Реферат: ивный материал

ЛЕКЦИЯ 1

Введение в информатику

1.1 Информация и информатика, информационные технологии.

Студент должен знать:

- предмет и задачи информатики, информации, информационных систем, их место и роль в деятельности человека и медицины;

- классификация компьютеров, состав вычислительной системы, базовую конфигурацию ПК;

- архитектура ПК назначение внутренних и периферийных устройств ПК;

- основные технические характеристики компьютера;

- единицы измерения информации;

- применение информационных технологий в системе здравоохранения;

- технику безопасности при работе с ПК.

Виды самостоятельной работы студентов:

Реферативный материал:

История возникновения и развития вычислительной техники в медицине;

Использование компьютеров в медицине.

предмет и задачи информатики, информации, информационных систем, их место и роль в деятельности человека и медицины;

ВВЕДЕНИЕ В ИНФОРМАТИКУ

Термин «информатика» (от фр. information — информация + automatique — автоматика) означает «информационная автома­тика». Широко распространен также англоязычный вариант этого термина Computer science — компьютерная наука.

Информатика — это наука, изучающая структуру и общие свой­ ства информации, а также закономерности и методы ее создания, хранения, поиска, передачи и преобразования с использованием компь­ ютерных технологий.

Выделение информатики как самостоятельной сферы челове­ческой деятельности связано, в первую очередь, с развитием компьютерной техники (причем основная заслуга в данном слу­чае принадлежит микропроцессорной технике, появление кото­рой в середине 1970-х гг. послужило началом четвертой информа­ционной революции).

В 1978 г. Международный научный конгресс официально зак­репил за понятием «информатика» области, связанные с разра­боткой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компь­ютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические ас­пекты компьютеризации — массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей.

Информатика — комплексная научная дисциплина с широчай­шим диапазоном применения. Ее приоритетными направлениями являются:

• теория информации, изучающая процессы, связанные с
передачей, приемом, преобразованием и хранением информации;

• разработка вычислительных систем и программного обеспе­чения;

• математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным и прикладным исследованиям в различных областях знаний;

• методы искусственного интеллекта, моделирующие методы логического и аналитического мышления в интеллектуальной де­ятельности человека (логический вывод, обучение, понимание речи, визуальное восприятие и др.);

• системный анализ, изучающий методологические средства, используемые для подготовки и обоснования решений по слож­ным проблемам различного характера;

• биоинформатика, изучающая информационные процессы в биологических системах;

• социальная информатика, изучающая процессы информати­зации общества;

• методы машинной графики, анимации, средства мультиме­диа;

• телекоммуникационные системы и сети, в том числе гло­бальные компьютерные сети, объединяющие все человечество в единое информационное сообщество;

• разнообразные приложения, охватывающие производство, науку, образование, медицину, торговлю, сельское хозяйство и другие виды хозяйственной и общественной деятельности.

В нашей стране трактовка термина «информатика» утвердилась с момента принятия соответствующего решения в 1983 г. на сес­сии ежегодного собрания Академии наук СССР об организации нового отделения информатики, вычислительной техники и ав­томатизации. Информатика трактовалась как «...комплексная на­учная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разра­ботки, проектирования, создания, оценки, функционирования основанных на ЭВМ систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной прак­тики».

Методы информатики применимы всюду, где существует воз­можность описания объекта, явления, процесса с помощью ин­формационных моделей, поэтому информатика нацелена на раз­работку общих методологических принципов построения инфор­мационных моделей.

Российский академик А.А.Дородницын выделяет в информа­тике три неразрывно и существенно связанные части — техниче­ские, программные и алгоритмические средства.

Технические средства, или аппаратура компьютеров, в английском языке обозначаются словом «Hardware», которое бук­вально переводится, как «твердые изделия» или «железо».

Программные средства — совокупность всех программ, используемых компьютерами, и область деятельности по их со­зданию и применению. Для обозначения программных средств ис­пользуется слово «Software» (буквально — мягкие изделия или про­граммное обеспечение), которое подчеркивает равнозначность самой машины и программного обеспечения, а также способность программного обеспечения модифицироваться, приспосабливаться и развиваться.

Для обозначения алгоритмических средств применя­ют термин «Brainware» (от англ. brain — интеллект).

Программированию задачи всегда предшествует разработка способа ее решения в виде последовательности действий, веду­щих от исходных данных к искомому результату, иными словами, разработка алгоритма решения задачи.

Роль информатики в развитии общества чрезвычайно велика. С ней связано начало революции в области накопления, передачи и обработки информации. Эта революция, следующая за револю­циями в овладении веществом и энергией, затрагивает и корен­ным образом преобразует не только сферу материального произ­водства, но и интеллектуальную, духовную сферы жизни обще­ства, формирует информационную культуру общества.

Прогрессивное увеличение возможностей компьютерной тех­ники, развитие информационных сетей, создание новых инфор­мационных технологий приводят к значительным изменениям во всех сферах жизни общества (в производстве, науке, образова­нии, медицине и т.д.).

ИНФОРМАЦИЯ И ЕЕ СВОЙСТВА

Возможность эффективного использования информации обус­ловливается ее качественными характеристиками или свойствами:

• понятность. Информация должна быть понятной всем участ­никам обмена информацией. Например, человек — существо со­циальное, для общения с другими людьми должен обмениваться с ними информацией, причем обмен информацией всегда проис­ходит на определенном языке (русском, английском и т.д.), по­этому участники дискуссии должны владеть тем языком, на кото­ром ведется общение;

достоверность. Информация должна быть достоверной, т.е. она должна отражать истинное положение дел. Недостоверная ин­формация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений. Достоверная информация со вре­менем может стать недостоверной, так как она обладает свой­ством устаревать, т.е. перестает отражать истинное положение дел;

• полнота. Информация должна быть полной, если ее доста­точно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация сдерживает принятие решений и мо­жет повлечь ошибки;

• ценность. Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в даль­нейшем она найдет применение в каких-либо видах деятельности человека;

• своевременность. Информация должна быть своевременной — только в этом случае она может принести ожидаемую пользу. Оди­наково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она еще не может быть усвоена), так и подача информации с задержкой.

