылады. Осындай баспалар гиперсызбалық және мультимедиалық басылымдар деп аталады.

Электронды басылымның мәтіндері дәстүрлі әдістермен дайындалуы мүмкін: пернетақтадан теру, мәтіндерді сканерлеу, магнитті тасымалдаушылар көмегімен немесе желі арқылы компьютерге көшіру.

Электронды құжаттарды дайындауды автоматтандыру үшін арнайы бағдарламалар құрылған: Macromedia Dreamweaver, Microsoft FrontPage, Adobe Page Mill, Claris Home Page, SoftQuad, HotMetal Pro, Symatec Visual Page, NetObject Fusion, т.б.

Электронды құжаттарға мәтіндерден басқа да элементтерді енгізуге болады, мысалы растрлық немесе векторлық сызба түрінде көрсетілетін  әртүрлі суреттер.

Растрлық  бейнелер (мысалы, фотолар) дискретті нүктелермен – пикселдермен – жасалынады; нүктелер саны монитор мен компьютердің бейнеапдаптерінің рұқсат етілген қабілеттілігіне тәуелді. Растрлық бейнелерді Adobe PhotoShop, Corel Photopaint, MS Paint, т.б. растрлық сызбаның бағдарламаларында жасауға болады.

Векторлық сызба (мысалы, көркемдік немесе техникалық иллюстрациялар) нысандарды математикалық өрнектермен суреттейді. Векторлық бейнелер рұқсат етілген қабілеттілікке тәуелсіз, пикселдердің керекті саны бейненің өзімен емес, монитордың рұқсат ететін қабілеттілігімен анықталады. Сақтаған кезде жадының аз көлемі талап етеді және масштабтағанда сапасы өзгермейді. Векторлық сызбаны Corel Draw, Adobe Illustrator, FreeHand бағдарламаларын да жасауға болады.

Гипермәтіндік HTML-құжаттарында әдетте растрлік графика қолданылады. PDF-құжаттарында сызбаның екі түрі де болуы мүмкін. Электронды басылымдарда растрлық және векторлық сызбадан басқа мынадай түрлер3 болады:

-   анимациялық сызба (көп тараған бумалар - Macromedia Flash, Macromedia, Director Hyper Method, Unlead Gif Animator, 3D-Studio,т.б.) ;

-   бейнеақпарат (ақпаратты кешенді өңдеуді Macromedia Flash, Adobe Premiere, Unlead Media Studio Pro, т.б. бумаларды қамтиды);

- аудиоақпарат (цифрлік дыбысты өңдеу үшін Cool Editor, Sound Forge, Samplitude, Software Audio Workshop қолданылады) .

         Электронды бейнені алудың бір жолы  - сканерлеу болып табылады. Сканерлер қолмен жасалатын беттік, планшетты, проекциялық және барабандық деп бөлінеді. Көп тараған сканерлер – планшетті. Сканердің физикалық рұқсат етулігі және бояу тереңдігі- ең маңызды қасиеттері.

Мәтінді анықтап тану жүйелерінің ішінде FineReader мен CuneiForm озық бағдарламалар деуге болады. Олардың қарапайым орыс тілдегі интерфейсі бар, кез келген сканермен бірге сатылады. Ал, орыс немесе негізгі еуропа тілдерінен басқа тілдерде жұмыс істеу қажет болса, онда Primax және Hewlett Packard фирмалардың сканерлерімен бірге сатылатын OCR-бағдарламалардың толық версиясын қолдану керек. Электронды баспаларды дайындау үшін кез-келген қол жететін арнайы бағдарламаны қолдануға болады, мысалы, Macromedia Dreamweaver, Microsoft FrontPage немесе Adobe PageMaker.

Мәтінді анықтап тану беттің бейнесін сақтап сканерленген бейнені мәтінді түрлендіруден тұрады. Мәтінді тану алдында, танудың негізгі параметрлерін орнату қажет: тану тілі, танылған мәтінді басып шығару түрі, беттің типі. FineReader редакторы біртілді құжаттармен бірге көптілді құжаттарды (мысалы, ағылшын-француз құжаттарын)  тануын  сүйемелдейді. Көптеген мәтіндерге басып шығару типі автоматты түрде анықталады. FineReader мәтіндік редактордың орфографиялық қателерді табуға, дұрыс танылмаған сөздерді тануға, FineReader жүйесінің сөздігіне жаңа сөз қосуға мүмкіндік береді. Тану нәтижелерін дискіде сақтамай сыртқы қолданбалыға беруге, файлда сақтауға, алмасу буферіне көшіруге немесе электронды поштамен жіберуге болады.

Қазіргі кезде мәліметтер қорын  құруды, қолдануды және басқаруды қамтамасыз ететін бағдарламалық құрылғылар көп тараған. Барлық мәліметтер қоры мәліметтерді сақтау принципіне қарай үш негізгі түрге бөлінеді: иерархты, желілік және реляциялық. Олармен ойдағыдай жұмыс жасау үшін қажетті мәліметтерге қол жеткізетін, мәліметтер қорына өзгерістерді енгізетін және басқа да мәліметтермен әрекеттер жасауды қамтитын бағдарламалық құрылғылар қажет. Осы есепті шешу үшін мәліметтер қорларын басқару жүйелері қоданылады. Олардың барлығы екі топқа бөлінеді: жергілікті (dBase, FoxPro, MS Access) және желілік (InterBase, Oracle, MS SQL Server).

Мәліметтер қорын басқару жүйелерінің негізгі функциялары: мәліметтерді анықтау (мәліметтер қорының құрылымын бейнелеу), мәліметтерді өңдеу және басқару.

Кез-келген мәліметтер қорын басқару жүйесі мәліметтермен негізгі төрт операцияны орындауға мүмкіндік береді:

-         кестелерге бір немесе бірнеше жазбаларды қосу;

-         кестелерден бір немесе бірнеше жазбаларды жою;

-         бір немесе бірнеше жазбадағы кейбір өрістердің мәндерін жаңарту;

-         берілген шартты қанағаттандыратын жазбаларды табу.

Мәліметтерге рұқсатсыз қатынас құрудан қорғауды, мәліметтермен бір уақытта көп пайдаланушылардың жұмыс істеу режімін қолдауды, мәліметтердің бүтіндігі мен келісімін қамтамасыздандыруды оларды басқару деп атайды. Мәліметтерге рұқсатсыз қатынас құрудан қорғау әр пайдаланушыға тек қана оған рұқсат етілген мәліметтерді көруге және өзгертуге мүмкіндік береді. Көп пайдаланушылардың жұмыс істеу құралдары бір мезгілде бірдей мәліметтерді бірнеше пайдаланушының өзгертуіне рұқсат етпейді. Мәліметтердің бүтіндігі мен келісімін қамтамасыздандыру құралдары келісілмейтін өзгертулерді енгізуден қорғайды.

Мәліметтер қорының технологиясы көптеген қолданбаларда қолданылады. Олардың кейбіреуі тек қана бір компьютерде жұмыс істейтін жалғыз пайдаланушыға негізделген, басқалары жергілікті желі арқылы жұмыс топтарымен қолданылады, кейбіреулері жүздеген пайдаланушыларға қызмет етіп, триллиондаған мәліметтерге ие болады.

Соңғы уақытта мәліметтер қорының технологиясы ашық және жабық желілерде мультимедиа қолданбаларын қолдау үшін Интернет-технологиясымен бірге пайдаланылады.

