“Введение в информационные технологии”

КОНЦЕПЦИЯ
Представим себе инопланетянина, задающего обычному
пользователю компьютера вопрос: “Что такое компьютер? Зачем он
нужен? Какие задачи он решает?” Понятно, что требуется краткий,
ясный и очень “фундаментальный” ответ. Задача курса –
фактически дать такой ответ, снабдив его обширным набором
примеров, иллюстраций, рекомендаций - вплоть до формирования
практических навыков правильной, “культурной” работы с
вычислительными средствами. Преподавателю курса имеет смысл
знать его заранее, “подгоняя” под него последовательность и
глубину изложения конкретных вопросов. В частности, адекватная
концептуальная база позволяет избежать традиционных для таких
курсов проблем с целостностью и полнотой материала,
подаваемого, как правило, в очевидном “описательном” порядке (от
аппаратуры через операционную систему и прикладное ПО к
сетям), не выражающем никакого общего взгляда на предмет.
В соответствии с сегодняшним уровнем развития информационных
технологий самое сжатое описание компьютера может выглядеть
так: “Компьютер – это устройство, способное приводить
разнообразную и разнородную информацию к некоторому единому
универсальному виду, с целью последующей обработки
различными, но единообразными способами и обратного перевода
в различные исходные виды”. С технической точки зрения,
упомянутый универсальный вид – это последовательность единиц и
нулей (двоичный код), задаваемых двумя состояниями различных
физических элементов.
Можно выделить следующие основные задачи, решаемые
сегодняшними компьютерами:
1. Преобразование информации, подразделяющееся на:
- кодирование (трансляция из заданных внешним образом
видов в универсальный вид) – задача, решаемая
различными устройствами пользовательского ввода;
- декодирование (обратная трансляция) – задача устройств
пользовательского вывода.
2. Хранение и передача информации - предназначение
разнообразных носителей памяти и приемо-передающих
устройств;
3. Обработка информации – изменение входных массивов
данных в соответствии с некоторыми правилами (например,
вычисления, анимация и т.п.), т.е. все, что чем занимается
различное программное обеспечение;
4. Компиляция правил обработки информации – решение задачи
кодирования для правил обработки информации, заданных в
понятном программисту виде (т.е. перевод исходных текстов
программ на различных языках программирования в
машинные коды) с помощью трансляторов [работа
интерпретатора понимается здесь как частный случай компиляции с
мгновенным исполнением скомпилированного кода, без сохранения в
исполняемый файл].
Существенно, что информация о правилах обработки информации
(алгоритмах) представляется в том же (двоичном) виде, что и
обрабатываемая информация (принцип однородности памяти фон
Неймана) – т.е. компьютер оказывается полноценным, замкнутым
носителем информации. Однако бросается в глаза и
концептуальная ущербность современных компьютеров – они не
умеют универсальным образом декомпилировать машинные коды в
семантически понятные тексты на исходных языках
программирования, естественном языке и т.п.
Для целей данного курса представляется возможным
постулировать, что помимо компьютера, в природе существует
ровно один полноценный носитель информации – пользователь
(человек). Очевидно, между ними возникает коммуникационное
поле, состоящее из взаимодействий следующих видов:
- пользователь-пользователь;
- пользователь-компьютер;
- компьютер-компьютер.
[Разумеется, понятие коммуникационного поля не исчерпывается реестром
взаимодействий – однако для целей данной концепции уместно
сосредоточиться именно на них].
Взаимодействие пользователь-пользователь может, конечно,
происходить и без участия компьютера. Такие взаимодействия
изучаются целым комплексом гуманитарных дисциплин и
очевидно выходят за рамки данного курса. Примером такого
взаимодействия, опосредованного компьютером, является чтение
текста, написанного (в подходящем редакторе) другим человеком и
переданного читателю на дискете или по электронной почте.
Взаимодействия пользователь-компьютер обеспечиваются
специальными программно-аппаратными элементами - так
называемыми интерфейсами. Любой контакт человека с
компьютером осуществляется через соответствующий интерфейс.
Например, операционная система - это интерфейс “общего
назначения”, задающий единый порядок, регламент пользования
ресурсами компьютера. Другим важным классом интерфейсов
являются системы программирования, обеспечивающие
кодирование алгоритмов решения конкретных задач.
Взаимодействие компьютер-компьютер осуществляется с
помощью компьютерной сети. Регламент общения компьютеров по
сети называется протоколом. Для нормальной работы сети
требуются целые структуры протоколов (“стеки”), задающих
правила взаимодействия компьютерных ресурсов различных
уровней - от аппаратных элементов до прикладных программ.