1.4.1. Измерение информации

Для того чтобы рассмотреть участие информации в информа­ционном процессе, необходимо ввести количественные характе­ристики информации, т.е. научиться ее измерять.

В теоретической информатике информация рассматривается как знания, т.е. процесс систематического научного познания окру­жающего мира приводит к накоплению информации в виде зна­ний (научных теорий, фактов и т.д.).

Процесс познания можно наглядно изобразить в виде расши­ряющегося круга знания (такой способ придумали еще древние греки). Вне этого круга лежит область незнания, а окружность яв­ляется границей между знанием и незнанием. Парадокс состоит в том, что чем большим объемом знаний обладает человек и чем шире круг его знаний, тем больше он ощущает недостаток зна­ний и тем больше граница его незнания, мерой которого в этой модели является длина окружности.

Например, объем знаний выпускника школы гораздо больше, чем объем знаний первоклассника или пятиклассника, однако и граница его незнания также существенно больше. Действительно, первоклассник совершенно ничего не знает о законах, физики, химии или экономики и его это не смущает, тогда как выпускник школы, например, при подготовке к экзамену по физике может обнаружить, что есть законы, которых он не знает или не пони­мает. Можно считать, что ученик, получая информацию, умень­шает неопределенность знания (расширяет круг знания). Подход к информации как к мере уменьшения неопределенности знания позволяет количественно измерять информацию, что чрезвычайно важно для информатики, учитывая, что она имеет дело с про­цессами передачи и хранения информации.

Теперь рассмотрим понятие информации с точки зрения ее передачи и хранения.

Информация передается в виде сообщений от некоторого ис­точника информации к ее приемнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, кото­рое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приемнике появляется принима­емый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.

Информация может существовать в виде следующих сигналов:

• тексты, рисунки, чертежи, фотографии;

• световые или звуковые сигналы;

• радиоволны;

• электрические и нервные импульсы;

• магнитные записи;

• жесты и мимика;

• запахи и вкусовые ощущения;

• хромосомы, посредством которых передаются по наследству признаки и свойства организмов, и т.д.

В компьютере для внутримашинного представления данных и команд используется единица измерения количества информа­ции — бит.

Битом называют наименьшую «порцию» памяти, необходимую для хранения одного из двух знаков: 0 и 1.

Бит — слишком мелкая единица измерения количества инфор­мации. На практике чаще применяется более крупная единица измерения — байт, равная 8 бит. Именно 8 бит требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256 = 2⁸ ).

Широко используются также более крупные производные еди­ницы информации:

1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 2¹⁰ байт;

1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 2^2,) байт;

1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 2³⁰ байт.

В последнее время в связи с увеличением объемов обрабатыва­емой информации входят в употребление еще более крупные про­изводные единицы информации:

Терабайт (Гбайт) = 1024 Гбайт = 2⁴⁰ байт;

Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 2⁵⁰ байт.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Одним из основных направлений, по которому осуществляется информатизация общества, является повсеместное использование информационных систем (ИС) и информационных технологий (ИТ). Без этого невозможен переход от индустриального общества к информационному.

Введем базовое с точки зрения информатики понятие «сис­тема».

Система — любой объект, который одновременно рассматрива­ ется и как единое целое, и как совокупность разнородных объектов, объединенных для достижения определенного результата.

Системы различаются между собой как по составу, так и по цели функционирования. Например, системой является образовательное учреждение, коммерческая фирма, автомобиль, компь­ютер и еще множество различных объектов, которые в зависимо­сти от цели можно рассматривать и как единое самостоятельное целое, и как совокупность нескольких объектов, взаимодейству­ющих между собой.

Информационные системы обеспечивают сбор, хранение, об­работку, поиск и выдачу информации.

В широком смысле информационной системой можно назвать любую организационную структуру, задача которой состоит в ра­боте с информацией. Примеры таких структур: библиотека, спра­вочная служба железных дорог, пресса (редакция газеты, теле­центр, радиостудия). В этом смысле информационными система­ми являются все подразделения управленческой структуры пред­приятия: бухгалтерия, отдел кадров, отдел научно-технической информации и др. Все эти службы существовали и до появления компьютеров, существуют и сейчас. Разница заключается в том, что раньше они использовали «бумажные» технологии работы с информацией, простые средства механизации обработки данных, а сейчас все шире используют компьютеры. В дальнейшем речь будет идти только о компьютерных информационных системах.

Информационная система — взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, участвующих в обработке информа­ции.

В работе ИС на равных участвуют как технические и програм­мные средства, так и человек. Только в результате их взаимодей­ствия возможна обработка первичной информации и получение информации нового качества.

Любая И С может действовать по правилам разомкнутой или замкнутой системы управления.

В разомкнутой ИС (рис. 1.1, а) получаемая потребителем ин­формация используется произвольно. От потребителя в информа­ционную систему ничего не поступает. В этом случае говорят о работе системы в автономном разомкнутом режиме, когда цель ее функционирования не определяется потребителем. Примером ра­боты разомкнутой И С служит компьютеризированная справочная библиотечная система каталогов, которая обеспечивает любого читателя информацией по интересующей его тематике, или спра­вочная система аэропорта (вокзала), информирующая пассажи­ров о вылете самолетов.

В замкнутой И С (рис. \Л,б), напротив, существует тесная связь между ее структурой и потребителем. В этом случае ИС ориентиро­вана на конкретного потребителя и на его цели, что достигается 38 счет введения в ее структуру канала обратной связи, которому передается реакция потребителя на полученную им информацию. 11апример, идея замкнутой ИС воплощена при организации работы железнодорожной кассы. Сначала кассир обеспечивается необходимой информацией о наличии билетов. Как только очередной билет продан, кассир вводит сообщение об этом в компьютер. Соответствующая программа производит отметку о проданном билете. В замкнутой системе обратная связь от потребителя реали­зована в виде сведений о проданных билетах.

