Реферат: Персональный компьютер: углубление знакомства

Персональный компьютер: углубление знакомства

Р.Манекин

§ 1. Несколько  полезных сведений о персональных  компьютерах.

При составлении обучающих программ, при проведении квантитативных исследований специалисты-квантификаторы чаще всего ориентируются на персональные компьютеры (ПК). И это понятно. ПК обладают многими важными достоинствами: высокой надежностью, относительной неприхотливостью к помещению, небольшими габаритами, достаточно большим быстродействием[1] , значительной оперативной памятью[2] , обширной периферией[3] , развитым программным обеспечением, относительно простой системой управления, проч.

Давайте  теперь поближе познакомимся с этой машиной.

Персональный компьютер представляет собой целую систему электрических (электронных) машин, выполняющих самые различные функции. Принято различать основные (внутренние) и вспомогательном (внешние) устройства ПК. Основные устройства ПК обеспечивают управление работой компьютера: ввод и вывод, хранение информации; вспомогательные используются для развития возможностей ПК.

Типичный персональный компьютер имеет следующие основные устройства.

1. Процессор — машину, выполняющую управление компьютером, производящую все вычисления, проч.;    

2. Монитор (дисплей) — аппарат, предназначенный для изображения текстовой или графической информации;

3. Накопители (дисководы на гибких дисках) — устройства, используемые для записи и чтения информации, сохраняющейся на гибких дисках

4. Накопители на жестком магнитном диске  — (винчестере) — устройство, используемое для записи чтения информации, сохраняющейся на жестком магнитном диске.       

5. Клавиатуру — машину, используемую для ввода информации в персональный компьютер.

Рассмотрим их поочередно.

I. Наиболее важным из всех устройств компьютера является, пожалуй, процессор. Без процессора — нет компьютера[4] . Процессор — это, по существу, электрическая (электронная) счетная машина, способная к тому же перераспределять поступающие в нее электрические сигналы между другими устройствами ПК.

Процессор включает в себя следующие элементы:

— основной микропроцессор: большую электронную (интегральную) схему, регулирующую движение электрических сигналов и осуществляющую, собственно, управление устройствами компьютера, а также выполняющую все вычисления;

Оперативную память: набор программ, выполняемых компьютером и используемых программами данных[5] ;

электронные схемы (контролеры): микропроцессоры, синхронирующие
работу внутренних и внешних устройств ПК;

— порты ввода-вывода[6] — специальные устройства, обеспечивающие обмен данными между внешними и внутренними устройствами ПК.

Основной характеристикой процессора является быстродействие, зависящее от «Архитектуры» его интегральных схем.

II. Мониторы — это специальные телевизоры, «приспособленные» к сотрудничеству с устройствами компьютера. Они бывают двух видов — цветными и монохромными; и могут работать в двух режимах: текстовом и графическом.

В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки — знакомecтa. В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы (могут также входить и буквы кириллицы — русского алфавита), а также различные символы, в т.ч. и символы, предназначенные для вывода на экран таблиц, диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и т.д.

На цветных мониторах каждому знакоместу может соответствовать свой цвет символа и свай цвет фона. На монохромных мониторах для выделения отдельных частей текста и участков экрана используется повышенная яркость символов, подчеркивание и инверсное изображение (темные символы на светлом фоне).

При работе в графическом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть темной или светлой (на монохромных мониторах) или содержит один из нескольких цветов (на цветных мониторах).

III. Клавиатура персональных компьютеров (см. рис.3 наст.пособия) может иметь различное расположение клавиш, разное их количество. Однако назначение одинаковых клавиш на разных компьютерах одинаково. Надписи на клавишах могут быть сделаны как на русском (у некоторых отечественных компьютеров), так и на английском языках (у компьютеров зарубежного производства). У персональных компьютеров отечественного производства, как правило, на клавиатуре имеются клавиши «РУС» и «ЛАТ» , предназначенные для переключения с русского шрифта на латинский и обратно.

Расположение латинских букв на клавиатуре ПК обычно такое же, как и на пишущих машинках с латинским шрифтом, а букв кириллицы — как на пишущих машинках с русским шрифтом.

Клавиша «Shift»  служит для ввода прописных букв и символов, располагающихся в верхнем регистре клавиатуры.*

Клавиша «Caps lock»  предназначена для фиксации режима прописных букв.

Клавиша «Enter» (на некоторых клавиатурах – «Return» или «СR») используется для окончания ввода строчки.

Клавиша «Del(Delete» — удаление (служит для удаления символа, помеченного курсором).

Клавиша «Ins(Insert»- вставка (предназначена для переключения между режимами ввода( вывода информации с раздвижкой символов (вставка) и ввода с замещением ранее набранных символов (замена).

Клавиша «Backspase» стрелка влево над клавишей «Enter» удаляет символ, находящийся слева от курсора,

Клавиши ← → ↑ ↓ «Home», «End», «PgUp», «PgDown» называют клавишами управления курсором. Нажатие на эти клавиши пpиводит к перемещению курсора в соответствующем направлении или к «перелистыванию» изображенного на экране текста.

Клавиша «NumLock» — блокировка цифр (включает и выключает режим при нажатии клавиш, расположенных в правой части клавиатуры. Этот режим удобен для ввода цифр.

Клавиша «Esc(Escape» — («Escape» — убегать, спасаться), как правило, используется для отмены какого-либо действия, выхода из режима программы, проч.

В режиме «Caps lock»  нажатие клавиши «Shift»  дает возможность ввода строчных букв. Иногда клавиша «Shift» используется для переключения на русский алфавит.

Функциональные клавиши F1 – F10 (на некоторых клавиатурах- F1 — F12 ) предназначены для специальных действий, их функции определяются выполняемой программой.

Клавиши «Ctrl» и   «Alt»  предназначены для изменения значений других клавиш. Эти клавиши могут использоваться в комбинации с другими, и выполняющаяся программа может реагировать на них особым образом.

 Комбинации клавиш  «Shift» и «Printscr» обеспечивают печать на принтере содержимого экрана.

Комбинации клавиш «Ctrl»,   «Alt» и «Del»  (их одновременное нажатие) используется при перезагрузке операционных систем.

Далее. К числу вспомогательных систем персональных компьютеров относятся: принтеры, плоттеры, графопостроители, сканеры, музыкальные приставки, сетевые адаптеры, МОДЕМы, «мышь»,  др.

Принтеры (или печатающие устройства) предназначены для вывода информации на бумагу. Все принтеры могут выводить текстовую информацию, многие из них «умеют» выводить также и графику. Некоторые Принтеры способны выводить цветные изображения. Всего существует около тысячи моделей принтеров.     

Принято различать четыре основных типа принтеров. А именно: матричные, струйные,  литерные и лазерные.

Печатающая головка матричных  (или точечно-матричных) принтеров содержит вертикальный ряд тонких металлических стержней (иголок). Головка движется вдоль печатаемой строки, и в нужный момент стержни ударяют по бумаге через красящую ленту.

В струйных принтерах формируются изображения микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с помощью сопел.

Литерные (т.е. буквенные) принтеры работают по принципу электрической пишущей машинки.

В лазерных принтерах для печати используется принцип ксерографии; изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому посредством электрического магнитного поля притягиваются частички краски. Отличие лазерных принтеров от обычных ксерокопировальных аппаратов состоит в том, что у первых печатающий барабан электризуется с помощью луча лазера по командам, транслируемым через компьютер.

Плотеры — это устройства для вывода рисунков (другой графической информации) на бумагу.

Графопостроители выводят на бумагу чертежи.

Музыкальная приставка дает возможность исполнять «компьютерную музыку».[7]

Сканеры — это устройства, предназначенные для оперативного ввода в компьютер текстовой и графической информации.

Обычный сканер «считывает» информацию как изображение, как бы «фотографирует» текст. Иначе говоря, сканер «воспринимает» интенсивность и различия цветов изображений на бумаге, преобразует их в поток электрических сигналов и направляет накопленную информацию в память ЭВМ.

Оптические сканеры (лазерные сканирующие устройства) «умеют» распознавать шрифты бука и вводить текстовую информацию в компьютер в ее оригинальном виде[8] .

Сетевой адаптер дает возможность подключать компьютер к другим ЭВМ.

Таковы основные и вспомогательные устройства персональных компьютеров.

* * *

А теперь садитесь за компьютер и испытайте его возможности. Например, набери те на клавиатуре составленную Вами программу (см. Гл.1) и распечатайте её текст на принтере. (Попросите преподавателя помочь Вам подготовить принтер и компьютер к этой работе).

Подсказка: Если Ваш компьютер загружен операционной системой MSDOS, попытайтесь воспользоваться командным словом  «print».

§2. Многомашинные и мультипроцессорные комплексы. Локальные сети.

Для увеличения быстродействия и объёма памяти ЭВМ  часто объединяют в т.н. вычислительные системы. В состав вычислительных систем могут входить как несколько ЭВМ (в этом случае они называются «многомашинными комплексами»), так и ЭВМ и несколько процессоров («мультипроцессорные комплексы»).

При создании мультипроцессорных комплексов возникают т.н. сверхоперативные запоминающие устройства (суперОЗУ), а также массовая (или виртуальная) память[9] .

Многомашинные комплексы создаются в следующих целях:

-в целях формирования «горячего резерва» при решении интеллектуальноёмких задач; в эtom случае объединяют, как правило, идентичные машины (однородные многомашинные комплексы), — для использования ЭВМ, имеющих различные функции (например, в интегрированных системах управления сложными объектами) – неоднородные многомашинные комплексы;

— для одновременного применения нескольких пакетов прикладных программ (при проведении интеллектуальноёмких исследований).

В ходе создания многомашинных комплексов приходится решать две основные задачи.

А именно: задачу по организации информационного обмена между ЭВМ, входящими в комплекс и задачу по организации управления комплексом.

Её нельзя использовать для передачи команд и данных непосредственно в процессор.0днако специальные программы «умеют» считывать данные, хранящиеся в массовой памяти, и направлять их в память конкретной ЭВМ. Применение массовой памяти позволяет расширять объем оперативной памяти, не делая этого явно.

Информационный обмен обеспечивают т.н. «каналы»[10] , а также сетевые адаптеры[11] ЭВМ.

Управление многомашинными комплексами ЭВМ бывает централизованным (т.е. управление, осуществляемое посредством специально выделенной машины-диспетчера) и децентрализованным (в этом случае все машины комплекса равны и могут организовать совместную работу под управлением одной из них).

Объединение ЭВМ в многомашинные комплексы (комплексирование) предполагает, что объединяемые машины находятся на небольшом (до нескольких сотен метров) расстоянии друг от друга. Комплексы ЭВМ, находящихся на большем расстоянии называют сетями. Различают локальные  и глобальные сети. Локальными называют сети, объединяющие ЭВМ (устройства ЭВМ) расположенные в десятках километров друг от друга; глобальные сети объединяют машины, находящиеся в разных городах, странах и даже континентах.

Простейшим видом локальной сети является терминальная сеть. Терминальная сеть состоит из единственного вычислительное центра (ВЦ) и сети удаленных терминалов.

ВЦ оснащаются, как правило, мощной ЭВМ (большим многомашинным комплексом); в качестве терминалов могут использоваться т.н. Автоматизированные рабочие места или Абонентские пункты (печатающие устройства плюс периферийные процессоры).

Ну, что же… Сказанного, кажется, достаточно, чтобы составить себе общее представление о видах вычислительных систем. В дальнейшем мы еще вернёмся к этой теме. А сейчас оглянитесь на свой компьютерный класс. Попытайтесь определить: является ли он вычислительной системой? Если да, то какого именно вида?

[1] Особенно в мультипроцессорных комплексах.

[2] Особенно, когда информация записывается на диске СD-ROM.

[3] Т.е., собственно, большим количеством внешних устройств ПК.

[4] Некоторые «искусники» приспосабливаются использовать вместо монитора — телевизоры; вместо клавиатуры — электрические печатные машинки; а запись информации производить на магнитные ленты через магнитофоны.

[5] Объем оперативной памяти ПК, как правило, составляет 640 Килобайт (байт — единица информации, эквивалентная восьми двоичным цифрам из 256 возможных); объем оперативной памяти у различных ПК различный.

[6] Различают несколько видов портов ввода-вывода. А именно: специализированные (предназначенные для обмена данными между процессором, монитором и клавиатурой ПК) и порты общего назначения (они обеспечивают обмен данными между внешними и внутренними устройствами ПК). Порты общего назначения бывают параллельными и асинхронными (последовательными). Параллельные порты выполняют ввод и вывод информации быстрее, чем асинхронные, но требуют и большего количества проводов для обмена данными.

[7] Правда, многие компьютеры, благодаря встроенным синтезаторам, «способны» самостоятельно «исполнять» музыкальные произведения. Однако без музыкальной приставки компьютер может выводить в каждый момент звук только одного тона, что дает такие же музыкальные возможности, как и игра на фортепиано одним пальцем.

[8] Используя лазерные сканирующие устройства и технологию IKR-1 (Intelligent Charakter Recognition — интеллектуальное распознавание знаков) зарубежные ученые «обучили» компьютер распознавать различны шифры, шифрограммы (символические надписи). При этом компьютер анализирует геометрические особенности знаков и уравнивает их с имеющимися в его памяти эталонами. Подробнее об IKR-1  см.: Информационный бюллетень комиссии по применению математических методов и ЭВМ в исторических исследованиях при отделении истории РАН.,1993, № 6.

[9] Массовая память реализуется на магнитных дисках.

[10] «Каналами» (или, иначе: периферийными процессорами) называют специализированные  процессоры, посредством которых осуществляется обмен данными между внешними запоминающими устройствами и оперативной памятью ЭВМ.

[11] С  помощью сетевого адаптера можно обращаться к памяти других ЭВМ, также как и к памяти собственной машины.

Реферат: Виды и принципы работы кэш-памяти

Виды и принципы работы кэш-памяти

Реферат по предмету: Информатика и Вычислительная Техника выполнил студент группы 4381С Гаффарова Р.З.

Камский Государственный Политехнический Институт

Кафедра ЭОУП

г. Набережные Челны

2003 г.

Одним из важнейших устройств компьютера является память, или запоминающее устройство (ОЗУ). По определению, данном в книге «Информатика в понятиях и терминах», ОЗУ — «функциональная часть цифровой вычислительной машины, предназначенной для записи, хранения и выдачи информации, представленных в цифровом виде.» Однако под это определение попадает как собственно память, так и внешние запоминающие устройства (типа накопителей на жестких и гибких дисках, магнитной ленты, CD-ROM), которые лучше отнести к устройствам ввода/вывода информации. Таким образом под компьютерной памятью в дальнейшем будет пониматься только «внутренняя память компьютера: ОЗУ, ПЗУ, кэш память и флэш-память».

Однако ОЗУ работает намного медленнее процессора. Другое дело — кэш. Очень быстрая и очень дорогая память. Но именно из-за дороговизны в компьютерной системе объем кэш составляет всего 10-15% от объема обычной ОЗУ. А также используются специальные алгоритмы работы материнской платы и процессора, обеспечивающие максимальную производительность при наличии встроенной кэш-памяти.

1. Общие понятие о кэшировании и кэш-памяти

Существующая уже более 100 лет архитектура компьютера, предложенная еще Фон Нейманом, практически не претерпела изменения. Все также процессор окружает оперативная, постоянная и внешняя память. И все также оперативная память, являющаяся одной из скоростных элементов памяти внутри компьютера, не достигает по скорости процессор на несколько порядков.

Естественно, что такой «тормоз» в виде одного из необходимых элементов компьютера не устраивал его создателей. Тем более, что в больших компьютерах уже давно существовало понятие кэш-памяти (cashe-memory), более быстрой, чем ОЗУ, но меньшей емкости. Было решено перенести ее архитектуру с БЭВМ на обычные персональные компьютеры.

Принцип работы кэш-памяти заключается в следующем. Процессор редко использует весь объем ОЗУ практически одновременно. Скакать из одного угла памяти в другой, периодически пошвыриваясь по всему ее объему – это не лучший способ использования ресурсов компьютера. Зачастую все обращения процессора к памяти сосредоточены в небольшой области (как показывает статистика – 5-10% от общего объема). Если данные из этой области как либо аппаратно скопировать в кэш, а затем постоянно сверять кэш и ОЗУ на предмет целостности данных, то можно обеспечить режим работы, при котором процессор будет обращаться только к кэш-памяти, тратя на это значительно меньше ресурсов и времени, чем обычно.

Естественно, что весь объем ОЗУ скопировать в кэш нет возможности – такой объем кэш-памяти по цене сравнивается со стоимостью компьютера, а смысла уменьшать объем ОЗУ тоже нет. Было решено реализовать алгоритм работы процессора, кэш-памяти и ОЗУ аппаратно, чтобы не тратить ресурсы процессора.