Самое интересное происходит с сетью, когда она становится
глобальной: огромные количества компьютеров вместе с их
пользователями самоорганизуются, образуя замкнутый носитель
информации совершенно нового типа. Похожие процессы
происходят при объединении больших групп людей, имеющих
общую культурную базу (т.е. общий набор правил обмена
информацией), в государство. Существует ровно один такой
глобальный информационный организм - сеть Интернет. Он
определяет следующие дополнительные виды взаимодействий:
- пользователь-Интернет;
- компьютер-Интернет.
[Взаимодействия вида Интернет-Интернет не возникает в силу
единственности Сети].
Взаимодействие пользователь-Интернет возникает, например, при
поиске информации в Сети: Сеть в состоянии решать задачу о
структурировании колоссальных объемов совершенно разнородной
информации. Фактически, крупные интернет-порталы являются
центрами самоорганизации, “столицами” информационной
империи.
Наиболее перспективный пример реализации задач и возможностей
взаимодействия компьютер-Интернет представляет стандарт
CORBA. Этот стандарт описывает правила создания в Сети
глобальной распределенной объектно-ориентированной среды неограниченного по объему репозитория, из которого отдельные
компьютеры запрашивают объекты, требующиеся для решения
конкретных задач, и, попользовавшись ими, возвращают их назад
(или могут передать другим компьютерам, сыграв роль
“полномочного представителя” репозитория). В рамках CORBAсреды традиционная парадигма программирования существенно
видоизменяется.
Так может выглядеть очень общее описание современного
информационного мира. Для полноты картины надо отметить, что
на путях развития информационных технологий имеются и свои
тупики, возникшие при попытках решения неразрешимых задач.
Примером такого тупика служит задача об искусственном
интеллекте. Ее неразрешимость вытекает из вышеупомянутой
неполноценности компьютера как носителя информации,
препятствующей реализации такой фундаментальной компоненты
интеллектуального процесса, как понимание.
В качестве резюме следует подчеркнуть, что надо научить
студентов общению с компьютером, давая им ясное представление
о полноте возможностей и ограничений вычислительных средств.
Не нужно стремиться к обзору необозримого множества
конкретных технологий - лучше добиться полноты понимания
некоторых основных типов обращения с компьютером и
Интернетом. При этом выбор таких типов следует основывать на
проблемных потребностях конкретной специальности, в рамках
которой читается данный курс.
Потоковый учебный курс ФИТ
“Введение в информационные технологии”
Журавлев Игорь Владимирович
ПРОГРАММА
1. Устройство персонального компьютера
o
o
o
o
o
o
Устройства обработки информации
Устройства ввода информации
Устройства вывода информации
Устройства хранения информации
Устройства интеграции компонент персонального компьютера
Настройка персонального компьютера
2. Организация взаимодействия человека и компьютера
o Операционные системы
 Графический пользовательский интерфейс(GUI)
 Системы поддержки пользователя
 Настройка операционной системы
o Файловые системы
 Файл и его свойства
 Сетевые файловые системы и их
особенности(NFS,SAMBA,FTP)
3. Передача информации
o Организация связи между двумя компьютерами (взаимодействие
компьютер-компьютер)
 Коммуникационные порты
 Модемная связь
 Сеть из двух компьютеров
o Организация компьютерной сети (взаимодействие компьютер-сеть)
 Принципы создания компьютерных сетей
 Семиуровневая модель OSI/ISO
 Интернет
o Коммуникационные возможности сетей (взаимодействие человеккомпьютер-человек)
 EMAIL
 IRC
 ICQ
 NEWS
o Информационные возможности сетей (взаимодействие человек-сеть)
 WWW
 Прочие виды взаимодействия
4. Представление информации
o
o
o
o
o
сжатие информации, архиваторы
основные форматы хранения документов
графические форматы
звуковые форматы
форматы для видео отображения
5. Обработка информации
o
o
o
o
Средства офисной автоматизации
Специализированные офисные системы
Графические пакеты
Средства автоматизации научной деятельности
6. Задание способов обработки информации
o Классификация сред программирования
o Наиболее популярные среды разработки
7. Вопросы информационной безопасности




Социальная инженерия
Удаленные атаки на распределенные вычислительные системы
Удаленные атаки на хосты Internet
Методы защиты от удаленных атак в сети Internet