Многочисленные и разнообразные ИС, которые существуют сегодня, можно классифицировать по разным признакам.

По используемой технической базе различают ИС:

• простейшие, работающие на одном компьютере. Вся инфор­мация сосредоточена в памяти этой машины, и на ней же функ­ционирует все программное обеспечение системы;

• на базе локальной сети. В такой системе информация может передаваться по сети между разными пользователями; разные части общедоступных данных могут храниться на разных компьютерах сети;

• на базе глобальных компьютерных сетей. Все известные службы Интернета можно рассматривать как таковые. Наиболее масштаб­ной из них является World Wide Web. Имеется также множество так называемых корпоративных ИС.

По назначению, т.е. по выполняемым функциям, разли­чают И С:

• информационно-справочные, или информационно-поиско­вые, — наиболее старый и традиционный вид ИС. Основная цель использования таких систем — оперативное получение ответов на запросы пользователей в диалоговом режиме. Характерным свой­ством информационно-поисковых систем (ИПС) является боль­шой объем хранимых данных, их постоянная обновляемость. Обы­чно пользователь желает получить ответ на свой запрос быстро, поэтому качество системы во многом определяется скоростью поиска данных и выдачи ответа. При работе ИПС не используются сложные методы обработки данных. Хранилище информации, с которой работает ИПС, называется базой данных. Примером спра­вочной системы является ИПС крупной библиотеки, позволяющая определить наличие в библиотеке нужной книги или произвести подборку литературы по заданной тематике. Поисковые серверы Интернета — это информационно-справочные системы сетевых ресурсов;

• управляющие системы, основное назначение которых — вы­работка управляющих решений. Управляющие системы бывают полностью автоматическими, иди автоматизированными систем; автоматического управления (САУ), работающие без участия человека. Это Системы управления технически­ми устройствами, производственными установками, технологическими процессами.

автоматизированные системы управления (АСУ), кото­рые можно назвать человек машинными системами. В них у -компьютер выступает в роли помощника человека управляющего. В АСУ задача компьютера состоит в оперативном предоставлении человеку необходимой информации для при­нятия решения. При этом компьютер может выполнять дос­таточно сложную обработку данных на основании заложен­ных в него математических моделей. Это могут быть техно­логические или экономические расчеты;

• обучающие системы на базе ЭВМ, простейшим вариантом которых является обучающая программа на ПК, с которой пользо­ватель работает в индивидуальном режиме. Существует множество таких программ практически по всем курсам профессионального обучения. В локальной сети можно организовывать обучение с эле­ментами взаимодействия учащихся между собой, используя со­ревновательную форму или форму деловой игры;

• системы дистанционного обучения, работающие в глобальных сетях, — наиболее сложные и масштабные обучающие системы. Дистанционное образование называют образованием XXI в. Уже существуют дистанционные отделения во многих ведущих вузах страны, формируется международная система дистанционного образования. Такие системы открывают доступ к качественному образованию для всех людей, независимо от их места жительства, возраста, возможных физических ограничений. Высокоскоростные системы связи в сочетании с технологией мультимедиа позволя­ют организовывать обучение в режиме реального времени (on­line), проводить дистанционные лекции, семинары, конферен­ции, принимать зачеты и экзамены;

• экспертные системы — системы, основанные на моделях зна­ний из определенных предметных областей. Экспертные системы относятся к разделу информатики, который называется «Искус­ственный интеллект». Экспертная система заключает в себе зна­ния высококвалифицированного специалиста в определенной предметной области и используется для консультаций, помощи в принятии сложных решений, решения плохо формализуемых за­дач. Примерами задач, которые решаются с помощью экспертных систем, являются установление диагноза болезни, определение причин неисправности сложной техники (например, космического корабля), выдача рекомендаций по ликвидации неисправности, определение вероятных последствий принятого управляющего ре­шения и т.д.

Рассмотрим, как могут быть реализованы функции информа­ционной системы.

Информация является одним из самых ценных ресурсов обще­ства наряду с такими природными богатствами, как нефть, газ, полезные ископаемые и др. Следовательно, процесс переработки информации по аналогии с процессом переработки материаль­ных ресурсов можно определить как технологию (от гр. techne — искусство, мастерство, умение).

Технология материального производства определяется сово­купностью средств и методов обработки, изготовления, измене­ния состояния, свойств, формы сырья или материала. Техноло­гия изменяет качество или первоначальное состояние материала (рис. 1.2).

Информационная технология — совокупность средств и методов обработки и передачи первичной информации для получения инфор­ мации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления.

Информационные ресурсы — это идеи человечества и указания по реализации этих идей, накопленные в форме, позволяющей их воспроизводство (книги, статьи, патенты, диссертации, науч­но-исследовательская и опытно-конструкторская документации, технические переводы, данные о передовом производственном опыте и др.).

Информационные ресурсы (в отличие от всех других видов ре­сурсов — трудовых, энергетических, минеральных и т.д.) растут тем быстрее, чем больше их расходуют.

Цель информационной технологии — производство информа­ции для ее последующего анализа и принятия на его основе ре­шения по выполнению какого-либо действия.

До второй половины XIX в. существовала «ручная» информа­ционная технология, инструментарий которой составляли перо, чернильница, бухгалтерская книга.

С конца XIX в. применялась механическая технология, инстру­ментарий которой составляли пишущая машинка, телефон, фо­нограф, почта.

В 40 —60-е гг. XX в. использовалась электрическая технология, инструментарий которой составляли большие ЭВМ и соответству­ющее программное обеспечение, электрические пишущие машин­ки, копировальные аппараты, портативные магнитофоны.

С начала 1970-х гг. внедряется электронная технология, основ­ным инструментарием которой становятся большие ЭВМ и со­здаваемые на их базе автоматизированные системы управления,

Технология материального производства

Информационная технология

Рис. 1.2. Информационная технология как аналог технологии переработ­ки материальных ресурсов

оснащенные широким спектром базовых и специализированных программных комплексов.