Реляциялық типті мәліметтер қорын басқару жүйесінің бірі Microsoft Access болып саналады, оның жоғарыда айтылып кеткен функцияларды орындауға барлық қажетті құралдары бар. Microsoft Access-тің жеке  мәліметтер қорын құрып қана қоймай, қарапайым немесе күрделі қолданбаларды жасауға мүмкіндік беретін қарапайым графикалық интерфейсі -оның құндылығы болады.

Қазіргі кездегі қолданбалы бағдарламалардың ішінде интелектуалды компьютерлік жүйелердің орны ерекше. Осындай жүйелердің технологиясы жасанды интеллект (Artificial Intelligence - AI) деп аталатын зерттеулердің жаңа саласының бір бағыты болады. Гипотезалар туындатып оларды тексеру бағдарламаларын жасау жасанды интеллект саласына жатады. Гипотезаларды тексеру үрдісін жеке тәжірибелерге бөлу зерттеушінің арнайы оқып немесе өз тәжирибесінде үйренетін өнері болып табылады. Осы саладағы негізгі күш салу адам ойлауын эмуляциялауға бағытталған.

Жасанды интеллект концепциясынан эксперттік жүйелер теориясы пайда болды.  Эксперттік жүйе маман адамның тәжірибесі қажет етілетін функцияларды орындайды, немесе шешім қабылдайтын адамға ассистент рөлінде болуды талап етеді. Эксперттік жүйелерді енгізудің тиімділігі жоғары болу үшін адам мен компьютер арасында функцияларды дұрыс тарату қажет. Осы саладағы зерттеулер, адам қызметінің сол саладағы ойлауын, шеберлігін және жинақталған тәжірибесін талап ететін, адам әрекетін қайта түрлендіретін компьютерлік бағдарламаларды өңдеуге және дайындауға бағытталған.  Осындай есептерге шешім қабылдау, бейнелерді тану, адам тілін түсіну жатады.

Эксперттік жүйенің басқа қолданбалы бағдарламалардан айырмашылығының екі қасиеті: белгілі проблемалық аймақтың физикалық табиғатын емес, мәселесін шешуге негізделген адам санасының механизмін үлгілейді; жүйе өз білімінің негізінде есептеу операцияларымен бірге пікірлер мен қорытындыларды жасайды.

Білімдер жүйеде арнайы тілде көрсетіледі және пікірлер мен қорытындыларды жасайтын білімдер қоры деп аталатын бағдарламалық шарттаңбадан бөлек сақталады. «Эксперттік жүйе» түсініктемесінің синонимы ретінде білімдерге негізделген жүйе термині қолданылады.

Сонымен, эксперттік жүйе адамның практикалық қызметі нәтижесінде жинақталған белгілі тақырып аймағының білімдерінен тұрады және оларды осы саладағы мәселелерді шешуге қолданады. Осылайша “дәстүрлік” жүйелерден ерекшеленеді. Эксперттік жүйені жасау үрдісін білімдер инженериясы (knowledge engineering) деп атайды.

         Дәріс тақырыбы бойынша қосымша ақпаратты [1, 2, 5, 11-18, 35-43] әдебиеттерден қарауға болады.

 

 

 

         6  № 6 Дәріс. Компьютерлік желілер, желілік және телекоммуникациялық технологиялар

 

Дәрістің  мазмұны:

-                              компьютерлік желі түсініктемесі; жергілікті және ауқымды желілер; желілер топологиясы; желілік операциялық жүйелер.

 

Дәрістің  мақсаты:

- жергілікті және ауқымды желілердің аппараттық және бағдарламалық құралдарын оқу.

 

Дербес компьютерлердің пайда болуы мәліметтерді өңдеу жүйелерін ұйымдастырудың, жаңа мәліметтік технологияларды құрудың жаңа тәсілдерін талап етті. Жеке компьютердегі мәліметтерді орталықтаған өңдеу жүйелерінде пайдаланудан компьютерлік есептеу желіде мәліметтерді таратылған өңдеуге ауысу сұранысы туды. Желі абоненттері ретінде жеке компьютерлер, компьютерлік кешендер, терминалдар, өндіріс роботтары, сандық бағдарламалық басқаруы бар станоктар және т.б. бола алады. Абоненттердің орналасуы жағынан компьютерлік желілер ауқымды, аймақтық, жергілікті деп бөлінеді. Ауқымды, аймақтық, жергілікті компьютерлік желілердің бірлесуі көлемі үлкен мәліметтік массивтерді өңдеудің қуатты құралдарын қамтитын және шектелмеген мәліметтік ресурстарға қатынас құруға мүмкіндік беретін көпжелілі иерархияларды орнатуға болады.

Жалпы түрде компьютерлік желі жұмыс станциялар желілері, серверлер желілері және мәліметтерді тасымалдаудың базалық желісі секілді бір-бірінің құрамында болатын жүйелердің:жиыны болып табылады.

Компьютерлік желілердің сәулетін анықтайтын негізгі талаптар: ашықтық, ұзақ жасағыштық, бейімделушілік, мәліметтердің қауіпсіздігі. Осы талаптар көпдеңгейлі сұлба ретінде іске асырылатын желідегі үрдістерді басқарудың модулдік ұйымдастыруымен орындалады.  Деңгейлер санымен олар арасындағы функциялардың бөлінуі желінің тиімділігіне және желіге кіретін компьютерлердің бағдарламалық қамтамасыздандыруының күрделілігіне әсер етеді. Деңгейлер санын таңдау процедурасы жоқ.

Эталонды үлгі ретінде жеті деңгейлі сұлба қолданылады: 1 деңгей – физикалық,  2 деңгей – каналдық, 3 деңгей – желілік, 4 деңгей – транспорттық,  5 деңгей – сеанстық, 6 деңгей – көрсету, 7 деңгей – қолданбалы. 1-3 деңгейлер мәліметтерді тасымалдаудың базалық желісін желі абоненттері арасында мәліметтерді сенімді тасымалдауын қамтамасыздандыратын жүйе ретінде ұйымдастырады. 5 деңгейде үрдістердің сұраныстары бойынша хабарларды қабылдау және жіберу порттары құрылады және логикалық каналдар ұйымдастырылады.

Желідегі байланысты іске асыру протоколдармен реттеледі.

Компьютерлік желіні ұйымдастырудың базалық принциптері оның негізгі сипаттамаларын анықтайды: операциялық мүмкіншіліктері, өнімділік, хабарларды жеткізу уақыты,  ұсынылатын қызметтердің бағасы.

         Жергілікті есептеу желілері негізінде жасалынған ақпараттық жүйелер мәліметтерді сақтауды, мәліметтерді өңдеуді, мәліметтерге пайдаланушылардың қол жеткізуін ұйымдастыруды, мәліметтерді және олардың өңдеудің нәтижелерін тасымалдауды қамтамасыздандырады.

         Компьютерлік желілер мәліметтердің таратылған өңдеуін қамтиды. Мұнда мәліметерді өңдеу екі объект: клиент және сервер  арасында таратылады. Мәліметтерді өңдеу үрдісі кезінде күрделі процедураларды орындау үшін клиент серверге запрос құрайды. Сервер сұранысты орындап, нәтижелерін клиентке береді. Сервер жалпы қолданылатын мәліметтерді сақтауды, оларға қол жеткізуді және клиентке тасымалдауды қамтамасыздандырады. Есептеу желісінің осындай үлгісі клиент-сервер сәулеті деп аталады.

