Лекции по дисциплине ИТ_2020. Лекции по дисциплине "Информационные технологии"

• Название: Лекции по дисциплине "Информационные технологии"
• Дата: 13.09.2022
• Размер: 287.29 Kb.
• Имя файла: Лекции по дисциплине ИТ_2020.docx
• Тип: Лекции; #674647
• страница: 27 из 28

Лекция 9. Технология обработки и обеспечения безопасности данных

1. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и хранения информации

Любая система, как социально-экономическая, так и система живой и неживой природы, действует в постоянной взаимосвязи с внешней средой — системами более высокого или более низкого уровней. Взаимосвязь осуществляется посредством информации, которая по потокам прямой связи передает цель функционирования, различные команды управления от системы более высокого уровня к системам низового звена, а по потокам обратной связи – все сведения, необходимые для регулирования функционального процесса. Универсальной является не только схема функционирования любой системы управления, но и понятие информации как важнейшего ее элемента, охватывающего все стороны жизнедеятельности. Понятие «информация» означает сообщение о каком-либо факте, событии, объекте, явлении и т.п. Однако в теории информации и кибернетике под информацией понимается не каждое сообщение, а лишь такое, которое содержит не известные ранее его получателю факты, дополняющие его представление об изучаемом или анализируемом объекте (процессе). Другими словами, информация – сведения, которые должны снять в большей или меньшей степени существующую до их получения неопределенность у получателя, пополнив систему его понимания объекта полезными сведениями.

Совокупность больших сложных человеко-машинных информационных систем является важнейшей составляющей инфраструктуры общества, где информация выступает одним из главных ресурсов его жизнедеятельности.

Восприятие информации

Восприятие информации — процесс преобразования сведений, поступающих в техническую систему или живой организм из внешнего мира, в форму, пригодную для дальнейшего использования. Благодаря восприятию информации обеспечивается связь системы с внешней средой (в качестве которой могут выступать человек, наблюдаемый объект, явление или процесс и т.д.). Восприятие

информации необходимо для любой информационной системы, коль скоро она претендует на какую- либо полезность.

Современные информационные системы, создаваемые, как правило, на базе ЭВМ, в качестве своей составной части имеют более или менее (в зависимости от цели системы) развитую систему восприятия. Система восприятия информации может представлять собой довольно сложный комплекс программных и технических средств. Для развитых систем восприятия можно выделить несколько этапов переработки поступающей информации:

• 
  предварительная обработка для приведения входных данных к стандартному для данной системы виду,
  
• 
  выделение в поступающей информации семантически и прагматически значимых информационных единиц,
  
• 
  распознавание объектов и ситуаций,
  
• 
  коррекция внутренней модели мира.
  

В зависимости от анализаторов (входящих в комплекс технических средств системы восприятия) организуется восприятие зрительной, акустической и других видов информации. Кроме того, различают статическое и динамическое восприятие. В последнем случае особо выделяют системы восприятия, функционирующие в том же темпе, в каком происходят изменения в окружающей среде. Важнейшей проблемой восприятия информации является проблема интеграции информации, поступающей из различных источников и от анализаторов разного типа в пределах одной ситуации. Кратко рассмотрим процесс восприятия наиболее важного вида информации — зрительной. Можно выделить несколько уровней зрительного восприятия:

1. 
   Получение изображения, поступающего от рецепторов. Как правило, к ЭВМ подключают специальные устройства цифрового ввода изображения, в которых яркость каждой точки изображения кодируется одним или несколькими двоичными числами.
   
2. 
   Построение образной модели. На этом уровне с помощью специально разработанных алгоритмов происходит обнаружение объектов в описании сцены и разбиение изображений на значимые сегменты. Эффективность алгоритмов анализа сцен определяет скорость работы системы восприятия.
   
3. 
   Построение образно-семантической модели. На этом уровне за счет информации, имеющейся во внутренней модели внешнего мира, и за счет знаний, хранящихся в ней, опознаются выделенные на предшествующем уровне объекты и между ними устанавливаются пространственные, временные и другие виды отношений. В технических системах на этом уровне восприятия используются методы распознавания образов. Полученные знания о текущей ситуации могут использоваться в дальнейшей работе. Иллюстрацией к описанию уровней восприятия может служить рис.13, поясняющий в общих чертах работу системы зрительного восприятия текстовой информации.
   