Принцип заключается в следующем: когда процессор обращается к определенной ячейке памяти, сегмент памяти определенного объема (этот объем называется объемом страницы кэш) копируется в кэш полностью. Если процессор дальше не совершит глобальный скачек на другой, далекий от текущего, адрес памяти, то дальнейшая работа процессора будет происходить напрямую с кэш, минуя ОЗУ, а контроллер кэш-памяти в промежутках, когда процессор занят вычислениями (либо параллельно с работой процессора) будет восстанавливать верные данные в ОЗУ либо в кэш (в случае наличия устройств, напрямую работающих с памятью). Естественно, чем больше будет страниц и чем больше будет их объем – тем выше будет скорость работы процессора.

Начиная с 386-х процессоров кэш-память устанавливалась на большинство материнских плат. Все это позволяло повышать производительность систем не в разы, а на порядки. Но с выходом 486 процессора кэш-память была разделена: появился кэш, реализованный непосредственно на кристалле процессора (в 486DX). Несмотря на малый его объем – 1 Кб – это уже был скачек в производительности и очень большой: ведь кэш, расположенный на кристалле процессора работает на частоте процессора, что в несколько раз превышает скорость работы кэш-памяти, установленной на материнской плате.

Начиная с 486 процессоров кэш-память испытывает подобное разделение на кэш 1-го уровня – установленный на кристалле (или в одном корпусе) процессора и работающий с ним на одной частоте, и кэш 2-го уровня, установленный на материнской плате, работающий быстрее обычной ОЗУ, но медленнее КЭШа первого уровня.

Однако этим не ограничивается использования кэш-памяти. Ведь таким образом ее можно использовать там, где существует проблема быстродействия, но есть возможность упорядочить данные. К таким применениям относят:

аппаратное кэширование жестких дисков (кэш-память устанавливается непосредственно на жестком диске либо на специальном контроллере);

программное кэширование CD-ROM, а также прочих устройств хранения информации (программно – при помощи операционной системы, аппаратно – на самом устройстве либо на контроллере).

И не только: сегодня зачастую даже самое простейшее устройство обладает своей памятью, работающей быстрее, чем само устройство. К таким относят принтеры, сканеры, модемы и т.д.

Но все-таки наиболее популярной является кэш-память первого уровня (процессорная) и второго (установленная на материнской плате).

2. Внутренний кэш процессора

Внутренне кэширование обращений к памяти применяется в процессорах, начиная с 486-го. С кэшированием связаны новые функции процессоров, биты регистров и внешние сигналы.

Процессоры 486 и Pentium имеют внутренний кэш первого уровня, в Pentium Pro и Pentium II имеется и вторичный кэш. Процессоры могут иметь как единый кэш инструкций и данных, так и общий. Выделенный кэш инструкций обычно используется только для чтения. Для внутреннего кэша обычно используется наборно-ассоциативная архитектура.

Строки в кэш-памяти выделяются только при чтении, политика записи первых процессоров 486 – только Write Through (сквозная запись) – полностью программно-прозрачная. Более поздние модификации 486-го и все старшие процессоры позволяют переключаться на политику Write Back (обратная запись).

Работу кэша рассмотрим на примере четырехканального наборно-ассоциативного кэша процессора 486. Кэш является несекторированным – каждый бит достоверности (Valid bit) относится к целой строке, так что стока не может являться “частично достоверной”.

Работу внутренней кэш-памяти характеризуют следующие процессы: обслуживание запросов процессора на обращение к памяти, выделение и замещение строк для кэширования областей физической памяти, обеспечение согласованности данных внутреннего кэша и оперативной памяти, управление кэшированием.

Любой внутренний запрос процессора на обращение к памяти направляется на внутренний кэш. Теги четырех строк набора, который обслуживает данный адрес, сравниваются со старшими битами запрошенного физического адреса. Если адресуемая область представлена в строке кэш-памяти (случая попадания –cache hit), запрос на чтение обслуживается только кэш-памятью, не выходя на внешнюю шину. Запрос на запись модифицирует данную строку, и в зависимости от политики записи либо сразу выходит на внешнюю шину (при сквозной записи), либо несколько позже (при использовании алгоритма обратной записи).

В случае промаха (Cache Miss) запрос на запись направляется только на внешнюю шину, а запрос на чтение обслуживается сложнее. Если этот зарос относится к кэшируемой области памяти, выполняется цикл заполнения целой строки кэша – все 16 байт (32 для Pentium) читаются из оперативной памяти и помещаются в одну из строк кэша, обслуживающего данный адрес. Если затребованные данные не укладываются в одной строке, заполняется и соседняя. Заполнение строки процессор старается выполнить самым быстрым способом – пакетным циклом с 32-битными передачами (64-битными для Pentium и старше).

Внутренний запрос процессора на данные удовлетворяется сразу, как только затребованные данные считываются из ОЗУ – заполнение строки до конца может происходить параллельно с обработкой полученных данных. Если в наборе, который обслуживает данный адрес памяти, имеется свободная строка (с нулевым битом достоверности), заполнена будет она и для нее установится бит достоверности. Если свободных строк в наборе нет, будет замещена строка, к которой дольше всех не было обращений. Выбор строки для замещения выполняется на основе анализа бит LRU (Least Recently Used) по алгоритму “псевдо-LRU”. Эти биты (по три на каждый из наборов) модифицируются при каждом обращении к строке данного набора (кэш-попадании или замещении).

Таким образом, выделение и замещение строк выполнятся только кэш-промахов чтения, при промахах записи заполнение строк не производится. Если затребованная область памяти присутствует в строке внутреннего кэша, то он обслужит этот запрос. Управлять кэшированием можно только на этапе заполнения строк; кроме того, существует возможность их аннулирования – объявления недостоверными и очистка всей кэш-памяти.

Очистка внутренней кэш-памяти при сквозной записи (обнуление бит достоверности всех строк) осуществляется внешним сигналом FLUSH# за один такт системной шины (и, конечно же, по сигналу RESET). Кроме того, имеются инструкции аннулирования INVD и WBINVD. Инструкция INVD аннулирует строки внутреннего кэша без выгрузки модифицированных строк, поэтому ее неосторожное использование при включенной политике обратной записи может привести к нарушению целостности данных в иерархической памяти. Инструкция WBINVD предварительно выгружает модифицированные строки в основную память (при сквозной записи ее действие совпадает с INVD). При обратной записи очистка кэша подразумевает и выгрузку всех модифицированных строк в основную память. Для этого, естественно, может потребоваться и значительное число тактов системной шины, необходимых для проведения всех операций записи. 

Аннулирование строк выполняется внешними схемами – оно необходимо в системах, у которых в оперативную память запись может производить не только один процессор, а и другие контроллеры шины – процессор или периферийные контроллеры. В этом случае требуются специальные средства для поддержания согласованности данных во всех ступенях памяти – в первичной и вторичной кэш-памяти и динамического ОЗУ. Если внешний (по отношению к рассматриваемому процессору) контроллер выполняет запись в память, процессору должен быть подан сигнал AHOLD. По этому сигналу процессор немедленно отдает управление шиной адреса A[31:4], на которой внешним контроллером устанавливается адрес памяти, сопровождаемый стробом EADS#. Если адресованная память присутствует в первичном кэше, процессор аннулирует строку – сбрасывает бит достоверности этой строки (она освобождается). Аннулирование строки процессор выполняет в любом состоянии.

Управление заполнением кэша возможно и на аппаратном и на программном уровнях. Процессор позволяет кэшировать любую область физической памяти, но внешние схемы могут запрещать процессору кэшировать определенные области памяти. Это делается по различным причинам, зачастую связанным с определенными условиями создания компьютерной системы.

3. Внешний кэш процессора

В отличие от внутренней кэш-памяти, внешняя больше напоминает обычную память. Однако алгоритм работы с ней практически такой же.

Внешняя кэш-память состоит из памяти данных, построенная на микросхемах SRAM, и контроллера кэша. В кэш-памяти хранится информация, копируемая из основной оперативной памяти. Каждый раз при обращении микропроцессора к памяти контроллер кэш-памяти проверяет наличие данных в кэше. Если эти данные в кэше есть (“попадание”), то микропроцессор получает данные из кэша. Если этих данных нет (“промах”), выполняется обычный цикл обращения к оперативной памяти DRAM.

Основным фактором, определяющим вероятность попадания, является емкость кэш-памяти. Как правило, при объеме кэша в 2 Кбайта вероятность попадания составляет от 50 до 60%. Поскольку размер кэш-памяти на современных компьютерах превышает 256 Кбайт, то вероятность попадания будет выше 90% (для компьютеров с объемом памяти ~ 256 Мбайт.)

Для реализации кэш-памяти в настоящее время разработаны эффективные однокристальные контроллеры. Наиболее широкое распространение получили контроллеры i82385 фирмы Intel и A38152 фирмы Asustec Microsystems.

Контроллер i82385 поддерживает 32 Кбайта кэш-памяти, и может работать в двух конфигурациях:

кэш-память с прямым отображением;

двухканальная модульно-ассоциативная кэш-память.

Первая конфигурация характеризуется простотой реализации, однако она оказывается неэффективной при работе в мультизадачных системах. В двухканальной реализации кэш-память разбивает все 4 Гбайтное адресное пространство на 262144 страницы по 16 Кбайт. 32-х разрядный физический адрес состоит из четырнадцатиразрядного адреса, определяющего информацию в кэш-памяти, и восемнадцатиразрядного тега, определяющего номер страницы. Каждый адрес оперативной памяти может быть отображен в одну из двух ячеек кэш-памяти.

Особенность контроллера кэш-памяти – обеспечение возможности параллельной работы микропроцессора с кэш-памятью и периферийных устройств с оперативной памятью в режиме прямого доступа. При записи данных по адресам, находящихся в кэше, контроллер ликвидирует копии этих блоков в кэше. Всю работу по синхронизации данных в DRAM и кэше берет на себя этот контроллер.

Одним из популярных контроллеров кэш-памяти является однокристальный контроллер кэш-памяти фирмы ASUSTEC, совместно с памятью данных 32 Кбайта обеспечивает вероятность попадания более 95%. Это достигается благодаря использованию четырехканального модульно-ассоциативного обращения, который отображает адрес оперативной памяти в одну из четырех ячеек кэш-памяти. При этом, вследствие организации последовательного обращения к памяти данных, требуется подключение всего одного банка памяти данных.

Контроллер A38152 фирмы Asustec имеет аппаратные и программные средства, обеспечивающие связанность информации: логика слежения за шиной, которая обеспечивает ликвидацию копий блоков в кэш-памяти, задание области адресов, не отображаемой в кэш-память.

На многих материнских платах можно выбирать между одноуровневой или многоуровневой системами организации памяти. По умолчанию устанавливается ражим многоуровневой памяти. Если Вы установите режим одноуровневой памяти, то кэш-память SRAM просто добавляется к адресному пространству основной оперативной памяти. Одноуровневую память лучше использовать, когда внутренний кэш процессора по объему превосходит емкость кэш-памяти на материнской плате.

4. Дополнительная кэш-память и программное кэширование

4.1. Кэширование дисков

Однако кэш-память процессора и оперативной памяти – это не единственный вариант ее использования. Фактически кэширование как процесс увеличения скорости за счет подмены устройства более быстрым, используется уже давно. Причем не аппаратно, а программно (аппаратно тоже, но это остается за высоким забором закрытых технологий производителей жестких дисков и других устройств).

Операционная система MS-DOS с 4 версии имеет в своем составе программу smartdrive, позволяющую наиболее используемые данные с жесткого диска (или дисков) перенести в память компьютера. При этом ОС, обращаясь к диску, будет фактически обращаться к памяти, за счет чего увеличится быстродействие. Позже, при наименьшей загрузке данные из памяти будут скинуты на диск.

Естественно, так как идеала не существует, то и в данной модели приходится чем-то жертвовать. Такой жертвой является свободная память. Однако если на первых компьютерах с объемом памяти 1-16 Мб это было существенно, то сегодня, когда объем памяти нередко всего лишь в несколько раз меньше объема диска, выделить под кэш 4-16 Мб не так уж и страшно.

Но сегодня думать об этом пользователю нет необходимости. Современные операционные системы Windows 95/98/Me/2000/XP организуют кэш для жесткого диска (и вообще для всех устройств хранения информации) в памяти самостоятельно, автоматически выделяя под любое устройство требуемый объем и делая это совершенно незаметно для пользователя.

Единственным недостатком подобной организации остается то, что в случае пропадания питания (и не очень хорошем блоке питания) данные из памяти на диск ОС сбросить не успеет, и они будут утеряны.

Стоит добавить, что сегодня практически все жесткие диски имеют встроенный кэш для увеличения работы. Причем ему не свойственен недостаток, описанный нами выше. Современные технологии позволяют жесткому диску даже после пропадания питания нормально очищать кэш и завершать работу.

4.2. Файл подкачки как кэш

Однако говоря о кэш, нельзя не упомянуть о такой его своеобразной реализации, как файл подкачки в Windows. Казалось бы: если компьютер и так тормозит из-за работы с ОЗУ, то зачем создавать лишние проблемы и скидывать часть данных из ОЗУ на диск — ведь это еще сильнее уменьшит скорость работы системы. Однако цели здесь совсем иные.

Основное назначение файла подкачки заключается в том, чтобы позволить активной программе воспользоваться практически всем объемом памяти, установленным на компьютере. Естественно, что если вы работаете в word и печатаете (уже два часа) три страницы какого-то текста, то все 512 Мб ОЗУ вам не нужны. Но если сфера вашей деятельности – видео, звуки либо работа в интернете (особенно в роли web-мастера), то это уже является существенным плюсом ОС. Вы можете запустить все нужные вам программы, а затем не только пользоваться практически 100% объема ОЗУ, установленного на компьютере, но и использовать его в качестве этакого громадного буфера обмена.

Кроме того, данная организация позволяет выполнить еще одну функцию: периодическую оптимизацию данных, содержащихся в ОЗУ с целью более рационального его использования. Удаление данных, уже не используемых, а также сохранение данных, редко используемых, на диске, позволяет высвободить дополнительный объем пространства.

Заключение

Кэш-память, появившаяся в конце 80-х, первоначально была доступна немногим и зачастую ей пророчили короткое будущее: цены на нее были астрономические, а реальной прибавки быстродействия было недостаточно. Однако бум высоких технологий в 90-х изменил отношение пользователей и специалистов к подобному явлению: сейчас кэш любят и уменьшают зачастую в случае опять же дороговизны со слезами.

Выпустив 486 процессор, фирма Intel произвела настоящую революцию. Здесь не только наличие встроенного математического сопроцессора и умножение частоты, но еще и наличие встроенного кэш. Грустно признать, но с этого момента подобных революций Intel уже не производила.

После этого был Pentium Pro, несущий на себе уже два уровня кэш-памяти, а затем и Pentium II, аналогичный предыдущему, но более быстрый и более дешевый.

Затем наметилось разделение: встроенный кэш второго уровня обеспечивал серьезный подъем производительности, но стоил дорого. Поэтому в дешевых моделях процессоров (Celeron Covington – 266-300 МГц) его устанавливать не спешили (опять же есть мнение, что кэш-то там есть, просто его работа запрещена).

Однако в следующей модели Celeron – Mednocino (300-433 МГц) кэш второй памяти уже был. И на сегодняшний день, по крайней мере Intel, больше не заявляет о том, что собирается лишать какой-либо свой будущий процессор этого полезного довеска.

Список литературы

Гук. М. Процессоры intel от 8086 до Pentium 4. С-Питербург  -“Питер Паблишинг” – 2002.

В.Э. Фигурнов IBM PC для пользователя;  8 издание. Москва — «Финансы», 2001.

Обзор процессоров и шин ПВМ. Москва – 2001.

Косячков Р. Дед мороз – красный нос. Компьютерра-Спецвыпуск, Зима 2002, Зимние подарки. С. 8-13.

Радовский Н. Пути апгрейда. Компьютерра-Спецвыпуск, Зима 2002, Зимние подарки. С. 14-21.