         Есептеу желінің басқа үлгісі операциялық жүйені іске қосатын және желі бойынша тасымалданатын мәліметтер ағынын басқаратын файл-сервер болып табылады. Жеке жұмыс станциялар мен кез келген бірге қолданылатын перифериялық құрылғылар (принтерлер, сканерлер, модемдер, т.б.) файл-сервер қосылады. Әрбір жұмыс станциясы өзінің дискілік операциялық жүйесі басқаруымен жұмыс жасайды, бірақ дербес компьютерден өзгешелігі – желілік интерфейс платасы бар және кабельдер арқылы файл-сервермен қосылған. Жұмыс станциясы файл-сервердегі файлдармен бағдарламаларды қолдануға мүмкіндік беретін желі қабықшасын жұмысқа қосады. Жұмыс станцияны желі құрамына қосу үшін желілік операциялық жүйенің қабықшасы компьютердің операциялық жүйесінің басында іске қосылады. Қабықша операциялық жүйенің функциялары мен бұйрықтарының көбін сақтап, жергілікті желіге қосып отыратындықтан иілгіш болады.

         Функцияларының бөлінуіне қарай жергілікті есептеу желілер бір рангілі және екі рангілі деп бөлінеді (иерархтық желілер немесе бөлінген сервері бар желілер). Бір рангілі желіде компьютерлер клиентте, сервер ретінде болады. Бір рангілі ресурстардың бөлінуі 5-10 пайдаланушылары бар және оларды кішкене жұмыс тобына біріктіретін офистарға қолайлы. Екі рангілі желі сервері негізінде ұйымдастырылады, желі пайдаланушылары серверде тіркеледі. Қазіргі кезеңдегі компьютерлік желілерде көбінесе аралас желі қолданылады. Бұл желі жұмыс станциялар мен серверлерді біріктіреді, жұмыс станциялардың бірсыпырасы бір рангілі желіні, ал басқалары екі рангілі желіні құрайды.

         Желі түйіндерін қосудың геометриялық  сұлбасы желі топологиясы деп аталады. Желілік топологиялардың көп нұсқалары бар, олардың ішіндегі шина, кольцо, звезда атты топологиялары базалық болып саналады. Жергілікті желі осы топологиялардың біреуін қолдануы мүмкін. Топологияны таңдау бірігетін компьютерлер санына, олардың өзара орналасуына және тағы да басқа шарттарға байланысты.

         Шиналық тополгия мәселелерінің пайда болу жағдайлары: шинаның кез-келген жерінде үзілуі, компьютердің біреуінің желілік адаптері бұзылып,  шинаға сигналдар бөгетпен берілуі, желіге жаңа компьютерді қосу қажеттілігі. Шеңберлік топологияның кемшіліктері: барлық желінің жұмысын тоқтататын шеңбердің кез-келген жерінде пайда болған ажырау, хабарды беру уақыты әр түйіннің тізбектеліп жұмысқа қосылу уақытынан тәуелділігі, әр түйіннен өткен себебінен ақпарат байқаусыздан бұзылуы мүмкін. Базалық топологияларды комбинациялау (гибридты топология) базалық топологиялардың құндылықтары мен кемшіліктерін қосындылайды.

Әртүрлі желілерде желілік каналдарға қатынас құру әдістерін бейнелейтін әртүрлі процедуралар бар (мәліметтерді тасымалдау протоколдары). Көп тараған белгілі қол жеткізу әдістері:  Ethernet, Arcnet және Token-Ring.

         Xerox фирмасымен 1975 жылы өңделген Ethernet қатынас құру әдісі мәліметтерді тасымалдаудың жоғары жылдамдылығын қамтиды және бір уақытта хабарларды бірнеше станциялармен беруге рұқсат етеді. Бұл қатынас құру әдісі үшін «жалпы шина» топологиясы қолданылады.

         DatapointCorp фирмасымен өңделген Arcnet қатынас құру әдісі Arcnet жабдықтары Ethernet немесе Token-Ring жабдықтарына қарағанда арзан болғандықтан кең таралған. Arcnet «звезда» топологиясы бар жергілікті желілерде қолданылады.

         Token-Ring қатынас құру әдісі IBM фирмасымен өңделген және желінің шеңберлік топологиясына негізделген.

         Жергілікті есептеу желілерін құру мәселелерімен қатар компьютерлік желілерді кеңейту (бірлестіру) мәселелері де бар. Ақпараттық жүйе дамуының белгілі қадамында құрылған есептеу желісі уақыт өте келе пайдаланушылардың қажеттіліктерін қанағаттандырмауы мүмкін. Сонымен бірге, сигналдардың, мәліметтерді тасымалдау каналдарының физикалық қасиеттері мен желілік компоненттердің конструкциялық ерекшеліктері желінің геометриялық өлшеміне және түйіндер санына қатты шектеу қояды. Жергілікті желілерді бірлестіру үшін қайталағыш, көпір, маршрутизатор, шлюз  құрылғылары қолданылады:.

         Ірі жергілікті желілер ауқымды желіге бірігеді. Ауқымды желінің жұмысын басқару орталығы (арнайы компьютерлер) қолдайды. Олар тек қана әкімшілік мақсаттарға қызмет етеді. Пайдаланушыға желі ресурстары туралы ақпаратты береді, желі жұмысын тексереді, есептеуді орындайды. Пайдаланушылар желінің басқа абоненттерімен арнайы коммуникациялық бағдарламалық қамтамасыздандыру арқылы араласады. Қазіргі кезде барлық елдерді қамтитын ауқымды желі Internet болып саналады.

         Internet желінің құрамындағы оған қосылған барлық компьютерлер арасында мәліметтердің өзара алмасуын қамтамасыздандырады. Компьютер типінің және қолданатын операциялық жүйенің ешқандай мәні жоқ.

         Компьютерлер арасында мәліметтер қолданатын байланыс желіден, компьютер типінен және бағдарламалық қамтамасыздандырудан тәуелсіз жіберілуі үшін арнайы мәліметтерді тасымалдау протоколдары өңделген. Олар мәліметтерді белгілі өлшемі бар блоктарға (бумаларға) бөлу принципі бойынша жұмыс істейді. Бумалар тізбектеліп адресатқа жіберіледі. Интернетте екі негізгі протокол қолданылады: IP (Internet Protocol) желіаралық протоколы (тасымалданатын мәліметтерді бөлек бумаларға бөліп, оларға алушының адресі жазылуын қамтамасыз етеді) және TCP (Transmission Control Protocol) тасымалдауды басқару протоколы (буманың дұрыс жеткізілуін қамтиді). Бұл екі протокол өзара байланысты болғандықтан, әдетте TCP/IP протоколы деп аталады.

         Интернеттің негізгі ұяшықтары – жергілікті есептеу желілері. Егер де кейбір жергілікті желі Интернетке қосылған болса, онда осы желінің әрбір жұмыс станциясы да Интернетке қосыла алады. Өздігінен Интернетке қосылған компьютерлер хост-компьютерлер деп аталады.

         Желіге қосылған әр компьютердің өзінің адресі бар. Станциялардың адрестеріне арнайы талаптар қойылады. Оны автоматты түрде өңдеуге мүмкіндік беретін адрестің белгілі форматы болуы керек, және өзінің иесі туралы ақпарат болуы керек. Осы мақсатпен әр компьютер үшін екі адрес орнатылады: цифрлік IP-адрес және домендік адрес.  Біріншісі компьютерге, екіншісі – адамға түсінікті.  Осы екі адрес тең құқықты. Цифрлік адрестің ұзындығы 32 бит. Ол нүктелермен 4 блокка бөлінеді (әр блок 8 биттен тұрады). Оның әрқайсысын 255-тен аспайтын ондық санмен көрсетуге болады. Екі блогы желі адресін, үшіншісі – ішкі желі адресін, төртіншісі – берілген желі ішіндегі компьютердің адресін белгілейді.

