Программное обеспечение информационных технологий

1.

Программное обеспечение
информационных
технологий

2.

Компьютер
Аппаратное
обеспечение
(hardware)
Информационное
обеспечение
Программное
обеспечение
(software)
Сетевые
информационные
ресурсы

3.

Знания
компьютера
• Данные
(декларативная
информация)
• Программы
(процедурная
информация)

4.

ПО
ЭВМ
Системное
ПО
Прикладное
ПО
Системы
программирова
ния

5.

Программное обеспечение
Системное ПО – обеспечивает взаимодействие
пользователя и прикладных программ с аппаратными
средствами
▫ операционные системы
▫ драйверы
▫ утилиты
Прикладное ПО – программы, которые пользователь
использует для решения своих задач
▫ текстовые редакторы
▫ графические редакторы
▫ базы данных …
Системы программирования – средства создания новых
программ.
Программы пользователей – пользователи составляют
их для своих собственных нужд.
5

6.

Программное обеспечение
ПРОГРАММИСТЫ
системы
программирования
аппаратные средства
(hardware)
системное ПО
прикладное ПО
ПОЛЬЗОВАТЕЛИ
6

7.

Операционные системы
Операционная система (ОС) – это комплекс
программ, обеспечивающих пользователю и
прикладным программам удобный интерфейс
(способ обмена информацией) с аппаратными
средствами компьютера.
Функции ОС (что она обеспечивает):
обмен данными с внешними устройствами
работу файловой системы (файлы, папки)
запуск и выполнение остальных программ
тестирование компьютера, обработка
ошибок
распределение ресурсов (процессор,
память, внешние устройства)
7

8. Операционные системы

MS – DOS
Norton Commander
Unix
Windows
Linux

9.

Тим
Паттерсон –
разработчик
операционной
системы MS
DOS

10.

11.

Питер Нортон
разработал
программуоболочку Norton
Commander

12.

13.

Кен Томпсон и
Деннис Ритчи авторы
операционной
системы Unix,
разработанной
для
компьютеров
Macintosh

14.

В 80-х гг
прошлого
века Билл
Гейтс
работал
над
созданием
ОС Windows

15.

16.

Линус
Торвальдс
разработал
операционную
систему Linux

17.

18.

Борис Арташесович Бабаян
За разработку и внедрение
микропроцессорной
вычислительной
системы
«Эльбрус-2» он удостоился звания
лауреата Ленинской премии.
С 2004 г. вместе с частью
коллектива,
разрабатывавшего
проект Эльбрус, перешёл в
структуру корпорации Intel.
Бабаян стал первым европейским
ученым,
удостоенным
титула
заслуженный
инженерисследователь Intel.

19.

Состав операционной системы
загрузчик ОС – это небольшая программа, которая
находится в секторе 1 загрузочного диска, ее задача –
загрузить в память основную часть (ядро) ОС
система распределения памяти
система ввода и вывода (BIOS = Basic
Input and Output System), в микросхеме
флэш-памяти на материнской плате
▫ тестирование при запуске
▫ чтение и запись на диски
▫ обмен данными с клавиатурой, монитором,
принтером
▫ календарь и часы
▫ настройки данного компьютера
командный процессор (command.com, cmd.exe)
▫ выполняет команды, введенные с клавиатуры
19
▫ обеспечивает загрузку и выполнение других
программ

20.

Состав операционной системы (II)
утилиты (лат. utilitas – польза) – это служебные
программы для проверки и настройки компьютера:
▫ разбивка диска на разделы (fdisk.exe)
▫ форматирование диска (format.com)
▫ тестирование диска (chkdsk.exe)
▫ редактирование реестра (regedit.exe)
▫ проверка соединения (ping.exe)
драйвер (англ. driver – водитель) – это программа,
которая постоянно находится в памяти и
обеспечивает обмен данными с внешним
устройством (файлы *.sys в Windows)
▫ драйвер видеокарты, звуковой карты, сетевой
карты, принтера, сканера, …
20

21.