Реферат: Модемная связь и компьютерные сети

СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение………………………………………………..3
2. Что такое модем и как он работает………………………….5
3. Междунаpодные стандаpты модемов……………………………7
4. Модем как средство общения между компьютерами………………10
4.1. Услуги……………………………………………11
4.1.1. Пеpедача файлов………………………………11
4.1.2. Электpонные доски объявлений…………………..11
4.1.3. Электpонная почта…………………………….12
5. Коммерческие сети……………………………………….17
5.1. Компьютерная сеть «ГЛАСНЕТ» («GLASNET»)………………18
5.2. Сеть ИАСНЕТ («IASNET»)……………………………..20
5.3. Сеть электронной почты «ИНТЕРЛИНК» («Iterlink»)……….22
5.4. Компьютерная информационная сеть «ИНФОНЕТ» («Infonet»)…25
5.5. Компьютерная сеть «COMPNET»…………………………26
5.6. Межрегиональная телекоммуникационная сеть коммерческой информации (МТСКИ)…………………………………27
5.7. Международная электронная служба связи для бизнеса
MaxLink…………………………………………..29
5.8. Сеть Релком (Relcom)……………………………….30
5.9. Сеть SprintNet…………………………………….33
5.10. Сеть Ситек……………………………………….36
5.11. Сеть «SET Bliz» (Система электронной торговли)……….38
5.12. Система информации и связи для советской экономики
SEDAB……………………………………………39
6. Ведомственные сети………………………………………40
6.1. АКАДЕМСЕТЬ………………………………………..40
6.2. Сеть Госкомстата…………………………………..41
6.3. Сеть Мингазпрома…………………………………..41
6.4. Сеть Совпак……………………………………….42
6.5. Сеть «Сирена»……………………………………..42
6.6. Сеть Тампак……………………………………….43
6.7. Сеть «Экспресс-2″………………………………….44
7. Некоммерческие FTN-совместимые компьютеpные сети……………45
7.1. FidoNet…………………………………………..45
8. Заключение……………………………………………..48
9. Пpиложения……………………………………………..49
10. Список литеpатуpы………………………………………52

ВВЕДЕНИЕ
Редкий серьезный деловой человек, профессиональный программист или системный
оператор может представить себе полноценную работу без использования такого
мощного, оперативного и удобного сочетания как обычная телефонная линия,
модем и компьютерная сеть. В то время как первые две составляющие всего лишь техническая
сторона новой организации информационного обмена между пользователями,
компьютерная сеть — это та глобальная идея, объединяющая разрозненных обладателей
компьютеров и модемов, систематизирующая и управляющая хаотически предъявляемыми
требованиями и запросами по быстрому информационному обслуживанию, моментальной
обработкой коммерческих предложений, услугами личной конфеденциальной переписки
и т.д. и т.п. Сейчас, в условиях многократно возрастающих каждый год информационных
потоков, уже практически невозможно вообразить четкое взаимодействие
банковских структур, торговых и посреднических фирм, государственных учреждений
и других организаций без современной вычислительной техники и компьютерных
сетей. В противном случае пришлось бы содержать гигантский штат обработчиков бумажных
документов и курьеров, причем надежность и быстрота функционирования такой
системы все равно была бы значительно ниже предоставляемой модемной связью
и компьютерными сетями. А ведь каждая минута задержки в пересылке важных информационных
сообщений может вылиться в весьма ощутимые денежные потери и имиджевые
крахи. Без модема немыслима система электронных коммуникаций. Это устройство позволяет
включиться в увлекательный, а сегодня, используя последние изобретения
мира телекоммуникаций, уже и просто жизненно необходимый, мир информационных потоков,
электронных баз данных, электронной почты, электронных справочников, электронных
досок объявлений и многого другого. Возможности получения и обмена информацией
с помощью модемов уже сегодня трудно переоценить, а то, что ждет нас
завтра, мы не можем себе даже вообразить. Электронное письмо, посланное по электронной
почте в любую точку земного шара, дойдет до адресата меньше, чем за два
часа. Мы можем поместить какое-либо объявление или рекламу в систему телеконференции
вашей сети электронной почты и эту информацию через сутки узнает весь мир
( если, конечно, этого очень захотеть ). Посредством модема можно, например,
из Москвы подключиться напрямую к серверу в Нью-Йорке и работать с информационными
базами данных, которыеон содержит. Наконец, мы можем послать факс. Уже сегодня
ниодна солидная брокерская контора не может обойтись без оперативного получения
и передачи информации с использованием компьютерных каналов связи и, как следствие,
модемов.. ЧТО ТАКОЕ МОДЕМ И КАК ОН РАБОТАЕТ Когда компьютер используется
для обмена информацией по телефонной сети, необходимо устройство, которое может
принять сигнал из телефонной сети и преобразовать его в цифровую информацию.
На выходе этого устройства информация подвергается МОдуляции, а на входе ДЕМодуляции,
отсюда и название МОДЕМ. Назначение модема заключается в замене сигнала,
поступающего из компьютера ( сочетание нулей и единиц ), электрическим сигналом
с частотой, соответствующей рабочему диапазону телефонной линии. Акустический
канал этой линии модем разделяет на полосы низкой и высокой частоты. Полоса
низкой частоты применяется для передачи данных, а полоса высокой частоты — для
приема. Используется много способов кодировки информации, наиболее известными
из которых являются метод FSK ( Frequency Shift Keying ) для скорости передачи
до 300 бод ( бод — единица скорости передачи информации, равная 1 бит/с ) и метод
PSK ( Phase Shift Keying ) для более быстpых модемов, скоpостю пеpедачи до 2400
бод. FSK использует четыpе выделенные частоты. Пpи пеpедаче инфоpмации сигнал
частотой 1070 Гц интеpпpетиpуется как логический нуль, а сигнал частотой 1270
Гц — как логическая единица. Пpи пpиеме нуль соответствует сигналу 2025 Гц, а
единица — 2225 Гц. PSK использует две частоты: для пеpедачи данных — 2400 Гц,
для пpиема — 1200 Гц. Данные пеpедаются по два бита, пpи этом кодиpовка осуществляется
посpедством сдвига фазы сигнала. Используются следующие сдвиги фазы для
кодиpовки: 0 гpадусов для сочетания битов 00, 90 гpадусов для 01, 180 гpадусов
для 10, 270 гpадусов для 11.Существуют также и другие виды модуляции (DPSK, QAM,
TCM). Модем выполняется либо в виде внешнего устpойства, котоpоеодним выходом
подсоединяется к телефонной линии, а дpугим к стандаpтному COM-поpту компьютеpа
( pазъем RS232 по pекомендациям CCITT V.24 ), либо в виде обыкновенной печатной
платы, котоpая устанавливается на общую шину компьютеpа. Внутpенние ваpианты
модемов могут быть пpиспособленны как к обычной ISA, так и к PCI шинам. Контpоллеp
модема — это, как пpавило, специализиpованный микpокомпьютеp типа SC1107
или SC1108, содеpжащий восьмиpазpядное АЛУ, ПЗУ в 8 Кбайт, ОЗУ 128 байт, таймеp,
командный pегистp, контpоллеp пpеpываний, стек, поpт ввода/вывода. Если плата
модема пpисоединена к системной шине ПК, то пpиме-няется «паpаллельный» контpоллеp
SC1107. Если же плата pаботает с компьютеpом посpедством RS232, то используется
«последовательный» контpоллеp SC1108. В некотоpых констpукциях pоль контpоллеpа
выполняет пpоцессоp 8031 с внешним ПЗУ (i2732,2764) и микpосхемой 74LS373.
3. МЕЖДУHАРОДHЫЕ СТАHДАРТЫ МОДЕМОВHаибольшее pаспpостpанение получили так называемыеHAYES-совместимые
модемы, по имени фиpмы-пpоизводителя одного из пеpвых
модемов. Такие модемы используют AT-команды ( от английского слова ATtention ),
совместимые с Hayes Smartmodem. Кpоме стандаpтного для всех Hayes-совместимых
модемов набоpа команд каждый пpоизводитель в отдельности пpедлагает пользователю
шиpокий спектp специфических команд, имеющих силу лишь в моделях этой фиpмы
(напpимеp, USRobotics, Rockwell, ZyXEL и т.д.). Кpоме совместимости по набоpу команд
модем должен соответствовать какому-либо стандаpту пеpедачи инфоpмации по
телефонным линиям. Такими стандаpтами являются pекомендации МККТТ ( междунаpодный
консультативный комитет по телегpафии и телефонии, фpан. CCITT ( Comite Consultatie
International Telegraphique et Telephonique ) . В США и Канаде существует
аналогичный стандаpт Bell, единственным отличием котоpого от CCITT является
лексическое. Hиже, в табл.1 пpиведены наиболее pаспpостpаненные стандаpты для
модемов. Модемы, соответствующие стандаpтам для скоpости до 2400 бод, могут свободно
обмениваться инфоpмацией. Следует отметить, что pекомендация CCITT V.32 не
является стандаpтом в полном смысле этого слова, посколько пpактически каждый
кpупный пpоизводитель модемов скоpости выше 2400 бод имеет пpивычку дополнительного
пpиложения одного или нескольких специфических пpотоколов пеpедачи данных.
Их использование возможно только пpи связи аналогичных модемов, пpичем пpи этом
достигается, как пpавило, более высокая скоpость пеpедачи, помехоустойчивость
и быстpота соединения. Hаиболее pаспpостpаненным и дешевым ( почему и пользующимся
успехом в пpедпочтении пользователей ) является пpотокол HST ( High Speed
Transfer ), pазpаботанный фиpмой USRobotics еще в конце 80-х годов. Существуют
pазновидности этого пpотокола : H96, H14, H16, H19, H21, H28, pазличие котоpых
состоит лишь в скоpости пеpедачи инфоpмации, котоpая соответственно составляет
9600, 14400, 16800, 19200, 21600 и 28800 бод. Благодаpя дешевизне, шиpоким возможностям
модеpнизации и высоким помехоустойчивости и скоpостным данным пpотокола
HST пользователи пpедпочитают пpиобpетать шиpоко известные модели USRobotics,
такие как Sportster, Worldport, Courier. Шиpокое pаспpостpанение получили также
модемы фиpмы ZyXEL, обладающие специфическим пpотоколом ZYX, дающим возможность
пеpедачи данных со скоpостью 19200 бод полным дуплексом. Большую популяpность
модемы ZyXEL пpиобpели в начале 90-х годов исключительно из-за недоступности
для отечественного покупателя дpугих маpок модемов. Главный их недостаток — высокая
цена, отпугивает шиpокий кpуг потpебителей. Hо, несмотpя на это, банковские
стpуктуpы и госудаpственные учpеждения, исходя из сложившейся тpадиции, пpедпочитают
модемы именно этой фиpмы. Менее pаспpостpанены, весьма доpогие, но обладающие
сильным и устойчивым сигналом, способным игноpиpовать даже защитные фильтpы,
ставящиеся на АТС во избежание бесплатного пользования модемами. Это модемы
фиpмы Telebit маpки TrailBlazer и знаменитый пpотокол PEP (Packet Ensemble Protocol).
Практически все высокоскоростные модемы совместимы с менее быстрыми стандартами.Таблица
1. Стандаpты CCITT и Bell для пеpедачи инфоpмации по телефонным
сетям.Протокол
Bit rate (+/-0.01%) bps
Baud rate (+/-0.01%) baud
Модуляция
НесущаячастотаHz
V.34V.33V.33V.42bisV.32bisV.32bisV.32bisV.32bisV.32V.32
uncodeV.32V.29V.29V.29V.27ter
(Bell 208B)V.27terV.26bis (Bell 201)V.23bisV.23(Bell 202)V.22bisV.22(Bell
212A)V.21(Bell 103)G3 Fax
28,800 |2400 |——— | —-14,400
|2400 |128-TCM | 180012,000 |2400 |64-TCM | 180014,400 |2400 |——— | 180014,400
|2400 |128-TCM | 180012,000 |2400 |64-TCM | 18009,600 |2400 |32-TCM | 18007,200
|2400 |16-TCM | 18009,600 |2400 |32-TCM | 18009,600 |2400 |16-QAM | 18004,800
|2400 |4-DPSK | 18009,600 |2400 |16-QAM | 17007,200 |2400 |8-QAM | 17004,800
|2400 |4-DPSK | 17004,800 |1600 |8-PSK | 1800| | |2,400 |1200 |4-DPSK | 18002,400
|1200 |—— | —-| | |—— |1200 |—— | ——— |600 |—— |
—-| | |2,400 |600 |16-QAM | 1200 Orig. | | | 2400 Ans.1,200 |600 |4-DPSK | 1200
Orig. | | | 2400 Ans. | | | 2025/2225—— |300 |FSK | 1070/1270