С середины 1980-х гг. появилась компьютерная технология, ос­новным инструментарием которой является персональный ком­пьютер с большим количеством стандартных программных про­дуктов разного назначения.

Рассмотрим соотношение между информационными техноло­гией и системой.

Информационная технология представляет собой процесс, со­стоящий из четко регламентированных правил выполнения раз­личных операций с данными, хранящимися в компьютере.

Информационная система — это среда, равноправными эле­ментами которой являются: персонал, компьютеры, компьютер­ные сети, программные продукты, базы данных, различного рода технические и программные средства связи и т.д.

Реализация функций ИС не возможна без знания ориентиро­ванной на нее информационной технологии. Информационная технология может существовать и вне сферы И С.

классификация компьютеров, состав вычислительной системы, базовую конфигурацию ПК;

Классификация ЭВМ ________________

Среди всего множества современных ЭВМ можно вы-;е гать основные классы:

—суперЭВМ;

—большие вычислительные комплексы (БВК);

—мини-ЭВМ;

—персональные ЭВМ.

Дадим краткие пояснения к каждому из указанных иидов ЭВМ.

1. Супер ЭВМ предназначены для решения сверх ножных задач в военном деле, экономике, космонавтике, метеорологии и пр. Это очень сложные и дорогие машины. Наиболее мощные ЭВМ этого класса — се­мейство ASCI — принадлежат Министерству энергетики США. Производительность их превышает 1 трлн операций с плавающей запятой в секунду. США пытаются на них реализовать проект перехода от натурных Ядерных испытаний к машинному моделированию. Машин такого уровня около 500 в мире. Лучшие ПЭВМ по производительности примерно в 100 тыс. раз слабее
гупер ЭВМ.

2. Большие вычислительные комплексы (БВК). В 90-х годах они были очень распространены в СССР и во всем мире. В СССР это были в основном различные модификации серии ЕС. Ориентировочные данные подобных ЭВМ:пмстродействие до 5 млн опер./с; объем ОЗУ до 8 Мбайт;
занимаемая площадь от 50 до 200 м² ;

БВК (получившие название «Мейнфреймы») выпус­каются и в настоящее время, но современные технологии

позволили резко уменьшить их габариты: массу до 100 кг; занимаемую площадь до 12 ш² .

Область применения их — решение особо ответствен­ных задач в военной, финансовой и прочих сферах — там, где требуется исключительная надежность работы.

В них используются все известные средства повыше­ния производительности и надежности вычислительных систем. Поэтому сравнивать БВК даже десятилетней дав­ности с современными ПЭВМ только по производитель­ности и объему ОЗУ не имеет смысла.

3. Мини-ЭВМ. Ранее они использовались в неболь­
ших организациях для решения сравнительно неслож­
ных задач. В СССР были распространены мини-ЭВМ се­
рии СМ. Примерные данные их: быстродействие до 1,5 млн
опер./с; занимаемая площадь до 30 м² .

Современные мини-ЭВМ, благодаря достижениям мик­роэлектроники, по размерам сравнялись с ПЭВМ, имея огромное превосходство над последними в производитель­ности и надежности.

Они находят применение, например, в банковской сфере, в качестве серверов (центральных ЭВМ) высокона­дежных локальных вычислительных сетей с числом ра­бочих станций до 300.

4. Персональные ЭВМ (ПЭВМ). Они, обладая боль­
шими возможностями, вытеснили БВК и мини-ЭВМ из
многих областей деятельности. И действительно, их
возможности велики: производительность — более 1 млн
опёр./с (тактовая частота до 1000 МГц); объем ОЗУ до
128 Мбайт; объем винчестера — до 47 Гбайт.

По конструкции ПЭВМ делятся на несколько видов:

—настольные;

—наколенные (Laptop) (4—8 кг);

—блокнотные (NoteBook) (2—3,5 кг);

—суперблокнотные (SubNoteBook) (0,9—2 кг);

—карманные (Palmtop) (0,5—1,2 кг);

—электронные записные книжки. (Они позволяют только записывать и читать текст.)

В скобках приведена примерная масса ПЭВМ.

Мы не будем рассматривать параметры и возможнос­ти всех видов ПЭВМ, так как каждый вид включает ог­ромное число моделей ПЭВМ с различными параметрами.

Для иллюстрации приведем примерные параметры совре­менного портативного компьютера: это полная ПЭВМ, масса — 0,9 кг, габаритные размеры (примерно) 23x15x4 см, тактовая частота — до 2 ГГц, ОЗУ — до 1 Гбайт, объем винчестера —до 40 Гбайт.

2.2. Архитектура и состав ПЭВМ

Персональные компьютеры появились в начале 80-х годов в США. К тому времени производилось большое число типов ЭВМ — от суперЭВМ до мини-ЭВМ. Однако ощущалась необходимость иметь ЭВМ такого типа, ко­торую теперь мы называем «персональной».

В результате уже к началу 80-х годов существовало несколько заметных фирм — производителей ПЭВМ, из которых выделялась IBM (International Business Machi­nes).

Первая модель ПЭВМ этой фирмы появилась в 1981 го­ду и называлась IBM PC (16-разрядный процессор Intel 8086), затем IBM PC XT , IBM PC AT (1984 г., с процес­сором i80286) и т.д.

Эти модели IBM PC оказались настолько удачными по конструкции, что уже с 1982 года производством по­добных ПЭВМ (и различных комплектующих к ним, т.е. блоков и узлов) начали заниматься десятки (а позже и сотни) различных фирм во многих странах мира. Произ­водимые ими ПЭВМ получили название IBM PC-совмес­тимых (или просто — IBM-совместимых).

В настоящее время IBM PC-совместимые ПЭВМ со­ставляют до 70—80% мирового парка ЭВМ и включают ПЭВМ, рассчитанные на применение в самых различных областях человеческой деятельности.