         Желі абоненттерінің байланысуын қарапайымдау үшін барлық адрестік кеңістік жеке аймақтарға – домендерге бөлінген. Интернет адрестер жүйесінде географиялық региондармен көрсетілетін домендер қолданылады. Олардың аттары екі әріптен тұрады. Тақырып бойынша бөлінген адрестерде бар, олардың аттары қысқартылған үш әріптен тұрады. Компьютер аты ең кемінде доменнің екі деңгейінен тұрады. Деңгейлер бір-бірінен нүкте арқылы бөлінеді. Оң жағында жоғарғы доменнің аты көрсетіледі де, сол жағында жалпы доменнің ішкі домендерінің аттарды болады. Іздеу жолды өңдеу үшін домендерде арнайы аттар серверлері болады. Интернет технологиялар тек қана ауқымды желіде қолданылмайды. Ауқымды желіде қолданылатын технологияларды қуатты корпоративті ақпараттық жүйелерді және корпоратативті жұмысты қамтитын жүйелерде қолдануға болады (IntraNet).

         Ауқымды желіде ақпаратқа қол жеткізу арнайы протоколдар, бағдарламалар, компьютерлер-серверлер арқылы орындалады. Интернеттің көрсетететін  қызметінің бірі саналатын компоненттердің барлығы желі сервистері (қызметтері) деп аталады. Электронды пошта ең маңызды сервис боп табылады. Электронды поштаның жергілікті жүйелері арзан бағасымен, жоғары жұмыс қабілеттілігімен, құпиялылығымен сипатталады. Жергілікті жүйелердің екі негізгі түрі бар: орталықтандырылған жүйелер және жергілікті желі негізіндегі жүйелер.  Электронды поштаның әртүрлі бағдарламалық бумалары бар. Солардың ішінде Microsoft Outlook Express, Microsoft Mail, Novell Group Wise және басқалар. Электронды поштаның мүмкіншіліктерін Internet-те қолдануға болады. Ол кезде Internet-ке қосылған компьютердің домендік адресінде негізделген адрестер жүйесі қолданылады.

          Дәріс тақырыбы бойынша қосымша ақпаратты [1, 3, 19-23, 35-43] әдебиеттерден қарауға болады.

         7 № 7 Дәріс. Ақпаратты қорғаудың негіздері

 

Дәрістің мазмұны:

- ақпараттық қауіпсіздік; қауіпсіздіктің қауіп-қатерлерін жіктеу; жергілікті желілердегі ақпаратты қорғау; вирустардан қорғау; мәліметтерді архивтеу.

 

Дәрістің мақсаты:

- желі қауіпсіздігінің қауіп-қатерлерінің түрлерін және олардан қорғану түрлерін оқыту.

 

Қазіргі кезде ақпарат арнайы «тауар» болып табылады, сонымен бірге оның құны өзі орналасқан компьютерлік жүйенің құнынан бірнеше есе жоғары. Сондықтан ақпаратты рұқсатсыз қатынас құрудан, арнайы өзгертулерден, ұрлаудан, құртудан қорғау қажет болады. Кез келген ақпараттық жүйе өзінің қауіпсіздік саясатын өткізеді.

Ақпараттық жүйенің қауіпсіздігі өзі өңдейтін ақпараттың жасырындылығын, бүтіндігін  және жүйенің компоненттері мен ресурстарына қатынас құру мен бүтіндігін қамтамасыз ететіндей шара қолданады.

Ақпаратқа қол жеткізу дегеніміз – ақпаратпен танысу және оны өңдеу. Қол жету нысаналарға қол жету субъектілерінің құқықтарын бөлу үшін ақпаратқа қол жетуді бөлу ережелері орнатылады.

Ақпараттық жүйе қауіпсіздігінің қауіп-қатері деп жүйенің қауіпсіздігіне тікелей немесе жанама зиян келтіретін мүмкін болатын әсерлерді айтады.

Жүйенің кейбір осал жерін іздеуге негізделген қауіпсіздіктің қауіп-қатерін іске асыру, ақпараттық жүйеге шабуыл деп аталады. Қорғаныс құралдар кешендері бар жүйелер қауіпсіздіктің қауіп-қатерлеріне тиімді қарсы тұрады және қауіпсіз болады.

Ақпараттық жүйені көптеген қауіп-қатерлерден сақтауға негізделген қорғаныс құралдарының жұмысын белгілі бір тәртіпке бағындыратын ережелер, нормалар және практикалық түсініктемелер қауіпсіздік саясаты болады.

Ақпараттық қауіпсіздік көзқарас бойынша ақпарат бүтіндік, аутендік, аппеляциялық және құпиялылық секілді қасиеттерге ие. Қауіпсіздік жағынан ақпараттық жүйелердің келесі қасиеттері болуы керек: сенімділік, дәлдік, қатынас құруды  бақылау, бақылаушылық,теңдестіруді бақылау және әдейі бұзуға тұрақтылық.

Әсер ету мақсаты бойынша ақпараттық жүйенің қауіпсіздігіне жасалатын қауіп-қатерлердің үш түрі бар: ақпараттың құпиялылығын бұзу, бүтіндігін бұзу, жүйенің жұмыс қабілетін бұзу қауіп-қатері (қызмет жасауға келіспеу).

Әдетте кейбір жабық ақпаратқа рұқсатсыз қатынас құру болған кезде құпиялылықты бұзу қауіп-қатері де пайда болады. Ақпараттың бүтіндігі әдейі немесе қоршаған ортаның нысандық әсерлерінен бұзылуы мүмкін. Жүйенің жұмыс қабілеттілігін төмендететін немесе жүйе ресурстарына қол жеткізуді жабатын анық арнайы әрекеттер қызмет жасауға келіспеушілікті тудырады.

Рұқсатсыз қатынас құру көп тараған компьютерлік бұзулар болып табылады. Рұқсатсыз қатынас құрудың түрлі әдістерінің ішінде жасырын атты ұстап алуды, артықшылықтарын заңсыз қолдануды атап кеткен жөн.

Жасырын аттарды ұстап алу арнайы дайындалған бағдарламалармен орындалады. Мысалы, заңды пайдаланушының жүйеге кіру әрекеті кезінде, ұстап алу бағдарламасы дисплей экранында пайдаланушының аты мен жасырын атты енгізудің емеурінін жасайды, олар бағдарлама иесіне қайта жіберіледі, содан кейін экранға қате жіберілгені туралы хабар шығарылады да, басқару операциялық жүйеге оралады. Пайдаланушы қателестім деп есептеп, енгізуді қайталайды. Ұстап алу бағдарламасына енді жасырын атты қолдана беруіне болады.