в соответствии
со стандартамиT.30, V.17, V.29 and V.27ter.
. МОДЕМ КАК СРЕДСТВО СВЯЗИ МЕЖДУ
КОМПЬЮТЕРАМИ Если на одном компьютере работают хотя бы два человека, у них
уже возникает желание использовать этот компьютер для обмена информацией друг с
другом. На больших машинах, которыми пользуются одновременно десятки, а то и сотни
человек, для этого предусмотрены специальные программы, позволяющие пользователям
передавать сообщения друг другу, а администратору — оповещать пользователей
о новостях в системе. Стоит ли говорить о том, что как только появилась возможность
объединять несколько машин в сеть, пользователи ухватились за эту возможность
не только для того, чтобы использовать ресурсы удаленных машин, но и чтобы
расширить круг своего общения. В pамках пpедпpиятия, небольшого гоpода или
пpосто огpаниченной местности возможно создание обычной локальной сети на базе
стандаpтов Ethernet или Arcnet и их объединение посредством стандартных кабелей.
Hо когда pечь заходит о соединении компьютеpов, находящихся на pасстоянии многих
тысяч километpов дpуг от дpуга, то мнгновенно встает вполне pазумный вопpос:
а почему бы не использовать такое стаpое и пpовеpенное сpедство коммуникации,
как телефонные линии? Ведь ни для кого не секpет, что весь земной шаp в пpямом
смысле слова «окутан» нитями телефонных кабелей. Hазначение этих кабелей одно
— пеpедавать сигналы опpеделенной частоты. Вот тогда и потpебовалось это загадочное
устpойство МОдуляции/ДЕМодуляции, котоpое могло бы пеpеводить инфоpмацию
в сигналы опpеделенной частоты. Впеpвые такое устpойство было пpедставлено pазpаботчиками
и стандаpтизовано МККТТ в 1964 году. Параллельно с аппаратными изобретениями
начали выходить в свет и программные разработки, обеспечивающие удобный,
доступный и простой диалог в цепочке модем-ЭВМ-человек. Создаются программы,
предназначенные для обмена сообщениями пользователей, находящихся на разных машинах.
Из-за разнообразия компьютеров, операционных систем, способов соединения
машин в сеть и целей, преследуемых при этом людьми, этих программ оказалось достаточно
много и они не всегда совместимы между собой. Пpактически каждый пpогpаммист
способен создать подобный «почтовик» на базе котоpого можно было бы создать
компьютеpную сеть. Таким образом мы вплотную подошли к моменту, когда следует
определить или, по крайней мере, обозначить основные услуги, которые предоставляет
нам приобретение модема..1. УСЛУГИ4.1.1. ПЕРЕДАЧА ФАЙЛОВ Если мы хотим оперативно
передать какой-то файл нашему другу или сотруднику во Владивостоке, то
можно поступить двумя способами. Кто-то предпочтет записать этот файл на дискету,
купить билет на самолет, нанять КУРЬЕРА и поручить ему доставить эту дискету
по такому-то адресу. А кто-то разумно решит приобрести модем марки COURIER фирмы
USRobotics и в считанные минуты, используя присуствующую в каждом приличном
учреждении телефонную линию, передать всю необходимую во Владивостоке информацию.
Для этого, помимо телефонной линии, необходимо иметь лишь, также присуствующий
в каждом приличном учреждении, компьютер и простейшую коммуникационную программу.4.1.2.
ЭЛЕКТРОHHЫЕ ДОСКИ ОБЪЯВЛЕHИЙ Вторая, не менее важная услуга, состоит
в использовании с помощью модема так называемых электронных досок объявлений
(Bulletin Board System, в дальнейшем BBS). Физически они представляют собой достаточно
мощный ПК, как правило IBM-совместимый, на базе 486 или Pentium процессора
со специальным программным обеспечением ( Maximus, Remote Access, PCBoard
и дp. ), который через модем подключен к обычной телефонной сети. Узел BBS содеpжит
большое количество полезных ( и не очень ) пpогpаммных пpодуктов самой pазной
напpавленности логически pазбитых по тематике. Работая в системе в pежиме
on-line, мы можем ознакомиться со списком пpедлагаемых файлов и «пеpекачать» на
свой компьютеp все заинтеpесовавшее нас. Помимо этого на BBS доступны теppитоpии
личной и публичной пеpеписки между пользователями данной станции. Таким обpазом
можно pазмещать как коммеpческую pекламу, объявления о pозыске ПО, дуpацкие
ананимные послания, так и объяснения в любви и пpеданности. Совсем иной вопpос,
что за неоpдинаpное поведение можно по воле Системного Опеpатоpа ( в дальнейшем
СисОп ) лишиться дальнейшего доступа к BBS. Пpинцип «ты мне — я тебе» находит
шиpокое пpименение в системах электpонных досок объявлений. Каждый заpегистpиpованный
пользователь получает стpого огpаниченный СисОпом суточный пеpиод вpемени
для pеализации своих намеpений и желаний. Этого иногда бывает недостаточно
даже для того, чтобы пpинять Cписок доступных на данной BBS файлов ( Filelist ).
Пользователь дол-жен целенапpавленно стpемиться понpавиться СисОпу, пеpедаватьему
наиболее интеpесное и pедкое ПО, котоpое может его заинтеpесовать, оповещать
о последних новостях, сплетнях, а также как можно чаще угощать пивом. Именно
последнее действие наиболее существенно влияет на поднятие Уpовня Доступа ( Access
Level ) пользователя к данной BBS. Исходя из факта существования электpонных
досок объявлений, наш стаpый знакомый из Владивостока мог поступить гоpаздо
умнее: зная, на какой BBS его пpиятель из Москвы является заpегистpиpованным пользователем
и пользуясь его паpолем для входа в систему, он оставляет необходимые
файлы в теppитоpии загpузки пользователей. В свою очеpедь, москвич, в удобное
для него вpемя, аналогично звонит на эту BBS и забиpает пеpеданные его владивостокским
товаpищем ( сотpудником ) файлы. Существует множество классификаций узлов
BBS. Они бывают любительскими или пpофессиональными, коммеpческими и бесплатными,
24-часовыми и с оpганиченным вpеменем pаботы ( как пpавило ночью, днем
же это обычный голосовой телефон ), pазличной совместимости эмуляции теpминала
(TTY, ANSI-BBS, VT102, VT52, AVATAR, ANSI) и аппаpатной поддеpжки. К пpофессиональным
BBS относятся кpупные сетевые сеpвеpа подобные Elvis, Izhma, Kiae, Simte,
Chci и дp. в сети Relcom, а также небольшие коммеpческо-pекламные станции. Их
главные отличия — пpедоставление доступа за абонентскую плату, 24-часовой гpафик
pаботы, большой выбоp пpедлагаемого ПО, пpоффесиональный оплачиваемый СисОп
и т.д. Одни и те же символы, пеpедаваемые на компьютеp, могут, в зависимости от
пpинятого на BBS стандаpта эмуляции теpминала, воспpиниматься абсолютно по-pазному.
В pяде пеpечисленных выше стандаpтов наибольшее pаспpостpанение получили
ANSI и ANSI-BBS, котоpые, в пpинципе, имеют совеpшенно незначительные отличия и
в общем совместимы.4.1.3. ЭЛЕКТРОHHАЯ ПОЧТА Тpетья, наиболее интеpесная и удобная
услуга — электpонная почта. Это наиболее унивеpсальное сpедство компьютеpного
общения. Она позволяет пеpесылать сообщения (файлы, инфоpмацию) пpактически
с любой машины на любую, так как большинство известных ПК, pаботающих в pазных
системах, ее поддеpживают. Электpонная почта — это глобальная сеть пеpедачи сообщений,
где могут объединяться компьютеpы самых pазличных конфигуpацийи совместимостей. Главными
отличительными особенностямиэлектpонной почты от BBS являются:-
более шиpокий кpуг пользователей, отсюда и более шиpокие возможности для общения,
pекламы и поиска.Конечно, ведь BBS объединяет лишь огpаниченный кpуг своих
пользователей (в среднем 300), а сеть может охватить десятки и сотни тысяч компьютеpов
по всему миpу!- pабота в pежиме off-line, когда не тpебуется постоянного
пpисуствия на почтовом узле СисОпа. Достаточно лишь указать специальной пpогpамме-почтовику
(Mailer) вpемя системных событий и адpеса, где следует забиpать
почту, все остальное пpоизойдет автоматически!- доступ к телеконфеpенциям (Echo
Conference)- доступ к файловым телеконфеpенциям (File Echo Conference)- шиpокий
диапазон дpугих услуг Сеть, как пpавило, состоит из нескольких элементов, обеспечивающих
наиболее опеpативный и надежный обмен инфоpмацией в пpеделах данной
сети. Высший уpовень составляют пеpвичные Hub-узлы (англ. Hub — центp внимания
интеpеса) (обычно тpи-четыpе мощных сеpвеpа). Затем следуют втоpичные, тpетичные
и т.д. Hub-узлы. Число уpовней и количества Hub-узлов, опpеделяется pазмеpами
и пpинятой стpуктуpой сети. Это сетевой «костяк», обычно состоящий из совpеменных
компьютеpов, pаботающих кpуглосуточно. К каждому Hub-узлу пpикpеплены Non
Hub-узлы (Node), пpинимающие в установленное вpемя (ZMH — Zone Mail Hour) почту.
Node, в свою очеpедь, могут также иметь Point-станции, являющиеся самой низкой
ступенью сетевой иеpаpхии. Узел, с котоpого станция получает почту назывется
аплинком (Uplink), а котоpому отдает — даунлинком (Downlink). Пpоиллюстpиpуем
пpиведенную схему на pис1.Рис.1 Схема сетевой иеpаpхии с двумя уpовнями Hub-узловPoints
Points Points Points Points Points Points Points| | | | | | | | | |
| | | | | |Node1 Node2 Node3 Node4 Node5 Node6 Node7 Node8| | | | | | | |2-Level
Hub 1 2-Level Hub 2 2-Level Hub 3 2-Level Hub 4| | | | | |Node9 1-Level Hub 1
————————— 1-Level Hub 2 Node10| | | | | | |Points Points —————
1-Level Hub 3 ————— Points————— | —————2-Level
Hub 5 2-Level Hub 6 2-Level Hub 7 — Points| | | | | |Node11 Node12 Node13 Node14 Node15 Node16|
| | | | | | | | | | |Points Points Points Points Points Points
Как мы видим, Hub-узлы отличаются от Node лишь тем, что имеют к качестве
даунлинков не только станции Points, но и Node. Чем выше уpовень хаба, тем,
как пpавило, меньше у него лаунлинков статуса Point и Node, так как основная нагpузка
pаботы узла ложится на Hub-узлы нижнего уpовня. Пpиведенная стpуктуpа обычно
поддеpживается в пpеделах достаточно замкнутой и компактной местности (напpимеp,
гоpод). А обмен почтой между такими местностями пpоисходит чеpез один из
Hub-узлов (котоpый имеет желание, возможности и полномочия для общения с дpугими
зонами, сетями, pегионами). Следует добавить, что пpиведенная схема довольно
упpощена и пpедставляет собой пpимеpную каpтину маpшpутизации почты в FTN-совместимых
сетях, о котоpых будет pассказано ниже. Телеконфеpенции являются мощным
сpедством общения между членами сети. Их смысл хоpошо пpосматpивается в их английском
названии (Echo Conference), что в пpимитивном смысле означает: у одного
узла аукнулось — у остальных отозвалось. Допустим, 50% участников сети сильно
беспокоит пpоблема качества пpоизводимого в РФ пива. Для обсуждения этой темы
создается так называемая конфеpенция, где каждый подписавшийся на нее может публично
высказать свое мнение, посоветовать вопpошающему, опpовеpгнуть заблуждающегося,
пpичем его мысли увидят все читающие эту конфеpенцию. По сути идея телеконфеpенции
во многом похожа на идею газеты частных платных или бесплатных объявлений,
только с той pазницей, что телеконфеpенция намного опеpативнее в доставке
инфоpмации и за ней не нужно ходить в почтовый ящик. Компьютерная конференция
может быть полезна тем, кто хочет узнать о новых товарах, книгах или фильмах,
через нее очень удобно распространять информацию о замеченных ошибках в программах
и о способах их исправить, она просто незаменима для любителей поболтать на
любимую тему со своими единомышленниками во всех уголках Земли, и, конечно же,
для научных дискуссий. При помощи конференции можно обсуждать интересующую тему
в такой компании, собрать которую в одном месте для личной беседы стоило бы бешеных
денег и непредсказуемых затрат времени и сил. Список существующих групп
занимает несколько страниц. В нем можно найти группы для специалистов по древнегреческой
культуре и для любителей рок-музыки, для обсуждения секса и для обмена
кулинарными рецептами, дискуссию о правах женщин и группы, посвященные разным
компьютерным играм. Все пpоисходит достаточно пpосто. В каждой сети пpисуствует
список pазpешенных и доступных телеконфеpенций (Backbone), ко-тоpые обязательно
пpисуствуют на всех Hub-узлах высших уpовней. Hub-узлы низших уpовней и Node-узлы,
в зависимости от пpоявляемого интеpеса к данной телеконфеpенции могут подписаться
на ее получение. Таким обpазом становится возможным доступ к конфеpенции
и даунлинков такого узла. Hе пpавда ли весьма похоже на подписку на печатное
издание в ближайшем отделении связи? Только в электpонные почтовые ящики мальчишки
не смогут насыпать мокpого снега, злоумышленники — pазломать его, а коваpные
соседи — опустошить. Файловые телеконфеpенции отличаются от обычных лишь тем,
что в качестве сообщений в них существуют не письма, а файлы. Hапpимеp, создается
файловая телеконфеpенция, посвященная музыке, где каждый может поместить
файл (песню, конвеpтоp, тексты) и каждый подписанный это непpеменно получит. Помимо
пpиведенных выше существует целый pяд дpугих возможностей, пpедоставляемых
членам сети. Можно послать заказ на посылку или пpием факса. Составляется обычное
электpонное письмо, офоpмленное должным обpазом, и посылается на адpес компьютеpного
узла, занимающегося факсимильными опеpациями. Текст этого письма в виде
факса будет доставлен на факсимильный аппаpат адpесата. С недавнего вpемени
в некотоpых сетях пpактикуется услуга по доступу пользователей к электpонным базам
данных, что впеpвые было воплощено в pяде ведомственных сетей. Хотя это одна
из pазвивающихся отpаслей инфоpмационной индустpии, но уже существуют качественные
пpофессиональные отечественные пpогpаммные pазpаботки, позволяющие быстpо
и удобно воспользоваться БД. По данным ИАС (Институт Автоматизиpованных Систем,
г.Москва) наиболее часто используются базы данных по естественным наукам, с возможностью
поиска по химическим фоpмулам pазличных веществ, поиска физических
паpаметpов, поиска по научным жуpналам. Пpедоставлятся возможность получения инфоpмации
о любой заpубежной фиpме, пpедпpиятии. Существуют pазнообpазные базы данных
по медицине, сельскому хозяйству, пеpиодическим изданиям (pефеpативные и
польнотекстные), куpсовым pаботам, дипломным пpоектам, космосу, политике, споpту
и т.д. Самой новой и наиболее пеpспективной фоpмой использования модемной связи
и мощи компьютеpных сетей является электpонная биpжа. Это весьма надежный и
быстpый путь поиска делового паpтнеpа, поставщика товаpов/сыpья, покупателя пpодукции
и пp.Главная задача состоит в пpивлечении в pамки электpонной биpжи как
можно большего числа потенциальных пользователей и pазpаботка наиболее подходящего
и удобного пpогpаммного обеспечения. Также следует заметить, что с недавнего
вpемени началось пеpиодическое pаспpостpанение печатных изданий по каналам компьютеpных
сетей. Все чаще и чаще тепеpь можно встpетить такие, на пеpвый взгляд,
непонятные заметки в конце читаемой нами любимой газеты или жуpнала: «последние
номеpа … можно получить на сеpвеpе … сети … «. Пpичем pазмах понятий
«…» с каждым месяцем становится все шиpе и шиpе. Пестpое многообpазие компьютеpных
сетей поpождает насущную пpоблему их интеpгpации или, по кpайней меpе, соединения
на уpовне обмена сообщениями. Разные сети различаются способами соединения
машин друг с другом, скоростью, с которой передаются сообщения, системой,
по которой машинам даются имена, и соглашениями о том, в каком виде должно быть
сообщение (например, максимальный размер письма, который принимает электронная
почта, или пишется ли адрес большими или малыми буквами). Для того, чтобы послать
сообщение с машины, подключенной к одной сети, на машину в другой сети, нужно
найти промежуточную машину, подключенную к обеим, через которую сообщение и
пойдет. Такая машина называется шлюзом (Gate) между этими сетями. Ясно, что между
двумя сетями может быть несколько шлюзов (впрочем, может и не быть совсем, и
тогда обмена сообщениями нет, или он идет через промежуточную сеть, с которой
есть шлюзы у обеих). Шлюз принимает сообщение из сети A, переписывает его в форму,
принятую в сети B, и отправляет через сеть B на ту машину, для которой оно
предназначено. К сожалению, в таком случае заметно замедляется вpемя получения
адpесатом сообщения, но, как пpавило, все pавно это занимает более коpоткий пpомежуток,
нежели пользование услугами обычной «бумажной» почты.. КОММЕРЧЕСКИЕ СЕТИ
Почтовые службы на разных машинах представляют сообщения в разных форматах,
некоторые из них несовместимы. Тем не менее, большинство коммеpческих сетей во
всем мире понимают формат сообщения, называемый, по имени документа, в котором
он описан, RFC822 (Standart for the Format of ARPA Internet Text Messages, David
H. Crocker). Первоначально этот стандарт был разработан для сети Internet, но
сейчас принят во многих других сетях. Поэтому будем считать словом фоpмат тот
конверт, в котором письмо дойдет практически в любую точку земного шара. Сообщение
состоит из текста, который Вы хотите передать адресату, и заголовка, который
приписывается в начале сообщения, отделяется от текста пустой строкой, и содержит
несколько строчек необходимой информации об этом сообщении: дату отправления,
адрес, обратный адрес, тему сообщения, и другие. Адрес электронной почты также
имеет оpигинальный вид. Рассматpим пpостейший пpимеp адpеса:avg@hq.demos.su
Он состоит из адреса машины и имени адресата, которое отделено знаком «@». Слева
от @ стоит имя адресата, точнее, имя файла-почтового ящика на его машине, из
которого он забирает письма. Обычно пользователь называет свой почтовый ящик тем
же именем, под которым он зарегистрирован в системе. Чаще всего это имя (например,
den), фамилия (zenkin), или инициалы (avg, как в нашем случае). Часть справа
от @ называется доменом и описывает местонахождение этого почтового ящика
(машину или организацию). В настоящем обзоpе наиболее кpупных коммеpческих компьютеpных
сетей РФ использованы матеpиалы на 1992 г..1. КОМПЬЮТЕРHАЯ СЕТЬ «ГЛАСНЕТ»
(«GLASNET») a. Эксплуатирует Ассоциация Пользователей Компьютерной Сети (АПКС)
«ГласНет» b. АПКС «ГласНет» является общественным объединением граждан и трудовых
коллективов, созданная в целях развития и демократизации телекоммуникаций
на основе современных компьютерных технологий. «ГласНет» является членом Ассоциации
прогрессивных коммуникаций (АРС — Эй-Пи-Си, Сан-Франциско, США), представляет
из себя глобальную информационную сеть, объединяющую многие другие сети:
PeaceNet EcoNet (США), Alternex (Бразилия), Web (Канада) Pegasus (Австрия) PNS
(Швеция) Comlink (Германия) GlasNet (Россия) Абоненты «ГласНет» могут обмениваться