Необходимо отметить, что широкой известностью в мире пользуются и ПЭВМ Макинтош фирмы Apple Corporation (10—15% мирового парка ПЭВМ). Они изве­стны высокой надежностью, богатым программным обес печением, удобством общения для пользователя, однако они довольно дорогие. Apple Corporation -— производит компьютеры для профессионалов в области графики, видео-монтажа. Одно из главных достоинств моделей Макинтош — иммунитет к компьютерным вирусам, для IBM-совместимых программных продуктов.

В нашей стране наибольшее распространение получи­ли IBM-совместимые персональные ЭВМ, поэтому в посо­бии, говоря о ПЭВМ, будем иметь в виду IBM PC-совмес­тимые ПЭВМ.

Именно этот класс ЭВМ будем подразумевать, упот­ребляя термин «IBM PC».

—системный блок;

—монитор;

—клавиатура.

Кроме того, к ПЭВМ можно подключать дополнитель­ные устройства, называемые периферийными (внешними), которые можно разбить на несколько групп.

Устройства ввода: сканер, дигитайзер, цифровая фо­токамера, графический планшет.

Устройства вывода: принтер, графопостроитель.

Внешние запоминающие устройства: дисководы для работы с магнитными и лазерными дисками, стример.

Устройства управления: мышь, трекбол, контактная панель, джойстик.

Устройства, выполняющие одновременно функции ввода и вывода информации в/из ПЭВМ: модем, звуко­вая приставка, сетевая плата.

Далее рассмотрим назначение и состав названных ком­понентов персональной ЭВМ, и в первую очередь систем­ного блока.

2.2.3. Основные компоненты системного блока

Корпус системного блока обычно имеет один из двух вариантов исполнения:

настольный вариант горизонтального типа (Desktop) —

он показан на рис. 2.1, и настольный вариант верти­кального типа — башня. Последний имеет модифика­ции: Tower, MiniTower, ATX (используется в последних моделях ПЭВМ) и пр.

Системный блок содержит: системную плату, диско-вод(ы) для работы с гибкими дисками (НГМД), жесткий диск, порты ввода-вывода (разъемы), блок питания, гром­коговоритель.

Основным элементом является системная плата.

На системной плате располагаются: микропроцессор; сопроцессор (может отсутствовать); модули оперативной памяти; микросхемы быстрой памяти (КЭШ); микросхе­ма базовой системы ввода-вывода (BIOS); системная шина; адаптеры и контроллеры (платы расширения), управля­ющие работой различных устройств (дисководами, мони­тором, клавиатурой, мышью и т.д.).

Теперь перейдем к рассмотрению составных частей системной платы, а затем рассмотрим остальные элемен­ты системного блока.

Микропроцессор

Микропроцессор {процессор, МП) — это микросхема, которая производит все арифметические и логические опе­рации, осуществляет управление всем процессом реше­ния задачи по'заданной программе, т.е. является глав­ным компонентом компьютера. Не случайно тип ПЭВМ определяется типом его процессора.

Если говорят: «ПЭВМ 486», то подразумевается пер­сональная ЭВМ с 486-м процессором.

Укажем главные характеристики процессора. Разрядность. Микропроцессор, как и любое устрой­ство ЭВМ, работает, мы уже знаем, лишь с двоичными числами. Максимальная длина (количество разрядов) та­кого числа, которое может обрабатывать микропроцес­сор, есть его разрядность. Обычно разрядность равна 8, 16, 32 (в старых моделях) или 64.

Тактовая частота. Такт — время выполнения про­цессором элементарной внутренней операции. Тактовая частота (ТЧ) — это количество тактов, выполняемых про­цессором в секунду. Т.е. чем выше тактовая частота про­цессора, тем быстрее он работает.

Единица измерения тактовой частоты — мегагерц (МГц).

А начиналось все с ПЭВМ IBM PC, имевшей 16-раз­рядный процессор Intel-8086 (Intel — фирма-производи­тель процессоров), который работал на тактовой частоте 4,7 МГц. Следующим был 16-разрядный процессор Intel-80286 (ТЧ до 12 МГц). Затем появились микропроцессор Intel-80386, Intel-80486 с его модификациями!

Сейчас все эти модели уже не выпускаются, но в Рос­сии большое количество их до сих пор исправно служат.

В 1993 году был выпущен принципиально новый 64-разрядный процессор Pentium (ТЧ — до 100 МГц). В 1995 году начато производство процессоров модели Pentium Pro (ТЧ — до 200 МГц), в 1997-м — Pentium ММХ (мультимедийный процессор).

Последние модели МП фирмы Intel — Пентиум IV (до 2800 Мгц), выполненный на основе ядра Northwood по технологии 0,13 мкм. Его использование открывает до­рогу к еще более высоким частотам, сегодняшние часто­ты далеко не предел. Применение этих типов МП требует разъемы нового вида (Socet 478) и специальные систем­ные платы. В то же время главный конкурент Intel — AMD продолжает борьбу за высокие частоты. Топ-модель AMD — МП Athlon ХР-2200Мгц требует разъема — Socket А.

Кстати, для офисных программ совсем не обязатель­ны очень быстрые МП — достаточно ТЧ 100 — 166 МГц. Быстрые МП требуются в первую очередь для современ­ных игр.

Кроме Intel и AMD, известны и другие фирмы — про­изводители мощных МП. Так, у фирмы Digital и Compaq — МП Alfa, ТЧ до 1000 МГц.

Платы и микросхемы запоминающих устройств (ЗУ)

Прежде чем говорить о них, рассмотрим, что такое «запоминающее устройство» вообще и виды ЗУ.

Запоминающие устройства предназначены для хра­нения программ и данных и делятся на несколько видов: оперативные (ОЗУ), кэш-память, постоянные (ПЗУ), вне­шние.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) —

неотъемлемая часть любой ЭВМ. Это быстродействующее I ЗУ сравнительно небольшого объема, реализованное в виде набора микросхем. Именно в ОЗУ хранится выполняе­мая процессором в текущий момент программа и необхо­димые для нее данные.