Құқы бар пайдаланушы атынан басқа пайдаланушының кейбір әрекеттерді жасауы «маскарад» деп аталады. «Маскарад» мақсаты – кейбір әрекеттерді басқа пайдаланушыға меншіктеп, оның артықшылығын өзіне меншіктеп алу мүмкіншіліктері. Мысалы, жүйеге паролін ұстап алып басқа пайдаланушы атымен кіру, желіде басқа пайдаланушы атынан хабарларды тарату. «Маскарад» әсіресе электронды төленімдерді орындайтын банктік жүйелерде қауіпті. Компьютерлік желілердегі қауіп-қатерлерді арнайы қарастырайық. Белсенді емес жүйеге кіру кезінде (ақпаратты ұстап алуда) бұзушы байланыс каналындағы ақпараттың тек қана өтуін бақылайды да, трафикке (хабарлар ағынына) сараптама мүмкін. Белсенді жүйеге кіргенде, бұзушы хабарда берілетін ақпаратты өзгертуге тырысады. Компьютерлік желілердің қауіпсіздігін бұзатын кейбір қауіп-қатерлері 7.1 кестеде келтірілген.

Басқа бағдарламаларды өзіне жазып алып, олардың көшірмесі түріне енетін көбею қабілетін сақтайтын, бағдарламаны залалдайтын бағдарламаны компьютерлік вирус деп атайды. Ол биологиялық вирус – сіркелер сияқты есептеу үрдісінің өздігінен көбейе алатын, түрленетін қабілетке ие компьютерлік вирусы. Вирустар жүйелік файлдарды залалдандырып, әркез компьютерді қосқанда жадыда іске қосылады немесе байқалмай қалуы үшін орындалатын файлдар түріне енеді. Вирустардың негізгі типтері: бағдарламалық, салатын, макровирустар.

Құжаттарында бейнеленген әрекеттерімен бірге кейбір басқа, жүйенің қауіпсіздігін бұзатын әрекеттерді орындайтын бағдарлама «троянский конь» деп аталады. Осындай бағдарламалар көбінесе пайдалы утилитар болып жасырынады.

Ауқымды желімен таратылатын вирустің бір түрі «сетевой червь» болады. Алғашқыда олар таратылған есептеулерді орындауға мүмкіншілік алу үшін желіде бос ресурстары бар компьютерлерді іздеуге дайындалған болатын. Дұрыс қолданылса «червьтер» технологиялары өте пайдалы болуы мүмкін. Бірақ олар зиян бағдарламалар ішінде ең қауіпті бағдарлама, себебі олардың шабуылы ауқымды желінің кез-келген компьютеріне жасалынуы мүмкін.

 

 

 

7.1 кестесі – Компьютерлік желілердің қауіпсіздігін бұзудың жолдары

Әсерленетін нысаналар	Ақпараттың құпиялығын бұзу	Ақпараттың бүтіндігін бұзу	Жүйенің жұмыс қабілеттілігін бұзу
1. Аппараттық құрылғылар	Рұқсатсыз қосылу, ресурстарды қолдану, тасымал-даушыларды ұрлау	Рұқсатсыз қосылу, ресурстарды қолдану, модификациялау, режімдерді өзгерту	Режімдерге рұқсатсыз өзгертулер қолдану, бұзылу, сыну
2. Бағдарлама-лық қамтама-сыздандыру	Рұқсатсыз көшіру, ұрлау, ұстап алу	Рұқсатсыз вирустарды, «червь-терді», «троян аттарды енгізу»	Рұқсатсыз өзгерту, жою, алмастыру
3. Мәліметтер	Рұқсатсыз көшіру, ұрлау, ұстап алу	Рұқсатсыз өзгерту, модификациялау	Рұқсатсыз  жою, алмастыру
4. Қызметкер	Қорғау туралы мәліметтерді біреулерге айту, салақтық	«Маскарад», пара беру, өзіне қарату	Жұмыс орнынан кетіп  қалу, физикалық  жою

 

Зиян бағдарламалардан сақтану үшін келесі шаралар қолданылады: орындалатын файлдарға рұқсатсыз қатынас құруды болдырмау, алынған бағдарламаларды тестілеу, орындалатын файлдар мен жүйелік аймақтардың бүтіндігін бақылау, бағдарламаларды орындаудың тұйықталған ортасын жасау.

Ақпаратты қорғаудың бір құралы қажетті мәліметтерді резервті көшіру болып табылады. Сонымен бірге ақпаратты қорғауға вирустарға қарсы бағдарламаларды қолдануға болады. Ең кең тараған вирустарға қарсы бағдарламалары: Касперский, AVP сканер, DrWeb және басқалар. Вирустардан қорғайтын бағдарламалық құралдар мүмкіншіліктері:

-      қатты дискінің бейнесін сыртқы тасымалдаушыларда жасау (қатты дискінің жүйелік аймақтарында мәліметтер бұзылған жағдайда, бұл диск олардың көп бөлігін қалпына келтіруге мүмкіндік береді);

-      вирустарды іздеу мақсатымен қатты дискілерді тұрақты сканерлеу (сканерлеген кезде вирустарға қарсы бағдарлама бағдарлама шартаңбасын мәліметтер қорында сақталатын белгілі вирустардың шарттаңбаларымен салыстырып вирустарды іздейді) ;

-      файлдардың өлшем өзгерісі мен басқа атрибуттарын бақылау (көбейу кезінде вирустар  залалданған файлдардың параметрлерін өзгерткенде, вирустарға қарсы бағдарлама олардың жұмысын тауып пайдаланушыға хабар береді;

-      қатты дискіге қатынасуды бақылау (вирустардың жұмысымен байланысты ең қауіпті операциялар қатты дискіде жазылған мәліметтерді өзгертуге негізделген, сондықтан вирустарға қарсы бағдарламалар оған қатынастарды бақылап, пайдаланушға сенімсіз белсенділік туралы хабар береді.

Көптеген мәліметтердің көлемі артық болады. Құжаттарды сақтағанда, тасымалдағанда олардың көлемін қысып, кішірейтуге болды. Файлдарды қысуға архиваторлар қолданылады.

Сығылатын мәліметтердің нысанға байланысты бөлінуі: файлдарды қысу (электронды желілердің арналары арқылы беру немесе көлемі аз жинақтауышпен тасымалдау үшін файл өлшемін азайту), бумаларды тығыздау (мәліметтерді ұзақ мерзімге сақтау ушін архивтеу), дискілерді тығыздау (жұмыс кеңістігін қолданудың тиімділігін арттыру).

Ақпаратты жоғалтып қысу әдістері тек қана мазмұнының бір бөлігі жоғалғанда оның қасиеттері төмендемейтін мәліметтер типтеріне қолданылады. Бұл мультимедиа мәліметтері. Осындай қысудың қасиетті форматтары сызбалық файлдар үшін *.JPG, бейнемәліметтер үшін *.MPG,  дыбыс мәліметтері үшін *.MP3.

Егер де мәліметтерді қысу кезінде  тек қана олардың құрамы өзгерсе, онда нәтижелік шарттаңбадан бастапқы массивті қайтадан өңдеуге болады. Мұндай типтер кез-келген мәліметтер типтерін қысуға қолданылады. Ақпаратты жоғалтпай қысу сипаттамалы форматтар: графикалық файлдар үшін  *.GIF, *.TIF, *.PCX; бейнемәліметтер үшін *.AVI; кез-келген мәліметтер типтері үшін *.ZIP, *.ARJ, *.RAR, *.LHA, *.CAB.

Қысудың негізгі форматтары *.ZIP, *.ARJ, *.RAR болып табылады.

Архивтерді құруға және оларға қызмет жасауға негізделген бағдарламалық құралдардың функционалдық мүмкіншіліктері өте көп. Көптеген архиваторлардың орындайтын базалық функциялары: архивтерден файлдарды шығару; жаңа архивтерді жасау; файлдарды архивтерге қосу; өздігінен ашылатын архивтерді жасау; таратылған архивтерді жасау; бұзылған архивтерді қайтадан өңдеу; архивтерді қараудан және рұқсатсыз өзгертуден сақтау.