Рис. 13. Работа системы зрительного восприятия текстовой информации
С точки зрения информационной системы в целом, система восприятия осуществляет первичную обработку собираемой извне информации. В свою очередь, для системы восприятия первичную обработку информации производит система сбора информации. Нередко на практике встречаются информационные системы, не обладающие развитой системой восприятия информации (из-за отсутствия необходимости в таковой). В последнем случае система восприятия представляет собой просто систему сбора информации. Вопросам сбора информации и посвящен следующий параграф.

Сбор информации

Из изложенного выше легко сделать вывод, что система сбора информации может представлять собой сложный программно-аппаратный комплекс. Как правило, современные системы сбора информации не только обеспечивают кодирование информации и ее ввод в ЭВМ, но и выполняют предварительную (первичную) обработку этой информации. Сбор информации — это процесс получения информации из внешнего мира и приведение ее к виду, стандартному для данной информационной системы. Обмен информацией между воспринимающей информацию системой и окружающей средой осуществляется посредством сигналов.

Сигнал можно определить как средство перенесения информации в пространстве и времени. В качестве носителя сигнала могут выступать звук, свет, электрический ток, магнитное поле и т.п. Технические системы для приема сигналов из окружающего мира оснащаются специальными устройствами. Вне зависимости от носителя информации (сигнала) типичный процесс обработки сигнала может быть охарактеризован следующими шагами. На первом шаге исходный (первичный) сигнал с помощью специального устройства (датчика) преобразуется в эквивалентный ему электрический сигнал (электрический ток). На втором шаге вторичный (электрический) сигнал в некоторый выделенный момент времени оцифровывается специальным устройством — аналого- цифровым преобразователем (АЦП). АЦП значению электрического сигнала ставит в соответствие некоторое число из конечного множества таких чисел. Таким образом, датчик и АЦП, связанные вместе, составляют цифровой измерительный прибор. Если этот прибор оснастить некоторым устройством для хранения измеренной величины — регистром, то на следующем шаге по команде от ЭВМ можно ввести это число в машину и подвергать затем любой необходимой обработке.

Конечно, не все технические средства сбора информации работают по описанной схеме. Так, клавиатура, предназначенная для ввода алфавитно-цифровой информации от человека, не имеет в своем составе АЦП. Здесь первичный сигнал — нажатие клавиши — непосредственно преобразуется в соответствующий нажатой клавише цифровой код. Но в любом случае поступающая в ЭВМ информация представлена в виде цифрового кода — двоичного числа. Современные системы сбора

информации могут включать в себя большое количество (тысячи) цифровых измерительных приборов и всевозможных устройств ввода информации. Это приводит к необходимости управления процессом сбора информации и к разработке соответствующего программного (и аппаратного) обеспечения. Совокупность технических средств ввода информации в ЭВМ, программ, управляющих всем комплексом технических средств, и программ, обеспечивающих ввод информации с отдельных устройств ввода (драйверов устройств), – вот что представляет собой современная развитая система сбора информации.

Сбор и регистрация информации происходят по-разному в различных экономических объектах. Наиболее сложна эта процедура в автоматизированных управленческих процессах промышленных предприятий, фирм и т.п., где производятся сбор и регистрация первичной учетной информации, отражающей производственно-хозяйственную деятельность объекта.

Особое значение при этом придается достоверности, полноте и своевременности первичной информации. На предприятии сбор и регистрация информации происходят при выполнении различных хозяйственных операций (прием готовой продукции, получение и отпуск материалов и т.п.). Сначала информацию собирают, затем ее фиксируют. Учетные данные могут возникать на рабочих местах в результате подсчета количества обработанных деталей, прошедших сборку узлов, изделий, выявление брака и т.д. Для сбора фактической информации производятся измерение, подсчет, взвешивание материальных объектов, получение временных и количественных характеристик работы отдельных исполнителей. Сбор информации, как правило, сопровождается ее регистрацией, т.е. фиксацией информации на материальном носителе (документе или машинном носителе). Запись в первичные документы в основном осуществляется вручную, поэтому процедуры сбора и регистрации остаются пока наиболее трудоемкими. В условиях автоматизации управления предприятием особое внимание придается использованию технических средств сбора и регистрации информации, совмещающих операции количественного измерения, регистрации, накоплению и передаче информации по каналам связи в ЭВМ с целью формирования первичного документа.