Типы ОС
Однозадачные – в каждый момент выполняется
только одна задача (программа), она получает
все ресурсы компьютера.
Примеры: MS DOS, FreeDOS, DR DOS, PC DOS
Многозадачные – может одновременно
выполняться несколько задач; ОС распределяет
кванты времени процессора между задачами.
Windows 95/98/Me
Windows NT/2000/XP/2003/Vista/7
UNIX – надежная сетевая ОС (Интернет)
Linux – бесплатная UNIX-подобная ОС
QNX – ОС реального времени
21

22.

Типы ОС
Однопользовательские – в каждый момент с компьютером
работает один пользователь, он получает все ресурсы
компьютера.
Многопользовательские – с мощным компьютером
одновременно работают несколько пользователей.
терминал = монитор + клавиатура
терминал
терминал
терминал
терминал
22

23.

Утилиты, не входящие в ОС
антивирусные программы
AVP, Е. Касперский, www.avp.ru
DrWeb, И. Данилов www.drweb.com
Norton Antivirus www.symantec.com
www.mcafee.com
NOD32 www.eset.com
архиваторы – программы для упаковки файлов
WinRAR (Е. Рошал) – архивы *.rar, *.zip –
www.rarsoft.com
7zip – архивы *.7z, *.zip – www.7zip.org
23

24.

Утилиты, не входящие в ОС
информация о системе
Everest www.lavalys.com
SiSoft – бесплатно
www.sisoftware.net
сканирование (MiraScan, EpsonScan, со
сканером)
программы для записи CD и DVD
Nero Burning ROM
www.nero.com
DeepBurner Free – бесплатно
www.deepburner.com
24

25.

ППО
ПС общего
ПС специального
назначения
назначения
Текстовые
редакторы
Издательские
системы
Графические
редакторы
Табличные
процессоры
СУБД
Интегрированн
ые системы
Системы
искусственного
интеллекта
ПС профессионального
уровня
АСНИ
САПР
АСУ
АРМ
Экспертные системы
Педагогические комплексы
Гипертекстовые
системы
Системы мультимедиа
Системы коммуникаций

26.

ПО для работы с текстом
Текстовые редакторы – для редактирования
текстовых документов без оформления
Блокнот – файлы *.txt
Текстовые процессоры – для редактирования
текстовых документов
WordPad – файлы *.doc (текст + рисунки)
Word – файлы *.doc, *.docx (текст + рисунки +
таблицы + автофигуры + диаграммы …)
OpenOffice Writer – файлы *.odt – бесплатно
openoffice.org
26

27.

Технологии подготовки математических и
естественно-научных текстов. Пакет LaTeX

28.

29.

Чтобы создать следующую систему
уравнений:
необходимо записать:
$$|x|=
\begin{cases}
x,&\text{если $x>0$;}\\
0,&\text{если $x=0$;}\\
-x,&\text{если $x<0$.}
\end{cases}
$$, где
окружение {cases} самостоятельно создает фигурную скобку в начале
системы уравнений;
части равенств отделяются друг от друга командой &;
части системы уравнений, находящиеся на разных строках в окружении
{cases}, отделяются друг от друга командой \\;
команда \text позволяет вставить в формулу обычный текст.

30.

Чтобы создать следующую систему уравнений:
необходимо записать:
$$ \left\{
\begin{aligned}
x^2+y^2&=7\\
x+y & = 3.\\
\end{aligned}
\right. $$, где
команда \left{ служит для создания фигурной скобки в начале системы
уравнений;
команда \right служит для задания парного ограничителя команде \left{;
части системы уравнений, находящиеся на разных строках в окружении
{aligned}, отделяются друг от друга командой \\.

31.

При наборе:
\begin{align}
1+2&=3&30-20&=10\\% первый знак & выравнивает столбцы по знаку =,
второй отделяет столбцы один от другого и т.д.
10+20&=30&3-2&=1
\end{align}
Получим:

32.

Прикладное ПО
• Редакторы видео (файлы *.avi, *.mpg, *.wmv)
Movie Maker (в составе Windows)
Pinnacle Studio
www.pinnaclesys.ru
Adobe Premier
www.adobe.com
VirtualDub – бесплатно www.virtualdub.org
• Издательские системы – для подготовки печатных
материалов (газет, книг, буклетов)
Microsoft Publisher
QuarkXPress www.quark.com
Adobe InDesign www.adobe.com
Scribus – бесплатно www.scribus.net
32

33.