Компьютерлік желілерде қарапайым жергілікті бір жүйе ішінде орындалатын шабуылдардан басқа желілік ресурстар мен ақпараттың таратылуына байланысты алыстан шабуылдар жасалады. Коммерциялық мақсатпен ауқымды желілерді пайдалану және де құпия ақпаратты тасымалдау ақпараттың тиімді қорғау жүйесін құруды талап етеді. Ішкі желілер үшін ең мүмкін болатын қауіп-қатерлерден сақтауды желіаралық экрандар көмегімен орындауға болады.  Желіаралық экрандардың компоненттерінің көбісін келесі үш категорияның біреуіне жатады деп есептеуге болады: сүзетін маршрутизаторлар, желілік деңгейдегі шлюздар, қолданбалы деңгейдегі шлюздар.

Ақпаратты сақтау және қорғауын қамтамсыздандыру үшін вирустарға қарсы қорларын тұрақты жаңартып тұру қажет, резервті көшіруді орындап, қауіпсіздік саясатын сауатты қолдану керек.

        Дәріс тақырыбы бойынша қосымша ақпаратты [1, 23-26, 35-43] әдебиеттерден қарауға болады.

         8  № 8 Дәріс. Алгоритмдеу. Бағдарламалаудың негіздері. Қазіргі бағдарламалық құралдар

 

Дәрістің мазмұны:

- есепті шығарудың негізгі қадамдары; алгоритм түсініктемесі; алгоритмді жазудың тәсілдері; базалық алгоритмдік құрылымдар; бағдарламалау тілдері мен олардың жіктелуі; қазіргі кездегі бағдарламалау технологияларына шолу.

 

Дәрістің мақсаты:

- алгоритмнің түрлері мен оларды жазу тәсілдерін оқыту, бағдарламаны дайындау үрдісінің қадамдары, қазіргі кездегі бағдарламалық технологиялармен танысу.

 

Адамзат алгоритмдер және бағдарламалар әлемінде өмір сүреді. Мысалы, физиологиялық үрдістер – бұл адам денесінің  жүріс-тұрысының бағдарламаларының күрделі құрамдасқан, мұқият қойылған «библиотекасы». Алгоритмдеу мен бағдарламалау негіздері фундаменталді болып табылады және оларды математиканың негізгі заңдарына жақындататын жалпы сипаттамасы бар.

Компьютерде есепті шығару үрдісі бірнеше қадамнан тұрады:

а)  есептің сөзбен берілуі (концептуалды үлгі);

ә)  есептің математикалық қойылуы (математикалық үлгі);

б)  есепті шешу алгоритмін дайындау (алгоритмдік үлгі);

в)  алгоритмді бағдарламалау тілінде іске асыру (бағдарламалық үлгісі);

г)  бағдарламаны тестілеу және жөндеу.

Бірінші қадамда есеп мазмұны тұжырымдалады, екінші қадамда енгізілетін және шығарылатын мәліметтермен олар арасындағы аналитикалық байланыс анықталады. Ең көп уақыт бағдарламаны тестілеу мен жөндеуге кетеді. Бұл қадамда есепті шығарудың алдыңғы барлық қадамдарында кеткен қателер жойылады. Есеп шығарудың алгоритмін дайындау мен іске асыруға толығырақ тоқтала кетейік.

«Алгоритм» деген сөз  арифметикалық әрекеттерді орындаудың ережелерін тұжырымдаған  IX ғ.  математигі Аль Хорезми атынан шыққан. Бастапқы кезде алгоритмді деп тек қана сандарға қолданатын төрт арифметикалық әрекеттерді орындаудың ережелері деп түсінген. Соңынан бұл түсініктеме кез келген берілген есепті шешуге мүмкіндік беретін әрекеттер тізімі ретінде орындалатын болды.

Есептеу үрдісінің алгоритмі туралы айтқанда алгоритм қолданылатын нысандардың мәліметтер екендігін түсіну қажет. Есептің шешу алгоритмі бастапқы мәліметтерді нәтижелік мәліметке түрлендіретін ережелер жиынтығы болады. Алгоритмнің негізгі құрамдары: анықталғандық, нәтижелік, жиымдық, дискреттік.

Алгоритмді жазудың бірнеше әдістері бар: сөзбен, сөзбен және формулалармен, сызбалық, операторлық сұлба тілімен және алгоритмдік тілмен.

Өзінің көрнекілігіне байланысты ең көп тараған алгоритмді жазу түрі блок-сұлбаның көмегімен жасалатын графикалық түр болып саналады.   Символдар тізімі, олардың атаулары, олармен көрсетілетін функциялар, түрлері мен өлшемдері мемлекеттік стандарттармен анықталады. Алгоритмді  блок-сұлба ретінде көрсетудің екі кемшілігі бар: талдап тексерудің өте төмен деңгейін талап етеді, сондықтан күрделі алгоритмдердің мағынасы жасырын болып қалады және басқаруды берудің құрамды емес әдістерін (goto) қолдануға мүмкіндік береді, сонымен бірге алгоритмдік блок-сұлбада олар эквивалентті құрамды алгоритмдерге қарағанда қарапайым болып көрінеді.

Алгоритмді суреттеу үшін сұлбалардан басқа жанамшарттаңбалауды, Flow-формаларды және Насси-Шнейдерман диаграммаларын қолдануға болады. Барлық аталып кеткен әдістер бір жағынан негізгі құрамдарда негізделеді, ал екінші жағынан талдап тексерудің әртүрлі деңгейлерін жіберіп алады.

Flow-форманың әр символы басқару құрылымға сәйкес және төртбұрышпен көрсетіледі. Құрылымдардың бір-бірінің ішіне енгізілуін көрсету үшін Flow-форма символы кез-келген басқа символ төртбұрышының сәйкес аймағына жазылады. Негізгі және қосымша басқарушы құрылымдарға сәйкес Flow-формалардың  символдары Б1 суретте келтірілген.

Насси-Шнейдерман диаграммаларының Flow-формалардан негізгі ерекшелігі – шартты белгілеу мен бұтақтар нұсқасы үшбұрыш түрінде көрсетіледі (Б2 сурет). Осындай белгілеу алгоритмді көрсетудің көрнекілігін қамтиды.

Flow-формалар мен Насси-Шнейдерман диаграммаларының ортақ кемшілігі - символдарды бейнелеуді құрастырудың күрделілігі, сондықтан да үлкен алгоритмдерді сипаттағанда оларды практика жүзінде қолдану күрделенеді.

Блок-сұлбаларға қарағанда жанамашарттаңбалар операцияларды тұжырымдаудың дәрежесін шектемейді, бірақ сызбалық болмағандықтан көрнекілігі төмен.

Құрылымды емес алгоритмдерді жанамашарттаңбалау, Flow-формалар және Насси-Шнейдерман диаграммалар көмегімен бейнелеуге болмайды, себебі оларда құрамды емес басқаруды берудің келісілген белгілері жоқ. Оларды қолдану әуел бастан-ақ жобалаушыны басқаруды берудің тек қана құрылымды әдістерін пайдалануға бағыттайды, сондықтан алгоритмнің мұқият сараптамасын талап етеді.

Есептер шешудің  алгоримтдері әр түрлері болғанымен, есептеу үрдісінің негізгі үш түрін бөліп алуға болады: сызықты, тармақталған және циклдік.  Оларды іске асыру үшін бағдарламаларда сәйкес базалық басқару құрылымдары қолданылады: соңынан жүру, тармақталу, әзір-цикл.