Внимание! ОЗУ обеспечивает хранение информации лишь в течение сеанса работы ПЭВМ. После выключения ПЭВМ из сети данные, хранимые в ОЗУ, теряются без­возвратно!

Характеристики ОЗУ:

—объем памяти в современной ПЭВМ может дости- ] гать 2 Гбайт. Практически необходим объем не менее 128 Мбайт;

—время выборки данных из ОЗУ нормальным счита­ется 70 нонасекунд (не).

—адресное пространство памяти, т.е. максимально возможный объем оперативной памяти, в настоя- I щее время оно должно быть не менее 128 Мбайт.

Кэш-память. Это сверхбыстродействующее ОЗУ — вре­мя выборки — 15—20 не. Используется для ускорения | операций в памяти ПЭВМ. В кэш-память записывается 1 та часть информации из ОЗУ, с которой процессор рабо­тает в данный момент. Кэш-память может содержать до трех уровней и иметь объем до 2 Мбайт.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Эта часть памяти доступна лишь для чтения данных и программ, «зашитых» в него при изготовлении ПЭВМ.

В IBM-совместимых ПЭВМ ПЗУ реализовано отдель- I ной микросхемой, в нем хранится часть операционной системы — базовая система ввода-вывода (BIOS). Она обес­печивает включение ПЭВМ в работу и тестирование его устройств.,

Системная шина

Так называется комплекс проводных каналов связи, соединяющих различные компоненты системной платы ПЭВМ. Конструктивно она выполнена заодно с платой.

В разных системных платах используются шины раз­личных типов: ISA (устаревшая), VESA, PCI и одна из новейших шин — LPG. Полезно знать тип шины на ва­шей плате, так как каждая плата расширения (см. ниже),

т.е. адаптер периферийного устройства, работает лишь с шиной определенного вида.

Разъемы плат расширения

На системной плате находятся разъемы для плат, управляющих работой различных устройств ПЭВМ. В эти разъемы при минимальной комплектации системного бло­ка вставлены:

—мультиплата (в ПЭВМ устаревших моделей), т.е. плата управления жестким диском, дисководами и принтером;

—плата управления монитором (видеоплата);

—плата портов ввода-вывода (в устаревших ПЭВМ).

При необходимости расширения возможностей ком­пьютера в разъемы можно вставить: звуковую плату; пла­ту, управляющую сканером, и др.

Указанные разъемы обеспечивают подключение плат расширения к системной шине, они унифицированы, т.е. в любой разъем можно вставить любую плату расшире­ния. Именно наличие таких разъемов во многом опреде­ляет открытость архитектуры IBM PC. Число таких разъе­мов — важная характеристика ПЭВМ.

Порты

Разъемы, с помощью которых к системному блоку под­ключаются периферийные устройства (принтер, «мышь» и т.д.), называют «портами». Порты общего назначения бы­вают двух видов: параллельные (обозначаемые LPT1 — LPT4) — обычно 25 контактов, и последовательные (обо­значаемые СОМ1 — COM3) — обычно 9 контактов, но воз­можно и 25.

К параллельному порту подключается, например, принтер, к последовательному — мышь. Параллельные порты выполняют ввод и вывод данных с большей скоро­стью, чем последовательные, но требуют и большего чис­ла проводов.

Наиболее популярен вид порта — USB. Он позволяет подключать до 256 устройств, прерывать работу с ПУ в активном режиме.

Постепенно все ПУ и ПЭВМ будут снабжаться этим портом.

Применение информационных технологий в системе здравоохранения

Городские информационные системы в здравоохранении Санкт-Петербурга

Существующие на сегодня информационные системы, используемые в медицинских учреждениях и аптеках, применяются для решения задач различного уровня.

В первую очередь, в сфере внимания Комитета по здравоохранению, Медицинского информационно-аналитического центра Общественное здравоохранение находятся федеральные и региональные проекты, которые обеспечивают сбор, обработку данных от всех учреждений здравоохранения, а также участников фармацевтического рынка и предоставление информации от Санкт-Петербурга, как субъекта Федерации, в федеральные и общегородские информационные системы.

Эти информационные системы являются различными как по уровню решаемых задач, числу участников, насыщенности информационного обмена, так и по средствам программной реализации, используемым информационным технологиям и платформам.

К числу федеральных проектов относятся:

1. Информационные системы, обеспечивающие Федеральное статистическое наблюдение в сфере лекарственного обеспечения жизненно необходимыми и важнейшими лекарственными средствами (данные о закупках, продаже и наличии лекарственных средств предоставляют аптеки, фармацевтические фирмы, медицинские учреждения). Данные этих систем позволяют не только предоставлять отчеты в различные министерства, но и служат основой для анализа определенных секторов фармацевтического рынка Санкт-Петербурга.

2. Информационные системы медицинской статистики. Одним из перспективных направлений является интеграция общегородских баз по заболеваемости населения с Геоинформационной системой, что позволяет более эффективно проводить анализ и планировать работу медицинских учреждений и аптек.

3. Информационное взаимодействие в рамках Федеральной Программы дополнительного лекарственного обеспечения. В настоящее время отсутствует информационная система, объединяющая всех участников системы в рам-ках единых программных средств, но очень активно идут работы по межведомственному информационному взаимодействию между Пенсионным фондом, Территориальным фондом ОМС, Комитетом по здравоохранению, фармацевтическими фирмами, аптеками, поликлиниками. Комитет по здравоохранению обеспечивает всех участников системы медицинской справочной информацией, а также решает вопросы информационного обеспечения медицинских учреждений в системе лекарственного обеспечения федеральных льготных категорий жителей

4. Ведение медицинских регистров по видам заболеваний (онкология, диабет, психиатрия, туберкулез). Ряд регистров представляют собой федеральные программы (например, Регистр больных сахарным диабетом).