Передача информации

Необходимость передачи информации для различных экономических объектов обосновывается по- разному. Так, в автоматизированной системе управления предприятием она вызвана тем, что сбор и регистрация информации редко территориально отделены от ее обработки. Процедуры сбора и регистрации информации, как правило, осуществляются на рабочих местах, а обработка — в вычислительном центре.

Передача информации осуществляется различными способами: с помощью курьера, пересылка по почте, доставка транспортными средствами, дистанционная передача по каналам связи. Дистанционная передача по каналам связи сокращает время передачи данных. Для ее осуществления необходимы специальные технические средства. Некоторые технические средства сбора и регистрации, собирая автоматически информацию с датчиков, установленных на рабочих местах, передают ее в ЭВМ.

Взаимодействие между территориально удаленными объектами осуществляется за счет обмена данными. Доставка данных производится по заданному адресу с использованием сетей передачи данных. В современных условиях большое распространение получила распределенная обработка информации, при этом сети передачи данных превращаются в информационно-вычислительные сети.

В качестве простейшего способа повышения достоверности передачи информации может использоваться контроль на четность. Суть этого способа заключается в следующем. На входе в канал связи производится подсчет числа «1» в двоичной кодовой последовательности — входном сообщении. Если число «1» оказывается нечетным, в хвост передаваемого сообщения добавляется

«1», а если нет, то «0». На принимающем конце канала связи производят аналогичный подсчет, и если контрольная сумма оказывается нечетной, то делается вывод о том, что при передаче произошло искажение информации, в противном случае принятая информация признается правильной (неискаженной). В описанном способе используется один добавочный контрольный разряд. Это позволяет обнаруживать ошибку передачи в случае искажения одного-единственного разряда в сообщении. Этот очень простой способ применяют при передаче данных на большие

расстояния. В тех случаях, когда вероятность искажения информации при передаче велика, требуются более изощренные методы. Так помехоустойчивые коды позволяют не только принимать решение о правильности передачи информации, но и в ряде случаев производить ее исправление. При контроле на четность единственный способ получить достоверную информацию — повторная передача сообщения. В случае корректирующих кодов, что очень важно при высокой стоимости передачи, имеется возможность исправлять ошибки на принимающем конце канала связи, избегая, таким образом, повторной передачи информации

Дистанционно может передаваться как первичная информация с мест ее возникновения, так и результатная в обратном направлении. В этом случае результатная информация отражается на различных устройствах: дисплеях, табло, печатающих устройствах. Поступление информации по каналам связи в центр обработки в основном осуществляется двумя способами: на машинном носителе и непосредственно в ЭВМ при помощи специальных программных и аппаратных средств.

Дистанционная передача постоянно развивается и совершенствуется. Особое значение этот способ передачи информации имеет в многоуровневых межотраслевых системах, где применение дистанционной передачи значительно ускоряет прохождение информации с одного уровня управления на другой и сокращает общее время обработки данных.

Обработка информации

Технологияэлектроннойобработкиинформации— человеко-машинный процесс исполнения взаимосвязанных операций, протекающих в установленной последовательности с целью преобразования исходной (первичной) информации в результатную. Операция представляет собой комплекс совершаемых технологических действий, в результате которых информация преобразуется. Технологические операции разнообразны по сложности, назначению, технике реализации, выполняются на различном оборудовании, многими исполнителями. В условиях электронной обработки данных преобладают операции, выполняемые автоматически на машинах и устройствах, которые считывают данные, выполняют операции по заданной программе в автоматическом режиме при участии человека или сохраняя за пользователем функции контроля, анализа и регулирования.

Построение технологического процесса определяется следующими факторами: особенностями обрабатываемой информации, ее объемом, требованиями срочности и точности обработки, типами, количеством и характеристиками применяемых технических средств. Они ложатся в основу организации технологии, которая включает установление перечня, последовательности и способов выполнения операций, порядка работы специалистов и средств автоматизации, организацию рабочих мест, установление временных регламентов взаимодействия и т.п. Организация технологического процесса должна обеспечить его экономичность, комплексность, надежность функционирования, высокое качество работ. Это достигается использованием системотехнического подхода к проектированию технологии и решения экономических задач. При этом имеет место комплексное взаимосвязанное рассмотрение всех факторов, путей, методов построения технологии, применение элементов типизации и стандартизации, а также унификации схем технологических процессов.