Бағдарламалаудың жоғары деңгейіндегі процедуралық тілдер негізгі құрамдардан басқа  олардың көмегімен жеңіл іске асырылатын тағы үш құрылымды қолданады: таңдау, оған-дейін-цикл, қайталану саны бар цикл.

Аталып кеткен алты құрылымдар құрылымдық бағдарламалаудың негізінде болады. Атаудағы «құрылымдық» деген сөз бағдарламалауда тек қана осы аталған құрылымдар қолданылғанын білдіреді. Осыдан «go to жоқ бағдарламалау» деген түсініктеме пайда болған. Тек қана басқаруды берудің құрылымды  операторларын қолданған бағдарламаларды құрылымды деп атайды. Бұл атау олардың басқаруды берудің төменгі деңгейлі әдістерінен ерекшелігін көрсетеді.

Дайындалған алгоритм бағдарламалық тілдердің бірінде бағдарламалық шарттаңбалар ретінде (бағдарламаларға) іске асырылады. Бар болатын бағдарламалау тілдерін келесі топтарға бөлуге болады:

-         жоғарғы деңгейдегі әмбебап тілдер;

-         бағдарламалық қамтамасыздандыруды өңдеушінің арнайы тілдері;

-         қолданушының арнайы тілдері;

-         төменгі деңгейдегі тілдер.

Қазіргі кезде жоғарғы деңгейдегі әмбебап тілдер тобындағы С және C++ тілдері болып табылады. Олардың әртүрлі версиялары: көпплатформалық жетістігіне ие;  негізгі алгоритмдік құрылымдарды іске асыратын операторлары бар;  оперативті жадының адрестерін қолданып төменгі (жүйелік) деңгейінде бағдарламалауға болады; ішкі бағдарламалар мен кластардың үлкен көлемді библиотекалары бар. Сондықтан осы тілдер операциялық жүйелерді жасаудың негізі болып табылады. Осы тілдер тобынан С және C++ тілдеріне жанама Pascal тілін атауға болады. Синтаксисі анық болғандықтан Pascal тілінің компиляторлары синтаксистік қателерден басқа көптеген семантикалық қателерді де табады. Delphi ортасында қолданылатын Object Pascal версиясының үлкен дайындамаларды қысқартатын, соның ішінде мәліметтер қорын қолдануды талап ететін кластық кәсіби библиотекасы бар. Сондықтан Delphi ортасы MS Win­dows қосымшаларын құруға жеткілікті тиімді орта болып табылады. Бұл тілдерден басқа, әмбебап тілдер тобына  Basic, Modula, Ada және тағы да басқа тілдер жатады; олардың әрқайсысының өзінің ерекшелігі, сонымен бірге өзінің қолданылу саласы бар.

Өңдеушінің арнайы тілдері арнайы бағдарламалық қамтамасыздандыруды құрған кезде қолданылады: мәліметтер қорының тілдері (SQL), желілік қосымшаларды құру тілдері (HTML, XML), жасанды интеллект жүйелерін құру тілдері және т. б. Бұл тілдер арнайы курстарда оқылады.

Қолданушының арнайы тілдері әдетте қолданушының кәсіби ортасының бөлігі болып табылады, олар бағдарламалық қамтамасыздандыратын өңдеушілермен қолданылмайды, себебі бір жақты бағытталған болады (1C:Бухгалтерия).

Төменгі деңгейдегі тілдер (Assembler) машиналық бұйрықтар деңгейінде бағдарламалауға мүмкіндік береді. Сондықтан да орындалу уақыты жағынан да, қажетті жады көлемі жағынан да оңтайлы бағдарламалар алынады. Бірақ бұл тілдер үлкен бағдарламаларды, сонымен қатар бағдарламалау құралдарын жасауға жарамайды. Төменгі деңгейдегі тілдер құрылымды бағдарламалау принциптерін қолдамайды. Қазіргі кезде Ассемблер типті тілдер әдетте техникалық құрылғылармен өзара байланысатын қарапайым бағдарламаларды (мысалы, драйверлерді) жазуға; жоғарғы деңгейлі тілдердегі бағдарламаларға қосымшалар ретінде (мысалы, қайталануы көп циклдерде мәліметтерді түрлендіруді тездету үшін) қолданылады.

Дайындалатын бағдарламалық қамтамасыздандырудың өлшемі мен күрделілігінің өсуіне байланысты, сонымен қатар қателерді азайту мақсатымен бағдарламаның ауқымды мәліметтеріне қол жеткізуді шектеу үшін, модульді бағдарламалаудың дамуы себеп болды. Бұл технологияны Pascal және С (C++) тілдерінің қазіргі кездегі версиялары, Ада және Modula тілдері қолдайды. Модулдік бағдарламалауды қолдану бірнеше бағдарламашылармен бағдарламалық қамтамасыздандыруды өңдеуді жеңілдетті. Модулдерді өзгертпей басқа өңдеулерде қолдану бағдарламашылар жұмысының өнімін жоғарылатады.

Модулдік бағдарламалаумен бірге қолданылатын құрылымды амал көлемдері 100 000 операторлардан аспайтын сенімді бағдарламаларды алуға мүмкіндік береді. Бағдарламаның орындалуы кезінде ішкі бағдарламаны шақырғанда ғана интерфейстегі қатенің табылуы модулдік бағдарламалаудың кемшілігі  болып табылады. Бағдарлама өлшемі артқанда модулдер арасындағы интерфейс күрделенеді, сондықтан да біршама уақыттан бері бағдарламаның жеке бөліктері арасындағы өзара әсерлерді алдын-ала білу мүмкін болмай қалды.

Үлкен көлемді бағдарламалық қамтамсыздандыруды өңдеу үшін нысанды амалды қарастыру ұсынылды. Бағдарламаның нысанды құрылымы алғаш рет XX ғ. 60-шы жылдары пайда болған Simula күрделі жүйелерді имитациялық үлгілеу тілінде қолданылды. Үлгілеу тілдеріне орынды болатын бағдарламаны көрсету әдісі басқа арнайы Smalltalk (XX ғ. 70-ші жылдары) үлгілеу тілінде дамыды, содан кейін Pascal, C++, Modula, Java сияқты бағдарламалаудың әмбебап тілдерінің жаңа версияларында қолданылды.

Модулдік бағдарламалауға қарағанда нысанды бағытталған бағдарламалаудың жетістігі оның өңдеуін жеңілдететін бағдарламалық қамтамасыздандырудың орынды болатын декомпозициясы. Сонымен бірге нысанды амал инкапсуляция, мұрагерлік  және полиморфизм механизмдерінде негізделген бағдарламаны ұйымдастырудың жаңа тәсілдерін ұсынады. Осы механизмдер салыстырмалы қарапайым нысандардан күрделі нысандарды жасауға мүмкіндік береді. Нәтижесінде, шарттаңбаларды қайтадан қолдану көрсеткіші өседі және түрлі қолданылатын класстар библиотекасын құруға мүмкіндік туады.