Офисное ПО
Электронные таблицы – для выполнения расчетов с
табличными данными
Microsoft Excel – файлы *.xls, *.xlsx
OpenOffice Calc – файлы *.ods – бесплатно
Системы управления базами данных
Microsoft Access – файлы *.mdb, *.accdb
OpenOffice Base – файлы *.odb – бесплатно
Создание презентаций
Microsoft PowerPoint – файлы *.ppt, *.pptx
OpenOffice Impress – файлы *.odp – бесплатно
33

34.

ПО для обработки изображений
Графические редакторы
Растровые рисунки:
Paint – файлы *.bmp (также *.gif, *.jpg)
Adobe Photoshop – файлы *.psd www.adobe.com
Gimp – бесплатно www.gimp.org
Paint.NET – бесплатно www.getpaint.net
Векторные рисунки:
CorelDraw – файлы *.cdr www.corel.com
Adobe Illustrator – файлы *.ai www.adobe.com
Inkscape – бесплатно www.inkscape.org
OpenOffice Draw – файлы *.odg – бесплатно
34

35.

КОМПЬЮТЕРНАЯ
ГРАФИКА
РАСТРОВАЯ
ВЕКТОРНАЯ
ФРАКТАЛЬНАЯ

36.

Растровое изображение
представляет собой совокупность
точек (пикселей) разных цветов.
Пиксель - минимальный
участок
изображения,
цвет которого можно
задать
независимым
образом.

37. Кодирование растровых изображений

Изображение
разбивается на
отдельные маленькие
фрагменты (точки),
причем каждому
фрагменту
присваивается
значение его цвета, то
есть код цвета
(красный, зеленый,
синий и так далее).

38.

Проблемы при использовании
растровых изображений:
• большие объёмы данных;
• эффект пикселизации

39.

40.

Программы для работы
с растровой графикой:
Paint
Microsoft Photo Editor
Adobe Photo Shop
Fractal Design Painter
Micrografx Picture Publisher

41.

Изображение в векторной графике
представляет собой совокупность
простых элементов: прямых линий,
дуг, окружностей, эллипсов и т.д.,
называемых графическими
примитивами.

42.

43.

Х
(0,0)
А(х,у)
У

44.

45.

Растровое представление:
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Векторное представление:
ЛИНИЯ (4,2; 4,8);
ЛИНИЯ (5,5; 8,2);
ЛИНИЯ (5,5; 8,8).

46.

Фрактальная графика, так же как и векторная графика,
состоит из множества геометрических фигур.
Особенность фрактальной графики заключается в том,
что используемые фигуры самоподобны (одинаковы).
Примитивной метафорой фрактальной графики может
стать рисунок, составленный только из восклицательных
знаков (или других однотипных геометрических фигур).

47.

48.

49. Цветовые модели

Для представления цвета в виде числового кода
используются две обратных друг другу цветовые модели:
RGB или CMYK.
Модель RGB используется в телевизорах, мониторах,
проекторах, сканерах, цифровых фотоаппаратах…
Основные цвета в этой модели: красный (Red), зеленый
(Green), синий (Blue).
Цветовая модель CMYK используется в полиграфии при
формировании изображений, предназначенных для
печати на бумаге.

50.

ПО для работы в Интернете
Браузеры – для просмотра Web-страниц на экране
Internet Explorer – бесплатно
Mozilla Firefox – бесплатно www.mozilla.org
Opera – бесплатно www.opera.com
Safari – бесплатно www.apple.com
Chrome – бесплатно http://www.google.com/chrome/
Почтовые программы – прием и отправка e-mail
Microsoft Outlook Express (в составе Windows)
Microsoft Outlook
TheBat www.ritlabs.com
Mozilla Thunderbird – бесплатно
www.mozilla-russia.org
50

51. Какие бывают программы?