Технология автоматизированной обработки информации строится на следующих принципах интеграции обработки данных и возможности работы пользователей в условиях эксплуатации автоматизированных систем централизованного хранения и коллективного использования данных (банков данных):

• 
  распределение обработки данных на базе развитых систем передачи; рациональное сочетание централизованного и децентрализованного управления и организации вычислительных систем;
  
• 
  моделирование и формализованное описание данных, процедур их преобразования, функций и рабочих мест исполнителей;
  
• 
  учет конкретных особенностей объекта, в котором реализуется машинная обработка информации.
  

Различают два основных типа организации технологических процессов: предметный и пооперационный.

Предметныйтипорганизации технологии предполагает создание параллельно действующих технологических линий, специализирующихся на обработке информации и решении конкретных

комплексов задач (учет труда и заработной платы, снабжение и сбыт, финансовые операции и т.п.) и организующих пооперационную обработку данных внутри линии.

Пооперационный(поточный)типпостроения технологического процесса предусматривает последовательное преобразование обрабатываемой информации согласно технологии, представленной в виде непрерывной последовательности сменяющих друг друга операций, выполняемых в автоматическом режиме. Такой подход к построению технологии оказался приемлемым при организации работы абонентских пунктов и автоматизированных рабочих мест.

В технологическом процессе обработки информации выделяют следующие этапы: первичный, предварительный, основной и заключительный. Организация технологии на отдельных ее этапах имеет свои особенности, что дает основание для выделения внемашинной и внутримашинной технологии. Внемашиннаятехнология(ее нередко именуют предбазовой) объединяет операции сбора и регистрации данных, запись данных на машинные носители с контролем. Внутримашиннаятехнологиясвязана с организацией вычислительного процесса в ЭВМ, организацией массивов данных в памяти и их структуризацией, что дает основание называть ее еще и внутрибазовой (см. табл. 5).

Таблица 5. - Операции технологического процесса обработки данных

Этапы

Домашинный

Внутримашинный

Послемашин ный

Первичный

Предварительный

Основной

Заключитель ный

Операции

Формирование первичного документа

Заполнение первичного документа

Подпись

Регистрация

Передача информации на обработку

Прием информации

Визуальный контроль данных

Регистрация

Кодирование

Комплектование

Подсчет контрольных сумм

Перенос на машинный носитель

Ввод данных

Контроль безопасности данных и систем

Сортировка данных

Фильтрация данных

Корректировка данных

Группировка данных

Анализ данных

Расчет

Формирование отчетов

Вывод отчетов

Визуальный контроль результатов

Подпись

Размножение

Передача потребителю

На первичном этапе производится заполнение и формирование первичного документа, подпись, сбор, регистрация и передача информации на обработку. На предварительном этапе осуществляются прием и визуальный контроль данных, регистрация, кодирование, комплектование, подсчет контрольных сумм, перенос на машинный носитель.

Эти два этапа были выделены при обработке данных на больших ЭВМ, так как они выполнялись на разных рабочих местах и применялась пооперационная технология. При обработке на персональной ЭВМ чаще всего эти этапы объединяются в один домашинный этап, на котором все операции практически выполняются вручную.

Визуальныйконтрольпроверят четкость заполнения, наличие подписей, отсутствие пропусков реквизитов и т.д. В случае ошибок предусматривается операция исправления, которую обычно выполняет источник данных.

Для сокращения объема вводимой информации и промежуточных файлов вводится операциякодирования, т.е. присвоения кодов одному или нескольким реквизитам. Обычно кодируются наименования, для чего разработаны специальные справочники и классификаторы.

Комплектованиеданных– вынужденная операция. При вводе больших объемов данных их разбивают на комплекты (пачки). Каждой пачке присваивается номер, который тоже вводится.

Комплектование облегчает поиск и исправление ошибок, обеспечивает контроль полноты вводимых данных, позволяет прервать процесс ввода или подготовки данных на машинном носителе.

Подсчет контрольных сумм выполняется по группам реквизитов или по всему документу (записи) для обеспечения достоверности данных.

Операция переноса на машинный носитель выполнялась на больших ЭВМ. Основными носителями были перфоленты, перфокарты, магнитные ленты. В настоящее время эта операция часто совмещается с непосредственным вводом в компьютер с клавиатуры, специальных устройств, считывающих образ документа, штрих-кода, а также с получением данных по сети или по запросу из базы данных.