Нысанды амалда негізделген бағдарламалау технологияларының қарқынды дамуы көптеген мәселелерді шешуге мүмкіндік берді. Сонымен, визуалды бағдарламалауды қолдайтын орталар пайда болды, мысалы, Delphi, C++ Builder, Visual C++ және т.б. Бағдарламашы визуалды орталарды қолданғанда қосылатын визуалды құралдарды және арнайы библиотекалық компоненттерді қалпына келтіріп,  болашақ бағдарламаның кейбір  бөліктерін жобалауға (мысалы, интерфейстерді) мүмкіндік алады.  Визуалды жобалау нәтижесінде оған сәйкес шарттаңбалар енгізілген болашақ бағдарламаның дайындамасы пайда болады.

        Дәріс тақырыбы бойынша қосымша ақпаратты [2, 27-43] әдебиеттерден қарауға болады.

 

 

 

А қосымшасы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А1– сурет. Негізгі құрылымдарға арналған Flow-формалардың шартты

белгіленуі:

а - бірізді; б - тармақталу; в - таңдау; г - цикл-әзір; д - цикл-дейін;

е - санауыш цикл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А2 – сурет.  Негізгі құрылымдарға арналған Насси-Шнайдермен

диаграммаларының шартты белгіленуі:

а - бірізбен; б - тармақталу; в - таңдау; г - цикл-әзір; д - цикл-дейін

 

 

 

Әдебиеттер тізімі

 

1. Информатика. Базовый курс: Учебное пособие для вузов под ред. Симоновича С.В. - СПб: Питер, 2003.

2. Симонович С.В. и др. Специальная информатика: Учебное пособие. - М.: АСТ-Пресс, 2000.

3. Попов В.Б. Основы информационных и телекоммуникационных технологий. Программные средства информационных технологий. – М.: Финансы и статистика, 2005.

4. Инчин А.С. Работа на персональном компьютере. В 2-х частях. - Алматы, 2003.

5. Информатика/ Н.В. Макарова, Л.А. Матвеев, В.Л. Бройдо и др. Под ред. Н.В. Макаровой. - 3-е перераб. изд. - М., 2003.

6. Ломакин П. Иллюстрированная энциклопедия компьютерного «железа». – М.: Майор, 2002.

7. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. – СПб.: Питер, 2006.

8. Ватаманюк А. Железо ПК. - СПб.: Питер, 2005.

9. Балакаева Г. Операционные системы. – Алматы: Print-S, 2004.

10. Симмонс К. Windows XP: Самоучитель. – М.: ДМК, 2002.

11. Бондаренко С. Microsoft Office 2003 в теории и на практике. – М.: ООО Новое знание, 2004.

12. Мюррей Катрин. Microsoft Office 2003. Новые горизонты. – М.: Питер, 2004.

13. Безручко В.Т. Практикум по курсу «Информатика». Работа в Windows, Word, Excel. – М.: Финансы и статистика, 2003.

14. Новиков Г.А. и др. Работа с текстовым процессором MS Word. – М.: Горячая линия – Телеком, 2005.

15. Маликова Л.В., Пылькин А.Н. Практический курс по электронным таблицам MS Excel.  – М.: Горячая линия – Телеком, 2004.

16. Гасов В.М. Методы и средства подготовки электронных изданий. – М.: МГУП, 2001.

17. Джексон П. Введение в экспертные системы. – СПб.: Вильямс, 2001.

18. Андрейчиков А.В. Интеллектуальные информационные системы. – М.: Финансы и статистика, 2004.

19. Новиков Ю., Новиков Д. и другие. Компьютеры, сети, Интернет. – СПб.: Питер, 2002.

20. Таненбаум Э. Компьютерные сети. - СПб.: Питер, 2005.

21. Гаевский А. Основы работы в Интернете: Самоучитель. - СПб.: БХВ - Питербург, 2003.

22. Иванов В. Интернет для начинающих. - СПб.: Питер, 2005.

23. Романец Ю.В. и др. Защита информации в компьютерных системах и сетях. – М., 2001.

24. Битеев Ш., Горковенко Е. и др. Защита информации и информационная безопасность. – Алматы: Асем-Систем, 2005.

25. Козлов Д.А.Энциклопедия компьютерных вирусов. – М.: Солон-Р, 2001.

26. Попов В.Б. Основы информационных и телекоммуникационных технологий. Основы информационной безопасности. – М.: Финансы и статистика, 2005.

27. ГОСТ 19.701-90. ЕСПД. Схемы алгоритмов и программ. Обозначения условные, графические. – М.: Издательство стандартов, 1990.

28. Иванова Г.С. Технологии программирования. - М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2005.

29. Аляев Ю.А., Козлов О.А. Алгоритмизация и языки программирования Pascal, C++, Visual Basic: Учебно-справочное пособие. – М.: Финансы и статистика, 2004.

30. Культин Н.Б. С/С++ в задачах и примерах. – СПб.: БХВ - Петербург, 2004.

31. Архангельский А.Я. Язык Pascal и основы программирования в Delphi.– М.: Бином-Пресс, 2004.

32. Архангельский А.Я. C++ Builder 6. Справочное пособие. Книга 1. Язык С++. – М.: Бином-Пресс, 2002.

33. Л.Б.Сүйебаева, М.Д.Ешпанова, Н.В. Сябина Ақпараттану. Turbo Pascal тілі. 3 бөлім. Зертханалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау (барлық мамандықтың студенттері үшін). – Алматы: АЭжБИ, 2005.

34. Л.Б.Сүйебаева, М.Д.Ешпанова, Н.В. Сябина Ақпараттану. Turbo Pascal тілі. 4 бөлім. Зертханалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау (барлық мамандықтың студенттері үшін). – Алматы: АЭжБИ, 2005.

35. Ваулина Е.Ю., Рычков В.Н. Термины современной информатики: программирование, вычислительная техника, Интернет: Англо-русский, русско-английский словарь. Более 60 000 слов, устойчивых словосочетаний и сокращений. – М.: ЭКСМО, 2004.

36. Воройский Ф.С. Информатика. Новый систематизированный толковый словарь – справочник. Вводный курс по информатике и вычислительной технике в терминах. – М.: Либерея, 2001.

37. Веретенникова Е.Г. и др. Тесты по информатике. – М.: МарТ, 2003.

38. Масловский Е.К. Англо-русский словарь по вычислительным системам и информационным технологиям: Около 55 000 терминов. – М.: РУССО, 2003.

39. Фридланд А.Я. и др. Информатика и компьютерные технологии: Основные термины. Толковый словарь. Более 1000 базовых понятий и терминов. – М.: Астрель; АСТ, 2003.

40. Толковый словарь сетевых терминов и аббревиатур. – М.: Вильямс, 2002.

41. http://www.rntb.nets.kz – сайт Республиканской Научно-Технической библиотеки (РНТБ).

42. http://www.gpntb.ru – сайт Государственной публичной Научно-Технической библиотеки России.        

43. http://www.stratum.pstu.ac.ru/study/library – виртуальная библиотека ПГТУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2006 ж. жиындық жоспары, реті. 131

 

 

Ибраева Лида Куандыковна

Сүйебаева Ләйлә Біләлқызы

 

 

 

АҚПАРАТТАНУ

Дәрістер жинағы

 (мамандықтың барлық оқу түрінің студенттері үшін)

 

 

 

 

Редакторы  Ж.А. Байбураева

 

 

 

 

 

 

Басуға қол қойылады __. __. __.                                       Қалпы 60х84  1/ 16

Басылымы  50 экз.                                                             №1 типографиялық қағаз

Көлемі 2,5 оқу-баспа табағы                                             Тапсырыс _ бағасы 140тг

 

 

 

 

Алматы энергетика және байланыс институтының

көшірмелі-көбейткіш бюросы

050013 Алматы, Байтұрсынов, 126