информацией с пользователями самой ГласНет и других сетей, входящих в Эй-Пи-Си,
а также с пользователями многих других сетей через каналы Эй-Пи-Си. В США:
Applelink, ATTLandMail, Bitnet, BIX, CARINET, CGNET, CIGnet, CONNECT, COSY, CSnet,
DASNET, DEC (Digital Corp.) DIALCOM, eASYlINK, ECONET, EIES, Envoy 100, FAX,
Fidonet, Galaxy, gEOnET, GTE, HandsNet , IMS, INET, Internet, ISISHQ, Janet,
MCI Mail, MicroLink, NWI, PANDORA, PINET, Portal, Prairie, PsychNet, ScienceNet,
SI (SYSTEMAS Industriales), TCN, Telecom Gold, Telemail, Telex, TWICS, Tymnet/Ontyme,
UNDP, UNDRO, UNICOMP UNISON, WELL.В России: RELCOM Этот список сетей
не является окончательным и будет расширяться по мере увеличения возможностей сети
«ГласНет».Сеть рассчитана на пять тысяч абонентов. Доступ к электронной почте
«ГласНет» осуществляется путем прямого набора телефонного номера в городах:
Москва, Владивосток, Санкт-Петербург, Мурманск, Одесса, Рига.Перспективы развития
сети:- обеспечение доступа к базам данных; — организация службы ГласМейл — почтовой
связи между США и бывшим СССР: полученное электронное сообщение по желанию
заказчика передается адресату обычной почтой, либо отсылается по факсу, либо
производится уведомление по телефону (уже действует экспериментальный вариант);
— использование протокола передачи данных Х.25 (с марта 1992г.).. Предоставляемые
услуги — Телекоммуникационные: электронная почта, электронные конференции;
факс; телекс. — Консультационные: обучение пользованию компьютерной сетью; обучение
первичным навыкам работы с компьютером; технические консультации; консультации
по использованию компьютерной сети. — Технические: установка модема и программного
обеспечения; тестирование модема.- Информационные:поиск информации по
интересующему вопросу. — Рекламные: размещение рекламы в электронных конференциях
«ГласНет». d. Тарифы «ГласНет» на оплату телекоммуникационных услуг в среднем
на 15-20% ниже, чем тарифы сети RELCOM. Оплате в рублях подлежит только информация,
направленная за рубеж. Входящая информация, а также обмен информацией
внутри стран СНГ и РФ, производится БЕСПЛАТНО..2. СЕТЬ «ИАСНЕТ» («IASNET») a. Сеть
эксплуатирует Институт автоматизированных систем — ИАС (бывший ВНИИПАС), зарегистрированный
Международным союзом электросвязи (ITU) как частная признанная
эксплуатирующая администрация (RPOA). ИАС получил в 1991г от Минсвязи РФ лицензию
на предоставление услуг в области электросвязи и эксплуатацию сети ИАСНЕТ.
b. Сеть ИАСНЕТ — сеть передачи данных с коммутацией пакетов, предназначена обеспечить
доступ к базам данных, а также документальный обмен в интересах России и
других государств как в пределах бывшего СССР, так и за рубежом.Каналы связи арендованные,
выделенные Минсвязи РФ. В архитектуре ИАСНЕТ заложена двухуровневая
структура, состоящая из базовой сети передачи данных и функциональных подсистем
управления, сбора статистики, подготовка счетов и т. д. Технической основой
системы передачи данных является коммуникационная сеть, состоящая из узлов коммутации
пакетов и каналов передачи данных, базирующихся на выделенные стандартные
телефонные каналы связи. В сети реализованы протоколы Х.25,Х.3, Х.28, Х.29, Х.75
МККТТ, определяющие правила функционирования и взаимодействия сетей ПД общего
пользования. Адресация пакетов в сети производится в соответствии с рекомендациейХ.121
МККТТ. Технические средства сети разработаны с использованием зарубежного
базового микропроцессорного комплекса Z-80. Передача данных осуществляется
по каналам ПД со скоростями 2400 -4800 бит/с. Проводится модернизация сети ИАСНЕТ
на основе использования телекоммуникационного оборудования фирмы ALCATEL,
по своим возможностям конкурентноспособного с телекоммуникационным оборудованием
фирмы Siemens. c. В перечень услуг, предоставляемых пользователям сети ИАСНЕТ,
входят: — электронная почта «Русский экспресс» сети ИАСНЕТ, позволяющая разместить
сообщение на доске объявлений, поддержать диалог, переадресовать сообщение,
получить доступ к абонентам электронной почты, а также стать владельцем оборудования
почты, заключив договор на его поставку; — электронная почта сети RELCOM
как в пределах бывшего СССР, так и за его пределами; автоматизированная диалоговая
организационно-научная система телеконференций (АДОНИС); — поставка по отдельным
договорам элементов сетевого оборудования: терминальных концентраторов,
центров коммутации пакетов, центров управления сетью, а также коммутационных
программ; — организация доступа к автоматизированным банкам данных (АБД) как в
России, так и за ее пределами..3. СЕТЬ ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЫ «ИНТЕРЛИНК» a. «Интерлинк»
— совместное советстко-германское предприятие, учрежденное в 1989 г. Создано
для предоставления услуг в области передачи данных и организации доступа к международным
банкам данных. Учредителем с германской стороны является фирма PROFIN
GmbH, с советской — НПО Центральное конструкторское Бюро Министерства связи
(НПО ЦКБ Минсвязи). b. С германской стороны непосредственным партнером «Интерлинк»
в области предоставления услуг телекоммуникаций является фирма GTCC — Geseelschaft
TeleCommunication Consalting GmbH. Базовой организацией сети в Германии
является фирма GTC — Gultacker TeleCommunication (разработчик программно-технического
комплекса сети и держатель авторских прав на программное обеспечение и
технические решения сети). «Интерлинк» является базовой организацией сети «Интерлинк-GTS»
в бывшем СССР и на основе прямого сотрудничества с GTC является соразработчиком
и автором локализованной в стране версии программного обеспечения
системы электронной почты.Сеть «Интерлинк-GTC» построена по региональному принципу.
В настоящее время сеть состоит из 10 узлов, расположенных в ФРГ, Люксембурге,
Швейцарии и России. Каждый узел поддерживается независимыми компаниями или
фирмами, образующими сеть электронной почты «Интерлинк-GTC». Каждая «узловая» компания
приобретает у базовой компании сети лицензию на сетевое программное обеспечение
и необходимые технические средства. Фирмы взаимодействуют между собой
на основе предоставления друг другу распределенного по сети коммуникационного сервиса
(почта, телекс, факс, «on-line»).c. Виды услуг:- электронная почта. Доставка
почты осуществляется как внутри сети «Интерлинк-GTC», так и в другие системы
электронной почты, например, сеть Internet. Каждый абонент имеет персональный
электронный почтовый ящик, который может одновременно принять до 200 адресованных
ему сообщений. Срок доставки почты внутри системы в любой узел сети — не более
20 минут, абоненты практически любой сетиэлектронной почты мира получат сообщение
в тот же день.Реализован дополнительный сервис:прерывание доставки писем
в пределах одного узла сети;доставка в определенное время;повторное чтение в
определенное время;уведомление о приеме корреспондентом сообщения;ответ по обратному
адресу;протоколы передачи файлов XMODEM и ZMODEM.- доска объявлений. В узлах
сети поддерживается большое число досок объявлений, которые наполняются информацией
по подписке из разных источников (тематика: программное обеспечение, компьютерная
техника, финансы, деловые объявления и т.п.).- доска факсимильных сообщений.
Для факсимильных сообщений реализована доставка из системы «Интерлинк-GTC».
Текстовые сообщения, отправленные из любого узла сети, передаются с помощью
распределенной системы факсимильных серверов на любой телефонный номер (на
подключенный к нему факсимильный аппарат).В сети установлено три факсимильных сервера:
в Штутгарте (для передачи факсимильных сообщений в Германию), в Москве
(для передачи факсимильных сообщений внутри бывшего СССР), в Люксембурге (для передачи
факсимильных сообщений на любой телефонный номер в остальных странах).-
доставка телексных сообщений. Телексные сообщения можно передавать и принимать
непосредственно на личный электронный ящик. Каждому пользователю для этого назначается
индивидуальных телексный номер, обслуживемый установленным в Люксембурге
телексным сервером.- «on-line» услуги:доступ к системам видеотекса Германии,
Франции;доступ к многочисленным базам данных;доступ к сети Х.25 через германскую
национальную сетьDatex-P. Интерлинк-GTC» абонирует несколько десятков баз данных
(преимущественно в Германии). «Интерлинк-GTC» предоставляет доступ в пакетную
сеть Datex-P для желающих работать в режиме «on-line» с другимикомпьютерными
системами, подключенными к региональным сетямХ.25. В режиме «on-line» возможна
организация непосредственного общения пользователей в режиме диалога или конференции
для корреспондентов из разных узлов сети. Следует отметить такое важное
свойство системы «Интерлинк-GTC», как многоязычность. Пользовательский интерфейс
(меню, справочная поддержка) реализован на четырех языках: русском, немецком,
английском, французском. В пределах системы реализована возможность доставки
корреспонденции в любой узел также на любом из четырех языков.- консультации по
вопросам: установки абонентам программного и технического обеспечения; выбора
программного обеспечения для работы с текстами на разных языках;использования средств
коммуникаций. 5.4. КОМПЬЮТЕРНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СЕТЬ ИHФОHЕТ («Infonet»)
a. Представляет интересы транснациональной компании Infonet на территории бывшего
СССР созданное совместно с финнами СП «Инфоком» (контракт об этом подписан сторонами
28 мая 1991г.). Учредителями СП «Инфоком» являются: ПО «Московская го-родская
телефонная сеть» (24% Уставного фонда); ИАС (27% УФ );А/О ФЕКСИМА (19,5%
УФ); А /О ЭЛОРГ-ДАТА (19,5% УФ); Администрация почты и телекоммуникации Финляндии(
10% УФ). b. В 1992 г. компания Infonet создаст в Москве собственную станцию
локальной поддержки, тогда пользователями сети смогут стать все фирмы и организации
на территории бывшего СССР. Эксплуатировать станцию будет СП «Инфоком»
на условиях аренды. До ввода станции в действие «Инфоком» будет обеспечивать выход
в сеть Infonet через аналогичную станцию в Финляндии. Канал связи предоставляет
СП один из его учредителей — ВНИИ прикладных автоматизированных систем.(ныне
ИАС ) Компания Infonet создана в 1970 г. Акционеры — американская фирма MCI
и 10 государственных почтовых и телекоммуникационных администраций стран Западной
Европы, Австралии, Сингапура и Японии. Имеет 3 региональных центра и 40 локальных
пунктов поддержки. Годовой оборот — около 200 млн. долларов. В 1992 г. все
фирмы и организации, расположенные на территории бывшего СССР, за рубли и валюту
будут пользоваться услугами крупнейшей в мире компьютерной информационной сетью
Infonet. В системе действуют виртуальные сети — участки глобальной сети, выделенные
в исключительное пользование одного или нескольких абонентов и исключающие
несанкционированный доступ. Информационная сеть Infonet предоставляет услуги
по обеспечению связью с абонентами в 120 странах мира.c. СП «Инфоком» предоставляет
следующие услуги: Использование электронной почты, организацию электронных
конференций, передачу факсов, передачу телексов, доступ в сетиХ.25, Х.400,
доступ в сеть Infonet, использование международной телефонной связи, предоставление
телекоммуникационного оборудования (на продажу, в аренду), информационное
обслуживание пользователей, монтаж и пуск в эксплуатацию средств вычислительной
техники отечественного и зарубежного производства, гарантийное и послегарантийное
обслуживание техники.Телекоммуникационные услуги предоставляются круглосуточно.
5.5. КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ «COMPNET» a. АО «Селф» (г.Москва) и научно-производственное
предприятие «БанкИнформСервис» (г.Владимир) обслуживают компьютерную
сеть COMPNET. b. Сеть имеет выход в международную компьютерную сеть Эй-Пи-Си (США),
которая представляет собой глобальную информационную сеть, объединяющую многие
другие сети, такие, как Пегаус (Австралия), Алтернекс (Бразилия), Вэб (Канада),
Гриннет (Великобритания), Никарао (Никарагуа), Фредснаетет (Швеция), Пинет
и Эконет (США). Главным компьютером сети является компьютер серии IBM PC AT/386,
работающий в операционной системе UNIX. Сеть построена на модемах отечественного
производства Альтаир. Это не исключает возможность подключения к сети через
HAYES-совместимый модем. В настоящее время сеть может обслужить до 1000 абонентов,
причем 10 абонентов могут поддерживать связь одновременно. Сеть COMPNET
предоставляет возможности обмена информацией между различными организациями и отдельными
корреспондентами как в стране, так в Америке, Европе и Азии. Кроме того,
через шлюзовые станции имеется выход в отечественные сети RELCOM, IASNET.c.
Сеть обеспечивает следующие возможности: Электронная почта, факсимильная связь,
телексная связь, телеконференцсвязь. В стоимость услуг входит поставка специального
программного обеспечения.Сеть работает круглосуточно. 5.6. МЕЖРЕГИОНАЛЬНАЯ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ СЕТЬ КОММЕРЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ (МТСКИ) a. Хозяйственная ассоциация
ПОЛИС предлагает Вам стать абонентом Межрегиональной телекоммуникационной
сети коммерческой информации (МТСКИ), построенной на основе американской технологии.
b. В 36 регионах России и СНГ организуются центры, соединенные выделенными
каналами связи, каждый из которых объединяет до 500 абонентов. Региональные
центры сети будут расположены в Московской обл., Санкт-Петербурге, Нижегородской
области, Волгоградской обл., Самарской обл., Татарстане, Пермской обл., Свердловской
обл., Челябинской обл., Омской обл., Новосибирской обл., Кемеровской
обл., Тюменской обл., Иркутской обл., Красноярском крае, Удмуртии, Башкортостане,
Кировской обл., Воронежской обл., Ростовской обл., Краснодарском крае, Карачаево-Черкесской
обл., Ставропольском крае, Кабардино-Балкарии, Дагестане, Хабаровском
крае, Приморском крае, Сахалинской обл., Киеве, Харькове, Одессе, Белоруссии,
Ташкенте, Алма-Ате, Молдове. Согласно контракту с американской корпорацией
из США поставляется и устанавливается «под ключ» все необходимое оборудование
и математическое обеспечение. Технология полностью соответствует международному
стандарту МККТТ Х.400/ISO MOTIS и гарантирует совместимость со всеми современными
сетями в стране и за рубежом.В МТСКИ входят: электронная почта, электронный
обмен данными, электронная биржа.c. Став абонентом МТСКИ Вы сможете:- провести
поиск покупателя или продавца;- заключить договора на куплю, продажу;- выяснить
изготовителя той или иной продукции;- получать информацию с большинства бирж
и участвовать в торгах;- застраховать сделки;- участвовать на аукционах;- разместить
рекламу;- провести маркетинговые исследования;- оформить банковский кредит;-
дать заявку на транспортные перевозки и сопровождение грузов; — бронировать
места в гостиницах;- дать заявку на приобретение путевок;- разместить заказы
в типографии;- осуществить безбумажный обмен информацией между партнерами;- получить
юридическую консультацию;- получить информацию о ценах на мировом рынке.
В МТСКИ предусмотрена электронная подпись, позволяющая абонентам заключать договора
через компьютер..7. МЕЖДУHАРОДHАЯ ЭЛЕКТРОHHАЯ СЛУЖБА СВЯЗИ ДЛЯ БИЗHЕСА MAXLINK
a. Компания RRC и компания MaxCom USA, Inc. представляют универсальную международную
сеть связи для делового мира MaxLink. Эксплуатирующая организация
в России компания RRC. b. Пользователи MaxLink могут посылать свои сообщения круглосуточно
по местным телефонным линиям более чем из 600 городов мира. Диапазон
возможностей MaxLink охватывает электронную почту, пересылку файлов, телекс,
телефакс, синтез речи и многое другое. Достоинством сети связи является объединение
международной электронной почты с телексной и факсимильной связью. С помощью
специальной программы для сети можно автоматизировать процесс обмена сообщениями
и сэкономить время работы в сети. Сейчас доступны версии для компьютеров IBM
и Apple Macintosh. MaxLink поддерживает 6 языков: английский, русский, французский,
итальянский, немецкий, испанский. c. Пользователи MaxLink могут обмениваться
телексами с любой телекс-машиной в мире прямо со своего компьютера. За плату
клиент MaxLink получает номер телекса в США, что позволяет принимать телексы
прямо на свой компьютер. Сообщения могут быть посланы множеству абонентов с использованием
одной команды. Список адресатов может быть глобальный ( все пользователи
MaxLink ), или сформирован самим пользователем. Возможность пересылки файлов
позволяет пользователям обмениваться электронными таблицами, графиками, картинками
и т.д. MaxFax позволяет посылать факсы непосредственно с Вашего компьютера
на любую факс машину в мире. Пользователи могут распространять свою информацию
используя «доску объявлений» сети. Ежедневный электронный журнал «США сегодня»,
доступный пользователям без дополнительных затрат, освещает финансы, бизнес,
спорт, связь и многие другие темы. Используя речевой синтезатор компании MaxCom
и систему MaxTalk можно принимать электронные сообщения и телексы на телефоны
системы TouchTone..8. Сеть Релком (Relcom)a. Эксплуатирующая организация —
МНИОПК «Демос». b. 1990 — создание сети (ИВЦ ИАЭ им Курчатова и МНИОПК ДЕМОС).
Пользователи 2-х UNIX машин обмениваются информацией по разработкам в области
операционных систем. 1990, август — Сеть включает 30 организаций — членов Советской
организации пользователей UNIX. Налажена связь и обмен сообщениями с Европейской
сетью EUNET. 1991, весна — Подключение к сети предпринимательских структур.
Начало экспоненциального роста числа абонентов. 1991, лето — Абонентами сети
становятся государственные учреждения (Министерство экономики, финансов, Госбанк
и др.) Вовлечение в сеть независимых информационных агентств: (Interfax, POSTFACTUM,
АЭН, РИА и др.) 1991, осень RELCOM становится признаным и популярным
средством взаимодействия предпринимательских, исследовательских и управляющих структур
на всей территории СССР.1992, весна — Создание Акционерного Общества RELCOM.
РЕЛКОМ (RELCOM)- 60 тысяч пользователей из 2500 организаций в 260 городах.
400 Мегабайт в день внутренний трафик, 40 Мегабайт — зарубежный. RELCOM — это
сеть передачи сообщений, объединяющая почтовые машины на территории всей страны.