Основной этап информационного технологического процесса связан с решением функциональных задач на ЭВМ и содержит операции ввода данных в ЭВМ, контроля безопасности данных и систем, сортировки, фильтрации, корректировки, группировки, анализа, расчета, формирования отчетов и вывода их. Так как все операции выполняются компьютером, этот этап называют внутримашинным. Заключительный этап содержит следующие операции: визуальный контроль результатов, размножение, подпись и передача потребителю. Этот этап также называют послемешинным. При установке компьютера на рабочее место информационного работника он может содержать только операции контроля: четкость вывода, непротиворечивость результатов и т.п. Все остальные операции могут выполняться на машинном этапе, так как уже существует система электронной подписи, а потребителем является сам информационный работник, либо результаты передаются по сети или записываются в базу.

Операциявводаданных– одна из основных и сложная операций технологического процесса. Экономические данные могут быть представлены в виде бумажного документа, в образе электронного документа, штрих-кодов, электронной таблицы, могут быть запрошены из базы данных, получены по сети, вводиться с клавиатуры, а в перспективе может осуществляться речевой ввод. Ввод обязательно сопровождается операцией контроля, так как неверные данные нет смысла обрабатывать. Сами данные могут быть любого типа: текстовые, табличные, графические схемы, в виде знаний, объектов реального мира и т.д. При этом одна подсистема информационной системы обычно имеет дело с разнородными данными, приходящими из различных источников. После ввода и контроля данные могут быть записаны в файл, показаны на дисплее, переданы в базу данных в режиме ее актуализации, переданы по сети. Чаще всего данные записываются в файл или базу.

Хранениеинакоплениеинформациивызвано многократным ее использованием, применением постоянной информации, необходимостью комплектации первичных данных до их обработки. Хранение информации осуществляется на машинных носителях в виде информационных массивов, где данные располагаются по установленному в процессе проектирования группировочному признаку.

Контрольбезопасностиданныхисистемподразделяется на контроль достоверности данных, безопасности данных и компьютерных систем. Контроль достоверности данных выполняется программно во время ввода и обработки. Средства безопасности данных и программ защищают их от копирования, искажения, несанкционированного доступа. Средства безопасности компьютерных систем обеспечивают защиту от кражи, вирусов, неправильной работы пользователей, несанкционированного доступа.

Сортировкаиспользуется для упорядочения записей файла по одному или нескольким ключам. Запись – это минимальная единица обмена между программой и внешней памятью. Файл – совокупность записей. Обычно одна запись содержит информацию одного документа или его законченной части. Ключ – реквизит или группа реквизитов, служащих для идентификации записей. Сортировка упрощает дальнейшую обработку. В качестве утилиты она присутствует во всех файловых системах.

Поиск данных или фильтрация — это выборка нужных данных из хранимой информации, включая поиск информации, подлежащей корректировке или замене запроса на нужную информацию. В результате выполнения операции пользователю выдаются данные, удовлетворяющие одному или нескольким условиям.

Корректировка– операция актуализации файла или базы. Она содержит операции просмотра, замены, удаления, добавления нового. Эти операции применяются к отдельным реквизитам, записи, группе записей, файлу, базе.

Группировка,илиразрез,сводка– операция соединения записей, сходных по одному либо по нескольким ключам, в относительно самостоятельные новые объекты – группы.

Анализ – операция, реализующая метод научного исследования, основанный на расчленении целого на составные части, разбор, рассмотрение чего-либо. Для проведения анализа используются экономико-математические, статистические методы, методы выявления тенденций, прогнозирования, моделирования, построение графиков, диаграмм, экспертных систем.

Расчет – операция, позволяющая выполнить требуемые вычисления для получения результатов или промежуточных данных.

Формирование отчетов – операция оформления результатов для вывода и передачи потребителю в привычном для него виде.

Вывод– операция вывода результатов на печать, в базу данных, файл, дисплей, по сети ЭВМ.

В зависимости от степени централизации вычислительных ресурсов роль пользователя и его функции меняются. При централизованных формах, когда у пользователей нет непосредственного контакта с ЭВМ, его роль сводится к передаче исходных данных на обработку, получению результатов, выявлению и устранению ошибок. При непосредственном общении пользователя с ЭВМ его функции в информационной технологии расширяются. Он сам вводит данные, формирует информационную базу, решает задачи, получает результаты, оценивает их качество. У пользователя открываются реальные возможности решать задачи с альтернативными вариантами, анализировать и выбирать с помощью системы в конкретных условиях наиболее приемлемый вариант. Все это реализуется в пределах одного рабочего места. От пользователя при этом требуется знание основ информатики и вычислительной техники.