• Свободное ПО с открытым исходным кодом
(Open Source): можно бесплатно
▫ запускать и использовать в любых целях
▫ изучать текст программы
▫ распространять (бесплатно или за плату)
▫ изменять код (развитие и усовершенствование)
Linux
Firefox
Gimp
• Бесплатное ПО (Freeware): можно бесплатно
использовать; исходного кода нет; есть
ограничения на:
▫ коммерческое использование
▫ изменение кода
▫ извлечение данных 51
Opera
Avast

52. Какие бывают программы?

• Условно-бесплатное ПО (Shareware):
бесплатное ПО с ограничениями:
▫ отключены некоторые функции
▫ ограничен срок действия (30 дней)
▫ ограничено количество запусков
▫ раздражающие сообщения
▫ принудительная реклама
Nero Burning
Rom
TheBat
Платная регистрация снимает ограничения.
• Коммерческое ПО:
▫ плата за каждую копию
▫ бесплатная техническая поддержка (!)
▫ запрет на изменение кода и извлечение данных
▫ быстрое внесение изменений (сервис-паки, новые
версии)
52

53. Использование программ

Основания:
• договор в письменной форме
• при массовом распространении –
лицензионное соглашение на экземпляре
Можно без разрешения автора:
• хранить в памяти 1 компьютера (или по
договору)
• вносить изменения, необходимые для работы
на компьютере пользователя (но не
распространять!)
• исправлять явные ошибки
• изготовить копию для архивных целей
• перепродать программу
53

54.

ППО
ПС общего
ПС специального
назначения
назначения
Текстовые
редакторы
Издательские
системы
Графические
редакторы
Табличные
процессоры
СУБД
Интегрированн
ые системы
Системы
искусственного
интеллекта
Справочные
информационные
системы
Гипертекстовые
системы
Системы мультимедиа
ПС профессионального
уровня
АСНИ
САПР
АСУ
АРМ
Педагогические комплексы
Системы коммуникаций

55.

Уильям Росс Эшби
( 6 сентября 1903, Лондон,
Англия, — 15 ноября 1972)
— английский психиатр,
специалист по кибернетике,
пионер в исследовании
сложных систем.
Книга «Design for a brain» (1950)
Опыты с кибернетическим устройством гомеостатом

56.

Грей Уолтер (William
Grey Walter, 19.02.1910 06.05.1977) - английский
нейрофизиолог и
кибернетик.
http://myrobot.ru/articles/hist_walter_tortoises.php

57.

58.

Фрэнк
Розенблатт (англ. Frank
Rosenblatt, 1928—1971) —
известный американский учён
ый в области психологии,
нейрофизиологии и искусстве
нного интеллекта.
Ма́рвин Ли Ми́нский (род. 9
августа 1927) —
американский учёный в
области искусственного
интеллекта

59.

Сеймур Пейперт (Seymour Papert; род. 1марта 1928) —
выдающийся математик,
программист, психолог и педагог. Один из
основоположников теории искусственного интеллекта,
создатель языка Logo (1968).

60.

Перцептрон
(англ. perceptron от лат. perceptio —
восприятие; нем. perzeptron) —
математическая и компьютерная
модель восприятия информации мозгом (киберн
етическая модель мозга),
предложенная Фрэнком Розенблаттом в 1957
году и реализованная в виде электронной
машины «Марк-1»[nb 2]в 1960 году. Перцептрон
стал одной из первых моделей нейросетей, а
«Марк-1» — первым в мире
нейрокомпьютером.

61.

Перцептрон состоит из трёх типов элементов, а именно:
поступающие
от
сенсоров
сигналы
передаются
ассоциативным элементам, а затем реагирующим элементам.
Таким
образом,
перцептроны
позволяют
создать
набор
«ассоциаций»
между
входными
стимулами
и
необходимой реакцией на выходе. В биологическом плане это
соответствует
преобразованию,
например,
зрительной
информации
в
физиологический
ответ
от
двигательных нейронов.

62.