В качестве национальной сеть RELCOM является частью европейской сети EUNET,
поэтому на абонента сети RELCOM распространяется соглашение об обмене почтовыми
сообщениями, существующие между сетью сетью EUNET и такими международными сетями
как INTERNET, UUNET, BITNET, compuServe и др., при этом число абонентов мировых
сетей более1000000. «Узловые» машины, расположенные в крупных городах, обеспечивают
обмен письмами и распространение сообщений в своих телефонных регионах.
Региональные центры RELCOM объединяются выделенными каналами связи, коммутируемыми
каналами обычной телефонной сети или используют каналы специализированной
телефонной сети Искра-2. Пользовательские машины связываются с региональным узлом
по коммутируемым телефонным линиям. С технической стороны RELCOM представляет
совокупность региональных машин, каждая из которых обеспечивает обмен сообщениями
в своем телефонном регионе и передает междугородние отправления другой региональной
машине. Аппаратная база двух московских региональных центров сети обеспечивает
возможность работы до 300 телефонных каналов, в качестве узловых машин
используются ЭВМ типа MicroVAX. Сеть имеет региональные узлы в Москве, Киеве,
Новосибирске, Барнауле, Таллинне, Риге, планировалось создание узлов еще в 10
других городах. В настоящее время 15 тыс. абонентов из 80 городов страны пользуются
электронной почтой RELCOM. Электронная почта представляет собой территориально
распределенную систему доставки сообщений на базе известного протокола UNIX
-to-UNIX. Передача сообщений в сети осуществляется по коммутируемым каналам
в режиме накопления, что делает невозможным работу пользователей системы в режиме
реального времени. Абоненты сети Relcom имеют возможность использовать вычислительные
ресурсы некоторых зарубежных ИBС (например, INTERNET, BITNET). Cреднее
время обмена без искажений сообщениями, графическими изображениями, программами
составляет два часа, но не более четырех часов до любой точки мира. Подключившись
к RELCOM, пользователь получает возможность переписываться по электронной
почте как с другими абонентами RELCOM, так и с абонентами международных сетей.
Он может получать сообщения телеконференции USENET по интересующим его темам и
отправлять свои собственные сообщения участникам телеконференции, имеет доступ
к публичным архивам, существующим на некоторых больших машинах как в RELCOM, так
и в других связанных с ней сетях во всем мире. B настоящее время сети ИАСНЕТ
и Relcom сопряжены с помощью 4-х портового шлюза, реализованного на ЭBМ с операционной
системой UNIX.c. Предоставляемые услуги:- Электронная почта Электронная
почта рассчитана на обмен сообщениями между пользователями сети RELCOM и других
сетей, совместимых по формату сообщения с сетью INTERNET. Сообщения состоят
из заголовка, содержащего служебную информацию, и текста, в котором позволено «все»
(буквы русского и латинского алфавитов, двоичные коды, графика). Общение пользователя
с электронной почтой происходит при помощи почтовой системы Mail, которая
позволяет получать и посылать сообщения, сортировать их, записывать в архив,
производить поиск в архиве и многое другое. У каждого пользователя в сети
есть адрес, по которому почтовые программыопределяют, куда нужно доставить сообщения
для него.- Телеконференция USENET Телеконференция USENET служит для обмена
новостями между пользователями во всем мире. Каждый, имеющих доступ к USENET,
может прочесть любое сообщение или послать его сам. Чтобы получить доступ к USENET,
Вам нужно найти машину, связанную с Вашей и имеющей доступ к телеконференции.
Через нее Вы будете получать и отправлять сообщения. Сообщения, которыми обмениваются
участники телеконференции. имеют тот же вид, что и почтовые сообщения,
но содержат в заголовке некоторые дополнительные поля. Сообщения телеконференции
разделены на группы по интересам — «news-группы». Сейчас существует несколько
сотен «news-групп», объем информации в них составляет около 5 мегабайт в день.
Программы чтения новостей позволяют участнику конференции подписаться на группы,
которые он хочет получать.- Электронный бюллетень новостей Электронный бюллетень
новостей — The Teleputing Hoteline. В сети RELCOM открыта подписка на
электронный бюллетень новостей The Teleputing Hoteline. Этот бюллетень выходит
дважды в неделю (1 выпуск — около 18 Кбайт), редактируется в Атланте (США) и Лондоне
(Англия). Русская версия The Teleputing Hoteline выходит в свет через 5 часов
после его появления за океаном. Hte Teleputing Hoteline готовится на базе
новостей, поставляемых независимым информационным агентством Newsbytes News Network
по вопросам развития электронной и компьютерной промышленности и связи..9.
СЕТЬ SprintNet a. Сеть эксплуатирует совместное предприятие «Спринт-Сеть», созданное
корпорацией Sprint International (США) и Производственным объединением «Центральный
Телеграф» (Москва). b. Сеть передачи данных с коммутацией пакетов «Спринт
Сеть» создана с целью предоставления России и другим государствам бывшего
СССР современных услуг в области передачи данных и создания оборудования для
их реализации.Сеть SprintNet является сетью пакетной коммутации (МККТТХ.25), которая
обеспечивает связь абонентов в почти 100 странах мира.»Спринт Сеть» включает
в себя: — узлы пакетной коммутации, обеспечивающие гибкую и бесперебойную передачу
данных, концентрацию и выбор пути данных в самой системе и за ее пределами;
— средства коммутации, являющиеся ядром магистральной сети. Коммутация осуществляется
с применением искусственного интеллекта, что обеспечивает большую пропускную
способность при передаче данных; — средства управления сетью, позволяющие
централизованно отслеживать конфигурацию ресурсов в сети, осуществлять дистанционную
диагностику, вести текущий контроль за работой сети в реальном масштабе
времени; — интегрированные транспортные средства, передающие речь, данные и
видеоизображение по единой высокоэффективной и экономичной магистрали. В настоящее
время введены в эксплуатацию узлы пакетной коммутации «Спринт Сети» в городах:
Санкт-Петербург, Киев, Хабаровск, Самара, Пермь, Новосибирск, Москва. В течение
1992 г. предусматривается внедрение узлов коммутации пакетов, связанных с
центральным узлом в Москве, в следующих городах Рига, Одесса Екатеринбург, Томск,
Челябинск, Петрозаводск, Находка. «Спринт Сеть» дает возможность бизнесменам
многих стран мира быстро, с обеспечением секретности и безопасности и недорого
обмениваться данными, документами, инженерными расчетами, проектами, осуществлять
финансовые операции по всему миру. «Спринт Сеть» создала свыше 150 самостоятельных
сетей. Поставляемые сети установлены более чем в 30 странах мира. Многие
их этих сетей принадлежат и эксплуатируются почтовыми, телефонными и телеграфными
государственными администрациями связиэтих стран как основные сети данных
общего пользования. «Спринт Сеть обеспечивает взаимодействие с сетями общего пользования
аналогичного типа и частными системами, поддерживающими протокол Х.25.
Дополнительно в ней реализован стандартный набор служб информационного обмена,
таких как электронная почта (SprintMail), факсимильная служба (SprintMail Fax),
телексная служба (SprintMail Telex) и др. «Спринт Сеть» предоставляет пользователю
выделенную линию связи в пределах города Москвы для подключения оконечного
оборудования данных к закрепленному за ним порту в узле коммутации сети. При
этом для обмена в пределах сети оплата устанавливается только в зависимости от
объема передаваемых данных без учета продолжительности сеанса связи. При установлении
соединения с другими сетями, помимо объема перекодировки данных, оплачивается
также и продолжительность занятия тракта. «Спринт Сеть» предоставляет пользователю
в пределах системы виртуальный выделенный канал, который удобно использовать,
например, для соединения двух вычислительных установок с большим трафиком
обмена между ними. Помимо виртуального двухточечного соединения представляется
возможность устанавливать соединение и с другими адресатами. Оплата такой
услуги зависит от продолжительности занятия тракта. «Спринт Сеть» предоставляет
возможность устанавливать соединение с узлом коммутации пакетов сети по коммутируемой
московской городской телефонной сети. При этом пользователь получает возможность
доступа со своего терминала, персонального компьютера или из локальной
вычислительной сети к необходимым базам данных, вычислительным машинам или другим
оконечным системам, вызываемым по мнемоническому или сетевому адресу в соответствии
с рекомендацией МККТТ Х.121. Для идентификации и расчетов используются
сетевые идентификаторы пользователей. Доступ к сети коммутации пакетов набором
по коммутируемой телефонной сети обеспечивает доступ к ресурсам сети с оплатой
только продолжительности сеанса связи независимо от объема передаваемых данных
и скорости их передачи. c. «Спринт Сеть» предоставляет услуги «электронной почты».
Система «электронной почты» обеспечивает быструю и надежную связь в самых
различных формах, включая обмен между «почтовыми ящиками», доставку на телекс
и факс, почтовую доставку твердой копии.Возможность создания и использования в
системе «электронной почты» электронных форм и частных «досок объявлений» являетсябазой
для таких видов применения как оформление заказов, управление продажами,
представление финансовых отчетов. «Спринт Сеть» в настоящее время применяется
более чем 20 странами в качестве электронной почты общего пользования. «Спринт
Сеть» обеспечивает передачу информации с промежуточным ее накоплением и хранением
с высокой степенью надежности с факс на факсаппарат по всему миру. Предусмотрена
возможность отправки информации сразу в несколько адресов. Эта услуга рассчитана
на крупные компании и организации с большим объемом факсимильной передачи
и высокими требованиями к контролю доставки информации. «Спринт Сеть» предоставляет
коммуникационные услуги повышенного качества, включая услуги по предоставлению
выделенных (частных) каналов связи и др. СП «Спринт Сеть» проектирует
и реализует «под ключ» локальные и глобальные сети передачи данных на территории
всех государств бывшего СССР и за рубежом, которые оснащаются специальным оборудованием
и программным обеспечением для передачи больших объемов информации
между удаленными в географическом отношении районами. Предприятие располагает всем
необходимым техническим арсеналом, предназначенным для построения сетей с коммутацией
пакетов, включая устройства доступа к сети с концентрацией нагрузки,
узлы коммутации пакетов, компьютерные центры управления сетью и коммутационные
станции..10. СИСТЕМА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ СИТЕК a. Эксплуатирующая организация акционерное
общество закрытого типа фирма «Мастак». b. Сеть «Ситек» как организация
— это объединение на уровне администраций региональных телеинформационных узлов.
Это объединение формируется на основе договоров между НПФ «МАСТАК» с каждым
из региональных узлов. Сеть «Ситек» создана и лицензирована в МС РФ научно-производственной
фирмой «МАСТАК». НПФ «МАСТАК» владеет полностью или в долях всеми
телеинформационными узлами сети. Сеть «Ситек» как техническая система представляет
собой объединение региональных телеинформационных узлов, связанных между собой
через различные коммуникационные сети (частные или общего пользования) — и
абонентских мест пользователей (терминалов сети), подключаемых к региональным
узлам через коммуникационные сети общего пользования. Сеть «Ситек» является средой
для реализации безбумажной технологии хранения и переработки электронной информации,
формирование которой осуществляется в информационных агентствах и центрах
генерации баз данных, либо непосредственно в источниках информации (биржи,
банки). Пользователи осуществляют доступ к информационным ресурсам узла и получают
информационные услуги через абонентские места (терминалы), которые соединяются
с узлами через коммуникационные сети общего пользования. В сети разрешается
произвольное расположение узлов. Необходимым и достаточным условием расположения
узла является наличие точек подключения к коммуникационной сети. В состав абонентского
терминала обязательно должна входить коммуникационная программа FAST+.
Система предоставляет своим абонентам услуги электронной почты интегрированной
с электронной почтой сети Релком и возможность стать пользователем телеконференции
Релком. Осуществлена интеграция с сетями TELEFAX и TELEX.В качестве коммуникационных
сетей в «Ситек» используются:- телефонная сеть общего пользования;-
выделенная коммутируемая сеть «ИСКРА»;- пакетная сеть данных ИАСНЕТ (Х.25).
Региональные узлы Ситек размещены в Азове, Алма-Ате, Анадыре, Великих Луках, Волгограде,
Джамбуле, Запорожье, Керчи, Москве, Нижнем Новгороде, Ростове-на-Дону,
Хаапсалу, Софии. Вг число абонентов в сети составит около 500.c. Сеть «Ситек»
предоставляет пользователям следующие услуги:- оперативные сводки с ведущих бирж
России;- заключение договоров на брокерское обслуживание;- электронную почту
— обмен текстовой, графической и другой информацией ( письма, деловые бумаги и
т.д.)- коммерческие базы данных;- электронную доску объявлений;- различное программное
обеспечение;- возможность приема и отправки факсимильных, телексных и
телетайпных сообщений. Функционирующая сеть позволяет расширяться путем подключения
произвольного числа новых узлов, оснащенных СИС WM. Последующее развитие сети
предполагает поэтапное внедрение следующих основных видов прикладных информационных
услуг: — информационных справочных систем на основе интерактивных (диалоговых)
баз данных, предоставляющих пользователям в оперативном режиме услуги
во всех секторах электронной информации;- электронной почты и телеконференций;-
электронной передачи банковской информации; — коммерческих сетевых служб (электронные
ярмарки, биржи, клирингхаузы). Кроме того «Ситек» обеспечивает защиту информации
от несанкционированного доступа (криптозащита информации) и гарантированную
идентификацию подлинности документа (электронная подпись)..11. СЕТЬ «SET
Bliz» (СИСТЕМА ЭЛЕКТРОHHОЙ ТОРГОВЛИ) a. Эксплуатирующая организация — товарищество
с ограниченной ответственностью — компания «СЭТ Блиц». b. Система представляет
собой централизованный банк данных, хранящий сведения с предложениями клиентов.
Система реализована в виде локальной вычислительной сети ПЭВМ с выходами
на внешних пользователей через коммутируемую телефонную сеть.c. Сеть «СЭТ Блиц»
позволяет клиентам:- осуществлять мгновенные прямые сделки с известным тут же
результатом;- получать информацию о состоянии и конъюнктуре рынка;- вести круглосуточную
работу из любой точки. Компания «СЭТ Блиц» предоставляет клиентам возможность
покупки всей системы..12. СИСТЕМА ИНФОРМАЦИИ И СВЯЗИ ДЛЯ СОВЕТСКОЙ ЭКОНОМИКИ
SEDAB c. Фирмой «OCTOPUS-Varioline» (Германия) с января 1992 г. введена
в эксплуатацию система информации и связи для советской экономики SEDAB. b. Участниками
системы SEDAB могут стать любые предприятия, которые имеют автоматическую
телефонную связь с Москвой.c. Предоставляемые услуги: — Предоставление подробной
информации о более чем 100000 предприятиях бывшего СССР и ведущих стран Запада,
предлагающих оборудование, товары и услуги; — Ведение поиска фирм-производителей
по более чем 40000 наименований товаров и услуг (кодировка наименование
товаров на основе Гармонизированной системы); — Получение активного курса валют
и котировки на крупнейших товарных биржах мира; — Доступ к информационной бирже
товаров и неликвидов на внутреннем рынке; — Установление прямой связи с любой
фирмой мира, используя современные виды связи, такие как международный телефакс,
телетайп и электронная почта.. ВЕДОМСТВЕHHЫЕ СЕТИ Ведомственные сети закономеpно
появились для обеспечения опеpативного обмена инфоpмацией в pамках кpупных
оpганизаций, пpедпpиятий, пpавительственных учpеждений, министеpств и т.д. Они
весьма pазнообpазны по pазмеpам и используются лишь для специфических нужд внутpи
системы.6.1. АКАДЕМСЕТЬ Академсеть объединяет каналами связи ЭВМ Академии
наук России и Академии наук стран СНГ. Создана ИАС (бывший ВНИИПАС) и АН. Основная
цель создания этой сети — обеспечение всех пользователей организаций Академии
наук РФ и др. информационно -вычислительными ресурсами Академсети и зарубежных
сетей ЭВМ в режиме коллективного пользования. Академсеть — открытая неоднородная
ИВС с коммутацией пакетов, реализующей протоколы МОС и МККТТ.Основные компоненты
Академсети — коммуникационные узлы, терминальные и рабочие системы. Коммуникационные
узлы и терминальные системы реализуются на базе СМ -ЭВМ, рабочие
системы — на базе ЕС ЭВМ. Доступ абонентов к зарубежным сетям обеспечивается многоканальным
спецузлом, входящим в состав Академсети. Взаимоействие составных узлов
Академсети осуществляется в соответствии со стандартом МККТТ Х.25. Каналы
связи выделенные, арендуемые у Минсвязи РФ. В настоящее время Академсеть представляет
собой гибридную сеть, которая обеспечивая прозрачность и открытость, не
обеспечивает достаточного количества информационных ресурсов. Концепция развития
Академсети не согласуется с концепцией развития средств ЕС ЭВМ, которые являются
единственным типом ХОСТ — ЭВМ в Академсети, что не позволяет рассматривать
Академсеть как аналог для создания региональных сетей, без изменения концепции
развития Академсети. С учетом необходимого изменения концепции Академсеть может
стать открытой сетью, совместимой по протоколам со стадартами ВОС/МОС, обеспечивающей
возможность подключения любых ИВС на базе ЭВМ отечественного и зарубежного
производства, а также пользователей и других ИВС с широким спектром программно-технических
средств, отвечающих требованиям тех же стандартов..2. СЕТЬ ГОСКОМСТАТА
Сеть ЭВМ Госкомстата, созданная в 1982 г. в виде системы телеобработки
статистической информации (СТОСИ) представляет собой виртуально-датаграммную сеть
ЭВМ, функционирующую на базе средств ЕС и СМ ЭВМ, ПП ЭВМ во взаимодействии с
выделенными каналами и сетями ЕАСС страны. Сопряжение с другими сетями, построенными
на других принципах и протоколах, осуществляется через шлюзовые элементы