К числу общегородских систем относятся:

1. Информационная система льготного лекарственного обеспечения ИС ИнФар (Л), которая обеспечивает учет поступления распределения и отпуска льготных лекарственных средств, закупаемых за счет средств бюджета Санкт-Петербурга для обеспечения территориальных льготников, а также учет выделенных для этого финансовых средств.

2. Информационные системы взаиморасчетов по ОМС за оказание услуг населению в рамках программы государственных гарантий на основе персонифицированных данных (ИС ИнФар и ЕИС ОМС).

Безусловно важным направлением является создание локальных информационных систем в медицинских учреждениях для учета случаев поликлинического обслуживания, анализа финансово-хозяйственной деятельности, автоматизации работы сложных диагностических систем, систем жизнеобеспечения. В настоящее время невозможно представить себе эффективную работу современной поликлиники или стационара без использования информационных технологий и программных средств.

Данные по количеству действующих систем и регистров приведены на рис. 1.

В плане использования информационных технологий одной из наиболее современных является Единая информационная система обязательного медицинского страхования (ЕИС ОМС) В рамках ЕИС ОМС осуществляется централизованное ведение баз данных (БД), обеспечивается доступ пользователей и участников ЕИС ОМС к централизованным ресурсам в режиме реального времени средствами Web-интерфейса. Все приложения, используемые в ЕИС ОМС, разработаны в трехуровневой распределенной архитектуре: сервер БД сервер приложений Web-сервер + тонкий клиент.

В существующих в нашем городе медицинских регистрах все БД ведутся локально на уровне субъектов системы, а централизованная БД формируется как совокупность локальных баз. Передача данных между субъектами ведется в пакетном режиме.

Серьезным вопросом при создании новых общегородских информационных систем является вопрос организации взаимодействия информационных ресурсов, накопленных в уже существующих системах. Задачи, которые стоят перед системой здравоохранения в настоящее время требуют активного межведомственного взаимодействия, активного взаимодействия локальных систем отдельных учреждений с общегородскими системами.

Так, рамках создания информационной системы льготного лекарственного обеспечения предусматривается интеграция с уже созданными локальными ИС, а также Медико-социальным регистром населения Санкт-Петербурга и другими городскими информационными ресурсами на основе:

• создания открытых форматов данных;

• описания необходимой минимальной функциональности;

• использования единой справочной системы;

• соблюдения регламента обмена информацией;

• предоставления информации в централизованные базы данных.

Создание новых информационных систем должно идти на основе взаимовыгодной интеграции информационных ресурсов, технологий, программных средств (см. рис. 2). При организации межведомственного взаимодействия необходимо создание нормативной базы, определяющей порядок использования совместных информационных ресурсов.

Безусловно полезным является обмен опытом разработчиков информационных систем и органов управления здравоохранением.

Техника безопасности при работе с ЭВМ.

Место информационных технологий в практике здравоохранения

Информационные технологии сделались неотъемлемой составляющей здравоохранения. Они применяются на всех уровнях управления и оказания медицинской помощи. В настоящее время осуществляется переход к комплексной автоматизации отдельных направлений медицины, лечебно-профилактических учреждений и территориального здравоохранения.

Высказывание известного англо -американского терапевта Уильяма Ослера гласит, что "медицина – это наука неопределенности и искусство вероятности". Помочь в уменьшении неопределенности и увеличении вероятности может информатика – комплексная дисциплина, изучающая все аспекты проектирования, создания, функционирования компьютеризированных систем переработки информации, их воздействия на различные области социальной практики. Ее развитие предопределило переход к технологическим медицинским системам комплексного анализа данных.

Прогресс в охране здоровья населения основан, прежде всего, на внедрении в практику здравоохранения России современных научных разработок, обеспечивающих снижение заболеваемости, инвалидности и смертности. Существенное место в решении этих вопросов занимают информационные технологии, ориентированные на мониторинг социально значимых хронических заболеваний и консультативную поддержку лечебно-диагностического процесса. Современная медицина – это комплексный динамический подход к оценке индивидуального и общественного здоровья, это мониторинг, учитывающий разнообразные влияния окружающей среды (природные и техногенные) на организм плода, ребенка, взрослого человека. Появился даже термин “технология здоровья”, хотя и не совсем точно отражающий существо вопроса, но характеризующий новый этап в организации системы охраны здоровья населения.

Сегодняшнее состояние информатизации здравоохранения России позволяет перейти от автоматизации отдельных процессов учета медицинских услуг к созданию интегрированных систем, обеспечивающих возможность непрерывной автоматизированной обработки информации. Информационные ресурсы системы здравоохранения и ОМС включают в себя базы данных по различным направлениям деятельности. В качестве примеров можно назвать республику Удмуртию, в которой достигнут 100-процентный охват медицинских учреждений автоматизацией по направлениям "Стационар", "Поликлиника", "Стоматология", "Кадры" и г. Новокузнецк, где разработана и эксплуатируется интегрированная автоматизированная система управления охраной здоровья населения "Здоровье". Такие системы позволяют переходить от анализа данных к анализу ситуации и к прогнозированию состояния здоровья населения.

Медицинские ИС на уровне ЛПУ подразделяются на автоматизированные системы учреждений и автоматизированные истории болезни (АИБ). Последние подразделяются на АИБ общего назначения (в многопрофильных учреждениях) и специализированные (по отдельным видам патологии) и могут, точнее должны, являться ядром учрежденческих ИС, обеспечивающих автоматизированное ведение документооборота и поддержку процесса принятия управленческих решений. Примерами ИС такого рода могут служить разработки Института программных систем РАН (система автоматизации ЛПУ ИНТЕРИН), НЦ сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева и НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко (АИБ), МНИИПДХ (Федеральный генетический регистр). Подобные системы предполагают переход к безбумажной технологии.