История машинного обучения берет начало в середине XX века,
однако именно в последние несколько лет о нем стали говорить
руководители корпораций, чиновники, предприниматели. О том, как
бизнес адаптирует технологии машинного интеллекта, и о последних
достижениях «самообучающихся» программ рассказывает
математик Константин Воронцов, доктор физико-математических
наук, профессор РАН, руководитель лаборатории Машинного
интеллекта МФТИ.
«…В мозге среднего человека около 86 млрд нейронов. Сейчас
мы умеем строить нейронные сети из миллионов нейронов. Не
так давно ученым удалось создать динамическую модель
нервной системы нематоды (около 300 нейронов). Это круглый
червь, симуляция работы его мозга — это воспроизведение
движений вперед или назад, реагирование на свет, реакции на
препятствия. Но лет тридцать тому назад и о таком не могли
подумать…»

63.

Прогнозируется огромная роль искусственного интеллекта
в экономике будущего. Компьютерное зрение, разговорный
интеллект, робототехника, интеллектуальные системы управления
выводят автоматизацию на совершенно новый уровень.
Предсказательное моделирование позволяет вводить
принципы бережливого производства, вплоть до элементов
плановой экономики. Например, чем точнее вы научились
прогнозировать спрос, тем от большего числа складов можно
избавиться. Дешевый сбор и анализ больших данных с помощью
сенсорных сетей может в корне изменить управление сельским
хозяйством, когда вы получаете возможность на одном мониторе
отследить состояние каждой делянки или каждой коровы.

64.

Сервисы типа Uber и рекомендательные системы ведут к
распределенной экономике, в которой продавец и покупатель
связываются друг с другом быстро и напрямую.
Еще одна задача ближайших лет — переход к пожизненному
хранению персональных медицинских данных каждого индивида и
улучшение клинических практик на основе их анализа.
Похожая задача — накопление персональной информации об
образовании, достижениях, интересах и способностях каждого
человека с раннего детства.
Технологии социальной инженерии и анализа больших данных
можно направить на выявление талантов, персонализацию
образовательных траекторий, трудоустройство и формирование
коллективов под проекты. Это автоматизированная биржа труда,
которая имеет огромный потенциал и способна изменить облик
общества.

65.

Можно ли оцифровать весь
реальный мир?
Первые системы виртуальной реальности появились еще в конце 1960х годов. Их разработал со своими студентами американский профессор
Айвен Сазерленд, ранее, в 1963 году, создавший первый графический
редактор для редактирования изображений на компьютере.
Качество графики на тот момент было крайне примитивным: речь шла
о каркасных моделях — отдельных точках объекта, связанных прямыми
линиями.
Изображение виртуальной комнаты синтезировалось отдельно для
правого и левого глаза и с помощью специальных очков показывалось
пользователю. В этой первой системе пользователь уже мог ходить по
комнате, крутить головой и видеть, как он перемещается среди
нарисованных предметов в нарисованной комнате.
Эта технология похожа на 3D-кино со стереочками. Но в 3D-кино
положение наблюдателя определяется заранее, и весь стереофильм
снимается заранее, а в виртуальной реальности картинку приходится
делать на лету.

66.

В последние годы говорят о прорыве в точности
распознавания изображений благодаря нейросетям. С
распознаванием предметов в реальной обстановке
сложнее?
— Распознавать именно облака точек с помощью нейросетей —
это более трудная задача, чем распознавать, скажем, кошек на
картинках в интернете. Исходные данные для классификации
объектов изображений для нейросетей — двухмерные матрицы.
В случае 3D-реконструкции исходные данные — это набор
точек, которые изначально друг с другом никак не связаны и
находятся друг от друга на произвольном расстоянии. Как
обработать и упаковать эти разрозненные данные, чтобы
эффективно показать их нейросети? Это открытый вопрос, к
которому исследователи только подступаются.

67.

68.

69.

70.

71.

Системы программирования
Системы программирования (или
инструментальные средства) – это ПО,
предназначенное для разработки и отладки новых
программ.
Проблема:
компьютеры понимают только язык кодов
(последовательность нулей и единиц)
для человека удобнее давать задания на
естественном языке (русском, английском)
Компромисс:
программы составляются на языках
программирования и затем переводятся в коды с
помощью специальных программ
71