сети, которые осуществляют необходимые преобразования информации, интерфейсов
и др. СТОСИ обеспечивает подключение ЭВМ к каналам и сетям связи — АТ-50, ТФ-ОП
(общего пользования), ПД-200, РСПД и др., к некоммутируемым телефонным или телеграфным
каналам связи. В основу развития архитектуры СТОСИ положена концепция
архитектуры ВОС при ее адаптации к различным ЭВМ, типам операционной среды и используемым
видам вычислительной техники, различным сетям и средствам связи. Развитие
СТОСИ — это создание сети ЭВМ на основе трех классов машин, имевших широкое
применение в системе Госкомстата СССР: ЭВМ ЕС, ПП ЭВМ типов ЕС 1840 и Роботрон-1715,
а также СМ ЭВМ типа СМ-1600. Практическая реализация архитектуры третьей
очереди СТОСИ обеспечивается исходя из положений семиуровневой ЭМ ВОС относительно
концепции обеспечения сетевого взаимодействия различных ЭВМ в части процедур
доступа. Стандартом протоколов связи СТОСИ на базе средств ОССТ является протокол
SDLC, поддерживаемый сетевым программным обеспечением ПТД и ВТ МД ОС ЕС
в соответствии с архитектурой ОССТ. Стандартом протокола связи для взаимодействия
СТОСИ с другими сетями ЭВМ будет в дальнейшем протокол Х.25.6.3. СЕТЬ МИHГАЗПРОМА
Сети ЭВМ Мингазпрома созданы на оборудовании, закупленном у французской
фирмы ТОМСОН-ЦСФ (обозначается французской аббревиатурой GOFO). В этой сети реализуется
принцип коммутации пакетов. Узлы коммутации представляют из себя комплекс
из двух ЭВМ MITRA-252. Сетевые узлы коммутации пакетов соединены между собой
высокоскоростными линиями связи на базе выделенных широкополосных каналов (48
Кбит/с) с использованием специальных модемов и контроллеров. Сеть связи ведомственная,
с частичной арендой выделенных каналов связи. Другие ЭВМ и абоненты сети
подключаются к узлам коммутации МС каналами ПД со скоростями 4800 бит/с. Развитие
сети GOFO предусматривает необходимость взаимодействия с ЭВМ ЕС, подключение
ПП ЭВМ и ЛВС ЕС ЭВМ. Средства сопряжения ЕС должны обеспечивать функционирование
ЕС ЭВМ в качестве абонентских машин этой сети с помощью фронтальных процессоров,
подключаемых к сети GOFO посредством стандартных для этой сети интерфейсов,
а к сети ЕС ЭВМ — посредством специальных интерфейсных средств, эмулирующих
стандартные переферийные устройства ЕС ЭВМ.6.4. СЕТЬ СОВПАК Сеть передачи данных
Совпак была создана в интересах Министерства Морфлота СССР и в настоящее время
состоит из пяти узлов SRS -5030, расположенных в городах Ленинград, Киев, Одесса
и Москва (2 узла). Сеть Совпак реализует первый базовый профиль МККТТ «Подсеть
коммутации пакетов», в соответствии с которым пользователи сети подключаются
к ней по протоколу Х.25 при работе по синхронному каналу или в соответствии
с рекомендациями МККТТ Х.28,Х.29, Х.3 при работе по асинхронному каналу. Каждый
узел сети имеет производительность 100 пак/с и реализует функции центра коммутации
пакетов и пакетного адаптера данных. Узел SRS5030 имеет 16 портов (8 синхронных
и 8 асинхронных портов). Сеть Совпак имеет выход на Национальную сеть Швеции.
Существенным недостатком сети Совпак является отсутствие широко распространенных
в настоящее время сетевых служб (электронной почты, видеотекса и т.д.).
В настоящее время подключение пользователей к сети является весьма проблематичным
в силу недостатка свободных системных портов.6.5 СЕТЬ «СИРЕHА» Сеть ЭВМ «Сирена»
— это сеть Министерства гражданской авиации и предназначена для решения задач
планирования, управления технологическими процессами и автоматизации выполнения
различных работ МГА РФ, в том числе операций по продаже и бронированию авиабилетов
и др. Сеть создается на базе разработанных НПО «Красная Заря» комплексов
технических средств для центров коммутации сообщений и пакетов различных уровней.
«Сирена» является одной из первых в РФ сетью с пакетной коммутацией, охватывает
все районы СНГ. По состоянию на начало 1990г. в сети функционировало порядка
180-ти ЭВМ (включая узлы коммутации и концентрации) и порядка 2000 терминалов.
Базируется на использовании ведомственной сети связи и выделенных каналов
связи Минсвязи РФ. В настоящее время в сети «Сирена» реализованы специализированные
протоколы, обеспечивающие необходимые технические характеристики и широкий
набор предоставляемых пользователям Аэрофлота услуг. Одним из основных направлений
развития сети «Сирена» является разработка программно-технических средств
«шлюзов» для удаленного взаимодействия через сеть «Сирена» разнородных ЭВМ (ЕС
ЭВМ, СМ ЭВМ, ПП ЭВМ), а также глобальных (территориальных) ИВС других ведомств.
Использование подобных «шлюзов» позволит завершить создание на базе сети «Сирена»
сетей различных ведомств, включая сеть «Сейсмология», сеть ГПНТБ РФ, сети
бывшего Министерства геологии и Министерства юстиции, сеть ЭВМ для атомных электростанций
и т.д., что существенно сокращает для этих ведомств не только затраты
на аренду и эксплуатацию дорогостоящих выделенных каналов связи, но и время,
а также материальные ресурсы на разработку программнотехнических средств коммуникационной
сети. С другой стороны, это предъявляет дополнительные требования к
сети «Сирена» по обеспечению их взаимодействия соответствующими дополнительными
затратами на реализацию этого взаимодействия.6.6 СЕТЬ ТАМПАК ИВС Тампак создается
в интересах системы управления таможенными системами и реализует международные
стандарты в области телекоммуникаций. Опытный участок сети вводится в эксплуатацию
в феврале 1992 г. в городах Брест, Ленинград, Хабаровск. Сеть с коммутацией
пакетов реализуется на основе 4-х портовых ЦКП с производительностью 260 пак/с.
ЦКП создаются на базе микрокомпьютера PC/286 и реализуют доступ к сети пользователей
по протоколуХ.25. В абонентских системах пользователей реализуется
транспортный протокол, соответствующий рекомендации ISO 8073. Транспортный протокол
реализуется в виде отдельной платы, стоимость которой составляет 30 тыс.рублей.
Транспортная станция поддерживает одновременно до 32 логических соединений.
Сеть Тампак предоставляет пользователям услуги электронной почты, реализованной
в соответствии с протоколом Х.400, и передачи, доступа и управления файлами
FTAM (ISO 8571).Главной особенностью сети Тампак является использование трехуровневой
спутниковой подсистемы связи. На верхнем уровнеподсистемы расположена Центральная
земная станция (ЗС), выполняющая функции управления подсистемой. На
втором уровне расположены Узловые станции. Наконец, на нижнем уровне иерархии используются
периферийные ЗС. Подключение пользователей к сети осуществляется через
периферийные ЗС. Периферийные ЗС реализуются в соответствии с технологий VSAT
(диаметр зеркала антенны равен 2 м). В местах размещения Центральной и Узловой
ЗС устанавливаются ЦКП, осуществляющие маршрутизацию и коммутацию передаваемых
данных. В спутниковой подсистеме связи используется Ku-диапазон (14/11 ГГц).6.7
СЕТЬ «ЭКСПРЕСС-2» Сеть «Экспресс-2» была разработана для обеспечения резервирования
мест на железнодорожном транспорте СССР. Она осуществляет оперативное
управление работой единой общесоюзной системы резервирования мест и функционированием
АСУ пассажирскими перевозками в целом. Передача данных ведется в коде по
ГОСТ 13052-74 (аналог кода ASC-11) на скорости 1200 бит/с, с использованием кодозащитного
циклического полинома. Для сопряжения с каналами связи используются
мультиплексоры передачи данных ЕС-8410, под управлением стандартных операционных
систем ОС ЕС с использованием общего телекоммуникационного метода доступа (ОТМД).В
сети используется принцип коммутации сообщений.Каналы связи ведомственной
сети и частично каналы связи МС. Технические средства и протоколы сетевой телеобработки
данных в настоящий момент в АСУ «Экспресс-2» не используются в связи
с отсутствием стандартных программно-технических средств, выпускаемых промышленностью
и поддерживающих cемиуровневую сетевую архитектуру, рекомендуемую МОС и
МККТТ. В 1988 г. в МПС СССР начата разработка единой системы передачи данных,
ориентируемой на использование трех первых уровней архитектуры, реализуемых стандартом
Х.25 в соответствии с рекомендациями МККТТ, предполагается использование
рекомендации Х.75, ведутся работы по обеспечению сопряжения АСУ «Экспресс» с
национальными системами резервирования железнодорожных билетов других стран.. НЕКОММЕРЧЕСКИЕ
FTN-СОВМЕСТИМЫЕ КОМПЬЮТЕРHЫЕ СЕТИ Этот весьма pаспpостpаненный стандаpт,
на котоpый сейчас оpиентиpуются сотни любительских и коммеpческих сетей
по всему миpу появился сpавнительно недавно, в мае 1984 года, паpаллельно с возникновением
кpупнейшей в миpе любительской сети FidoNet. В дальнейшем совеpшенствование
и pазвитие FTN стандаpта пpоисходило синхpонно с этой глобальной компьютеpной
сетью.7.1. FidoNet Лень, как мощнейший двигатель пpогpесса, идеально сыгpала
свою созидательную pоль и здесь. Два пpофессиональных пpогpаммиста — Том
Дженнингс (Tom Jennings) из Сан-Фpанциско и Джон Мэдилл (John Madill) из Бэлтимоpа,
слывшие большими ленивцами, были глубоко озадачены сложной пpоцедуpой их
общения. Им, бедняжкам, пpиходилось звонить дpуг дpугу на BBS, долго нажимать на
клавиши, писать в pежиме on-line сообщение, потом снова звонить и читать ответы.
Такое безобpазие не могло пpодолжаться долго и, в конце концов, Дженнингсом
был написан пеpвый пpототип FTN-совместимого почтовика (Mailer), пpедполагавший
off-line pежим, и небольшой pедактоp частных сообщений (Message). Почтовик связывался
со своим аналогом в Бэлтимоpе, и они с помощью пpоцедуpы «pукопожатия»
(Handshaking), где содеpжалась основная инфоpмация о связывающихся станциях, устанавливали
почтовую сессию (Mail Session), в течении котоpой автоматически пеpедавались
необходимые сообщения. В дальнейшем был pазpаботан специальный фоpмат
сообщений, отличный от RFC822, и получивший название Fido/*.MSG-Style Messages.
Также была введена новая система написания адpесов. Hапpимеp, выpажение 2:5020/275.909
означало, что пользователь находится во 2-ой зоне (Россия+Сpедняя Азия+Кавказ),
сети (Network) 5020 (г.Москва), под Node номеp 275, поpядковым номеpом
909. Такой пользователь, кстати, и называется Point. Point’ов у Node может
быть ооооооочень много. Совеpшенствовались почтовики, пpичем сейчас в миpе их существуют
многие десятки, возможно сотни. Росло число Node и Point станций и Дженнингса
снова начала съедать лень. Ведь только чеpез месяц существования сети
в ней насчитывалось уже 20 Node-узлов, еще чеpез месяц их было уже более 50. И
каждому пpиходилось звонить и пеpедавать текущую почту. В этот моменти созpела
чудесная идея воплотить в сети схему маpшpутизациипочты. Именно такая упpощенная
схема и была пpиведена наpис.1. Отныне каждый узел имел своих аплинков и даунлинков,была
постpоена многоуpовневая система Hub-узлов и Дженнингсмог спокойно
заняться совеpшенствованием FTN-совместимого ПО. Список всех Node-узлов содеpжался
в т.н. Nodelist’е, где четко были указаны название, местонахождение станции,
имя СисОпа, телефонный номеp узла, поддеpживаемые им пpотоколы пеpедачи данных
и специальные флаги (напpимеp, MO (Mail Only) означал отсуствие на данном узле
BBS; CM (Continuous Mail) — кpуглосуточный pежим pаботы). Инфоpмация о Point-станциях
аккумулиpовалась с аналогичных Pointlist’ах. Pointlist’ы, как пpавило,
издаются и pаспpостpаняются в пpеделах огpаниченной местности, так как, к пpимеpу,
пользователю в Hовой Зеландии совеpшенно не нужно знать нашего стаpого знакомого
с адpесом 2:5020/275.909, коpотающего свои дни в холодной Москве. Пpи желании
он пpосто может сделать файловый запpос (File Request) на любой станции,
содеpжащей Pointlist сети (Network) 5020. Стpогая система маpшpутизации почты,
выполняющаяся с изpядным педантизмом, pегламентиpованные иеpаpхические отношения
между узлами сети позволили FidoNet pезко выделиться сpеди дpугих сетей. Увеличивалась
скоpость хождения сообщений, повышалась надежность получения адpесатом
ожидаемого письма. Был установлен так называемый Почтовый Час Зоны (Zone Mail
Hour, в дальнейшем ZMH), когда все члены сети обязаны заниматься исключительно
пеpедачей почты. Если на почтовом узле функциониpовала BBS, СисОп был обязан «обpубать»
всех несетевых пользователей, дабы не задеpживать пpохождения тpаффика
(англ.Traffic — поток, движение). Вскоpе, паpаллельно с пpогpессивным увеличением
сети, pеально созpел вопpос о совеpшенствовании системы общения членов сети
между собой. Ведь до этого вpемени, если пользователь желал, чтобы его мысль
услышали многие, ему пpиходилось дублиpовать свое сообщение в n-экземпляpах (Carbon
Copies), что было делать, как всегда, лень. К тому же эту мудpую мысль могли
не услышать заинтеpесованные лица, об интеpесах котоpых автоp даже и не подозpевал.
В этот момент и pодилась идея создания тематических телеконфеpенций (Echo
Conference), где каждого аукнувшегося могли бы услышать многие. Для этой цели
была создана специальная гpуппа пpогpамм под названием тоссеpы (англ. Toss —
метать, pазбpасывать). Тоссеpы (Squish, Fastecho, Gecho и дp.) были пpизваны давать
пользователю возможность посылать сообщения в pазнообpазные телеконфеpенции,соответствующим
обpазом их офоpмляя, компpессиpуя и генеpиpуяпочтовику указание
на отпpавку сфоpмиpованного пакета поопpеделенному сетевому адpесу, где данный
пользователь получалсообщения из этой конфеpенции. Тоссеpов было почти столько
же,сколько и мнений, а мнений, как известно, обычно бывает почислу живых существ
в дискуссии участвующих. Таким обpазомобpазовался целый pяд стандаpтов содеpжания
Echo-почты на узле. Со вpеменем из них выделились Squish, HMB (Hudson Message
Base), JAM и Fido/*.MSG-Style стандаpты, последний из котоpых, по пpичине
непpактичности, вскоpе стал использоваться исключительно в личной пеpеписке.
Вместе с тоссеpами pазpабатывались и совеpшенствовались pедактоpы Echo-конфеpенций
(GoldEd, Great Wall и дp.) с помощью котоpых пользователь мог быстpо и удобно
пользоваться услугами телеконфеpенций. Backbone доступных только в Москве Echo-конфеpенций
насчитывает несколько сотен названий. Каждый узел может иметь несколько
адpесов (AKA, англ. Also-Known-As — Также-Известен-Как), что позволяет
ему пользоваться конфеpенциями всех своих аплинков. Ведь бывает же так, что один
из аплинков пpивеpженец секты Аум-синpекё, а его даунлинк стpастный почитатель
Буддизма. Тогда буддисту следует или найти дpугого аплинка, где была бы доступна
телеконфеpенции соответствующей тематики, или заставить существующего подписаться
на нее. По меpе pазвития сети и самих модемов, возникли и pазвились Файловые
Конфеpенции (File-Echo Conference), где в качестве элементаpных единиц выступали
не сообщения, а, как уже говоpилось выше, файлы. Тем самым член сети, написавший,
по его мнению, гениальную пpогpамму, мог pазослать ее посpедством файловой
конфеpенции всем на нее подписанным. Пpавда, ежедневный поток (Traffic) в
таких конфеpенциях составляет от одного до нескольких мегабайтов в день, но существующие
на данный момент мощности модемов позволяют поддеpживать их без особых
на то усилий.. ЗАКЛЮЧЕHИЕ Кто-то сказал: «Если вы думаете, что образование дорого-попробуйте
невежество». Hа мой, да и не только на мой, взгляд, каждому человеку
стОит постоянно стpемиться по кpайней меpе пытаться познавать новое, наиболее
совеpшенное и пеpспективное. В пределах электронного бизнеса можно найти
немного приложений, которые развивались бы так быстро, как те, что связаны с передачей
данных: просмотр данных, электронный перенос фондов, оффис будующего, домашние
компьютеры, распределенная обработка данных, электронный обмен данными
(служба EDI) и так далее. Еще пять лет назад находились люди, которые говорили,
что модемы вскоре умрут, так как связь станет полностью цифровой. Однако мы считаем,
что модемы еще послужат долго.ПРИЛОЖЕHИЕ Как выpазить человеку свое отношение
к пpоблеме, когда он желает улыбнуться или выpазить свое мнение, отчаянно
жестикулиpуя pуками? Ведь, к сожалению, пеpом на бумаге не выpазить ни саpказма,
ни ухмылки, ни злобного оскала? Для этого был pазpаботан и внедpен в пpактику
личной и публичной пеpеписки pяд теpминов, отpажающих эмоциональное состояние
человека на удаленном теpминале.CЛОВАРЬ ЭМОЦИОHАЛЬHЫХ ТЕРМИHОВ (УЛЫБОК)Основные
понятия:-) Ваша основная улыбка. Используется для выражения сар-казма или отметки
шуточного утверждения, т.к. мы не можем слышать интонации голоса под ДОСом
или Юниксом.;-) Подмигивающая улыбка. Заигрывающая и/или саркастическаяулыбка.Скорее
означает «Не бейте меня за то, что я только что сказал».:-( Мрачная улыбка.
Вам не понравилось последнее утвержде-ние или вы огорчены чем-либо.:-I Независимая
улыбка. Лучше чем предыдущая, но не так хо-роша, как счастливая улыбка.:-> Угроающая,
резкая, ехидная улыбка. Хуже чем :-)>:-> По-настоящему грозный комментарий.>;-> Подмигивающая
грозная физиономия. Расшиpенные тpактовки с манипуляциями
pотового отвеpстия:-E Выpажение злобы, явное желание pазоpвать оппонента
натысячу маленьких медвежат.:-F Также выpажение злобы, но уже в более умеpенной
фоpме,поскольку одного зуба не видно (обломан/спpятан).:-* Человек съел что-то
кислое или услышал совеpшеннодуpацкую мысль. Также пpименяется по отношению
к пpотивоположному полу, пpи жгучем желании его поцеловать.:-Q Ехидно показываемый
язык свидетельствует о насмешливомили pаззодаpивающем отношении человека к
адpесату.:-? Используется для выpажения непонимания только что выс-казанной мысли.
😛 Hасмешливая боковая улюбка.:-S Несогласованное утверждение.:-D Свидетельство
гpомкого, жизне pадостного смеха относи-тельно обсуждаемой пpоблемы.:-X Запечатанные
губы. Аналог фpазы «молчу, молчу» или «янем как могила».:-C Дела идут
совсем плохо. Душевное pасстpойство, депpес-сия, полное непpиятие, несогласие
с оппонентом.:-/ Скептическая оценка мнения человека.:-o Ах! Ох! Что в пеpеводе
означает «Hу ничего себе»!:-0 Также служит для выpажения удивления, но гоpаздо
кpуп-номасштабного, нежели в пpедыдущем случае.:-` Улыбка, с одновpеменным
желанием плюнуть на все и «уйтив монастыpь».:-$ Рот закрыт на замок.:-% Банкир
(будущий или настоящий).:-q Пытаться дотронуться до носа языком.:-a То же, но с
другой стороны.:-e Разочарование.:- Нерешительно:-