В настоящее время в структуре детской заболеваемости и смертности в большинстве развитых стран на первое место выходят врожденные пороки развития. Последние встречаются примерно у 5% новорожденных, а их вклад в структуру причин младенческой смертности достигает 20%. В то же время, по данным ВОЗ может быть предупреждено не менее 10% случаев ВПР. С 1999 г. в Российской Федерации проводится мониторинг врожденных пороков. В нем участвуют более 40 субъектов Федерации, использующих разработанное в МНИИПДХ программное обеспечение, что способствует более полному и раннему выявления ВПР, позволяет получить объективную оценку эффективности проводимых профилактических мероприятий и поддерживать территориальные и федеральную базы данных. В результате мониторинга, только за первые три года, уровень выявления ВПР у новорожденных повысился в 2 и более раз в Архангельской, Новгородской и Московской областях.

Таким образом, в результате внедрения компьютерных технологий обеспечивается:

• совершенствование наблюдения пациентов и повышение преемственности на этапах оказания помощи различными медицинскими учреждениями;

• повышение эффективности диагностики и лечения при одновременном снижении экономических затрат за счет целенаправленного дообследования больных;

• многофакторный анализ причин, способствующие снижению заболеваемости и смертности.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА ПК

Безопасностью работы за компьютером занимаюсь уже давно. В связи с этим хочу обратить внимание на некоторые ключевые моменты, которые позволят не только уменьшить вредное воздействие при работе за компьютером, но и помогут в организации рабочего места, рабочего времени. Особенно это важно при работе с детьми младшего возраста, которым не достаточно просто "нельзя", им желательно объяснить причину запрета. В статье я попытался отразить не только опасное воздействие компьютера на пользователя, но и тот вред, который человек непроизвольно может нанести компьютерному оборудованию.

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА

Приступая к работе на компьютере желательно:

Осмотреть рабочее место (расположение блоков и их состояние...).

Подобрать по высоте стул.

Монитор должен располагаться на уровне глаз и перпендикулярно углу зрения.

Экран монитора и защитный экран (с обеих сторон) должны быть чистыми.

Освещение должно соответствовать нормам СанПиН.

Не рекомендуется располагать монитор около яркого источника света т.к. приходится повышать яркость и контрастность, что влечет за собой: увеличение нагрузки на глаза, излучения, выгорает люминофор экрана, сокращается срок службы монитора.

На мониторе не должно быть бликов, сильного контраста с внешним освещением.

Мышь располагается так, чтобы было удобно работать с ней. Провод должен лежать свободно. При работе с мышью по периметру коврика должно оставаться пространство не менее 2-5 сантиметров.

Клавиатуру следует располагать прямо перед пользователем, работающим на компьютере. По периметру оставляется свободное место 2-5 сантиметров.

Продолжительность непрерывной работы с ВДТ без регламентированного перерыва не должна превышать 2 часов.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Конечно же, находясь за компьютером, рекомендуется периодически отдыхать, отвлекаться от экрана монитора, смотреть в окно, однако во время работы надо быть предельно внимательным.

Во избежание несчастного случая, поражения электрическим током, поломки оборудования, рекомендуется выполнять следующие правила:

Не входить в помещение, где находится вычислительная техника без разрешения старшего (преподавателя).

Не включать без разрешения оборудование.

При несчастном случае, или поломке оборудования позвать старшего (преподавателя). Знать где находится пульт выключения оборудования (выключатель, красная кнопка, рубильник).

Не трогать провода и разъемы (возможно поражение электрическим током).

Не допускать порчи оборудования.

Не работать в верхней одежде.

Не прыгать, не бегать (не пылить).

Не шуметь.

ЧЕМ ОПАСЕН ДЛЯ НАС КОМПЬЮТЕР Компьютер - высокотехнологичное технически хорошо продуманное устройство, но вместе с тем очень опасное. Иногда опасность реальна, а иногда, он незаметно воздействует на Ваше здоровье и психику.

Техника безопасности при работе с ЭВМ

Охрана труда - система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и иные мероприятия.

При проектировании любого объекта и разработке любого технического процесса необходимо проводить анализ их производственной и экологической безопасности, чтобы обеспечить безопасные и здоровые условия труда. На основе проведенного анализа вырабатываются требования безопасности, выполнение которых сводит к минимуму вероятность травмы или заболевания работающих с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда, выбираются и рассчитываются средства защиты работающих и окружающей среды от опасных и вредных факторов, действующих в производственной среде.

Выполнение правил и норм по технике безопасности и производственной санитарии являются юридически обязательным для всех рабочих, служащих и администрации предприятия.

1. Анализ опасных и вредных факторов при эксплуатации вычислительной сети

Работы, производящиеся при мониторинге локально-вычислительной сети, а также при последующей ее эксплуатации и обслуживании, можно квалифицировать как творческую работу с персональными электронными вычислительными машинами (ПЭВМ) и периферийными устройствами.

Работа сотрудников, непосредственно связанных с компьютером, а соответственно с дополнительным вредным воздействием целой группы факторов, существенно снижает производительность их труда. К таким факторам необходимо отнести:

повышенный уровень шума при работе ПЭВМ и периферийных устройств;

электромагнитное излучение;

ионизирующее излучение от экрана дисплея ПЭВМ;

возможность повышенной запыленности рабочей зоны;

изменение микроклимата и тепловыделение;

наличие опасного значения напряжения в электрической цепи, из-за контакта с которой может произойти поражение человека;

перенапряжение зрительных анализаторов.

Контрольные вопросы

1. Что означает термин «информатика»?

2. Какие сферы человеческой деятельности затрагивает информатика?

3. Назовите составные части информатики.

4. Является ли информатика наукой или прикладной дисциплиной?

Контрольные вопросы

1. Дайте определение информационной системы .

2. Перечислите типы информационных систем.

3. Что такое разомкнутая ИС? Приведите примеры.

4. Что такое замкнутая ИС?

5. Сформулируйте цели информационной технологии.

6. Возможна ли ИС без применения информационной технологии?

7. Какие процессы происходят в ИС?

8. Приведите как можно больше примеров различных видов инфор­мационных технологий.