Курсовая работа: Поверхностная лазерная обработка

Курсовая работа

Исполнитель студент группы Ф-31  Гармилин Р.В.

Гомельский государственный университет имени Франциска Скорыны

Гомель 2007

Введение

Создание лазеров — совершило революцию в науке и технике. За два десятилетия после их возникновения формировались новые фундаментальные и прикладные направления физической оптики — оптическая квантовая электроника и нелинейная оптика. В настоящее время невозможно представить ни современные фундаментальные исследования, ни решение технических и технологических задач без использования лазеров.

Лазеры — это генераторы и усилители когерентного излучения в оптическом диапазоне, действие которых основано на индуцированном (вызванном полем световой волны) излучении квантовых систем — атомов, ионов, молекул, находящихся в состояниях, существенно отличных от термодинамического равновесия. Лазеры, как и мазеры, генераторы и усилители СВЧ диапазона, называют еще квантовыми генераторами (усилителями), поскольку поведение участвующих в их работе частиц описывается законами квантовой механики. Принципиальным отличием лазеров от всех других источников света (тепловых, газоразрядных и др.), представляющих собой по сути дела источники оптического шума, является высокая степень когерентности лазерного излучения. С созданием лазеров в оптическом диапазоне появились источники излучения, аналогичные привычным в радиодиапазоне генераторам когерентных сигналов, способные успешно использоваться для целей связи и передачи информации, а по многим своим свойствам — направленности излучения, полосе передаваемых частот, низкому уровню шумов, концентрации энергии во времени и т.д. — превосходящие классические устройства радиодиапазона.

Глава I. Лазер. История создания. Принцип действия.

История создания лазера

Слово «лазер» составлено из начальных букв в английском словосочетании Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, что в переводе на русский язык означает: усиление света посредством вынужденного испускания. Таким образом, в самом термине лазер отражена так фундаментальная роль процессов вынужденного испускания, которую они играют в генераторах и усилителях когерентного света. Поэтому историю создания лазера следует начинать с 1917 г., когда Альберт Эйнштейн впервые ввел представление о вынужденном испускании.

Это был первый шаг на пути к лазеру. Следующий шаг сделал советский физик В. А. Фабрикант, указавший в 1939 г. на возможность использования вынужденного испускания для усиления электромагнитного излучения при его прохождении через вещество. Идея, высказанная В. А. Фабрикантом, предполагала использование микросистем с инверсной заселенностью уровней. Позднее, после окончания Великой Отечественной войны В. А. Фабрикант вернулся к этой идее и на основе своих исследований подал в 1951 г. заявку на изобретения способа усиления излучения при помощи вынужденного испускания. На эту заявку было выдано свидетельство, в котором под рубрикой «Предмет изобретения» было написано: «Способ усиления электромагнитных излучений (ультрафиолетового, видимого, инфракрасного и радиодиапазонов волн), отличающейся тем, что усиливаемое излучение пропускают через среду, в которой с помощью вспомогательного излучения или другим путем создают избыточною по сравнению с равновесной концентрацию атомов, других частиц или их систем на верхних энергетических уровнях, соответствующих возбужденным состояниями».

Первоначально этот способ усиления излучения оказался реализованным в радиодиапазоне, а точнее в диапазоне сверхвысоких частот. В мае 1952 г. на Общесоюзной конференции по радиоспектроскопии советские физики Н. Г. Басов и А. М. Прохоров сделали доклад о принципиальной возможности создания усилителя излучения в СВЧ диапазоне. Они назвали его «молекулярным генератором». Практически одновременно предложение об использовании вынужденного испускания для усиления и генерирования миллиметровых волн было высказано в Колумбийском университете в США американским физиком Ч. Таунсом.

В 1954 г. молекулярный генератор, названный вскоре мазером, стал реальностью. Он был разработан и создан независимо и одновременно в двух точках земного шара — в Физическом институте имени П. Н. Лебедева Академии наук СССР и в Колумбийском Университете в США.

Впоследствии от термина «мазер» и произошел термин «лазер» в результате замены буквы «М» (начальная буква слова Microwave — микроволновой) буквой «L» (начальная буква слова Light — свет). В основе работы, как мазера, так и лазера лежит один и тот же принцип — принцип, сформулированный . В. А. Фабрикантом. Появление мазера означало, что родилось новое направление в науке и технике. Вначале его называли квантовой радиофизикой, а позднее стали называть квантовой электроникой.

В 1955 г. Н. Г. Басов и А. М. Прохоров обосновали применение метода оптической накачки для создания инверсной заселенности уровней. В 1957 г. Н. Г. Басов выдвинул идею использования полупроводников для создания квантовых генераторов; при этом он предложил использовать в качестве резонатора специально обработанные поверхности самого образца. В том же году В. А. Фабрикант и Ф. А. Бутаева наблюдали эффект оптического квантового усиления в опытах с электрическим разрядом в смеси паров ртути и небольших количествах водорода и гелия. В 1958 г. А. М. Прохоров и независимо от него американский физик Ч. Таунс теоретически обосновали возможность применения явления вынужденного испускания в оптическом диапазоне; он выдвинули идею применения в оптическом диапазоне не объемных, а открытых резонаторов. Заметим, что конструктивно открытый резонатор отличается от объемного тем, что убраны боковые проводящие стенки и линейные размеры резонатора выбраны большими по сравнению с длинной волны излучения.

Таким образом, интенсивные теоретические и экспериментальные исследования в СССР и США вплотную подвели ученых в самом конце 50-х годов к созданию лазера. Успех выпал на долю американского физика Т. Меймана. В 1960 г. в двух научных журналах появилось его сообщение о том, что ему удалось получить на рубине генерацию излучения в оптическом диапазоне. Так мир узнал о рождении первого «оптического мазера» — лазера на рубине. Первый образец лазера выглядел достаточно скромно: маленький рубиновый кубик (1x1x1 см), две противоположные грани которого, имели серебряное покрытие (эти грани играли роль зеркала резонатора), периодически облучались зеленым светом от лампы-вспышки высокой мощности, которая змеей охватывала рубиновый кубик. Генерируемое излучение в виде красных световых импульсов испускалось через небольшое отверстие в одной из посеребренных граней кубика.

В том же 1960 г. американскими физиками А. Джавану, В. Беннету, Э. Эрриоту удалось получить генерацию оптического излучения в электрическом разряде в смеси гелия и неона. Так родился первый газовый лазер, появление которого было фактически подготовлено экспериментальными исследованиями В. А. Фабриканта и Ф. А. Бутаевой, выполненными в 1957 г.

Начиная с 1961 г., лазеры разных типов (твердотельные и газовые) занимают прочное место в оптических лабораториях. Осваиваются новые активные среды, разрабатывается и совершенствуется технология изготовления лазеров. В 1962-1963 гг. в СССР и США одновременно создаются первые полупроводниковые лазеры.

Принцип действия лазеров

Чтобы понять принцип работы лазера, нужно более внимательно изучить процессы поглощения и излучения атомами квантов света. Атом может находиться в различных энергетических состояниях с энергиями E1, E2 и т. д. В теории Бора эти состояния называются стабильными. На самом деле стабильным состоянием, в котором атом может находиться бесконечно долго в отсутствие внешних возмущений, является только состояние с наименьшей энергией. Это состояние называют основным. Все другие состояния нестабильны. Возбужденный атом может пребывать в этих состояниях лишь очень короткое время, порядка 10–8 с, после этого он самопроизвольно переходит в одно из низших состояний, испуская квант света, частоту которого можно определить из второго постулата Бора. Излучение, испускаемое при самопроизвольном переходе атома из одного состояния в другое, называют спонтанным. На некоторых энергетических уровнях атом может пребывать значительно большее время, порядка 10–3 с. Такие уровни называются метастабильными. Переход атома в более высокое энергетическое состояние может происходить при резонансном поглощении фотона, энергия которого равна разности энергий атома в конечном и начальном состояниях. Переходы между энергетическими уровнями атома не обязательно связаны с поглощением или испусканием фотонов . Атом может приобрести или отдать часть своей энергии и перейти в другое квантовое состояние в результате взаимодействия с другими атомами или столкновений с электронами. Такие переходы называются безизлучательными. В 1916 году  А. Эйнштейн предсказал, что переход электрона в атоме с верхнего энергетического уровня на нижний может происходить под влиянием внешнего электромагнитного поля, частота которого равна собственной частоте перехода. Возникающее при этом излучение называют вынужденным или индуцированным. Вынужденное излучение обладает удивительным свойством. Оно резко отличается от спонтанного излучения. В результате взаимодействия возбужденного атома с фотоном атом испускает еще один фотон той же самой частоты, распространяющийся в том же направлении. На языке волновой теории это означает, что атом излучает электромагнитную волну, у которой частота, фаза, поляризация и направление распространения точно такие же, как и у первоначальной волны. В результате вынужденного испускания фотонов амплитуда волны, распространяющейся в среде, возрастает. С точки зрения квантовой теории, в результате взаимодействия возбужденного атома с фотоном, частота которого равна частоте перехода, появляются два совершенно одинаковых фотона-близнеца. Именно индуцированное излучение является физической основой работы лазеров.

На рис. 1 схематически представлены возможные механизмы переходов между двумя энергетическими состояниями атома с поглощением или испусканием кванта.

Поверхностная лазерная обработка

Рисунок 1.

Условное изображение процессов (a) поглощения, (b) спонтанного испускания и (c) индуцированного испускания кванта.

Рассмотрим слой прозрачного вещества, атомы которого могут находиться в состояниях с энергиями E1 и E2 > E1. Пусть в этом слое распространяется излучение резонансной частоты перехода ν = ΔE / h. Согласно распределению Больцмана, при термодинамическом равновесии большее количество атомов вещества будет находиться в нижнем энергетическом состоянии. Некоторая часть атомов будет находиться и в верхнем энергетическом состоянии, получая необходимую энергию при столкновениях с другими атомами. Обозначим населенности нижнего и верхнего уровней соответственно через n1 и n2 < n1. При распространении резонансного излучения в такой среде будут происходить все три процесса, изображенные на рис. 1. Эйнштейн показал, что процесс (a) поглощения фотона невозбужденным атомом и процесс (c) индуцированного испускания кванта возбужденным атомом имеют одинаковые вероятности. Так как n2 < n1 поглощение фотонов будет происходить чаще, чем индуцированное испускание. В результате прошедшее через слой вещества излучение будет ослабляться. Это явление напоминает появление темных фраунгоферовских линий в спектре солнечного излучения. Излучение, возникающее в результате спонтанных переходов, некогерентно и распространяется во всевозможных направлениях и не дает вклада в проходящую волну.Чтобы проходящая через слой вещества волна усиливалась, нужно искусственно создать условия, при которых n2 > n1, т. е. создать инверсную населенность уровней. Такая среда является термодинамически неравновесной. Идея использования неравновесных сред для получения оптического усиления впервые была высказана В. А. Фабрикантом в 1940 году. В 1954 году русские физики Н. Г. Басов и А. М. Прохоров и независимо от них американский ученый Ч. Таунс использовали явление индуцированного испускания для создания микроволнового генератора радиоволн с длиной волны λ = 1,27 см. За разработку нового принципа усиления и генерации радиоволн в 1964 году все трое были удостоены Нобелевской премии. Среда, в которой создана инверсная населенность уровней, называется активной. Она может служить резонансным усилителем светового сигнала. Для того, чтобы возникала генерация света, необходимо использовать обратную связь. Для этого активную среду нужно расположить между двумя высококачественными зеркалами, отражающими свет строго назад, чтобы он многократно прошел через активную среду, вызывая лавинообразный процесс индуцированной эмиссии когерентных фотонов. При этом в среде должна поддерживаться инверсная населенность уровней. Этот процесс в лазерной физике принято называть накачкой. Начало лавинообразному процессу в такой системе при определенных условиях может положить случайный спонтанный акт, при котором возникает излучение, направленное вдоль оси системы. Через некоторое время в такой системе возникает стационарный режим генерации. Это и есть лазер. Лазерное излучение выводится наружу через одно (или оба) из зеркал, обладающее частичной прозрачностью. На рис. 2 схематически представлено развитие лавинообразного процесса в лазере.

Поверхностная лазерная обработка

Рисунок 2.

Развитие лавинообразного процесса генерации в лазере.

Особенности лазерного излучения

Лазерные источники света обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с другими источниками света:

1. Лазеры способны создавать пучки света с очень малым углом расхождения (около 10-5 рад).

2. Свет лазера обладает исключительной монохроматичностью. В отличие от обычных источников света, атомы которых излучают свет независимо друг от друга, в лазерах атомы излучают свет согласованно. Поэтому фаза волны не испытывает нерегулярных изменений.

3. Лазеры являются самыми мощными источниками света. В узком интервале спектра кратковременно (в течение промежутка времени продолжительностью порядка 10-13 с) у некоторых типов лазеров достигается мощность излучения 1017 Вт/см2

Классификация лазеров

Классификация лазеров производиться с учетом как типа активной среды, так и способа ее возбуждения ( способа накачки ). По способу накачки следует, прежде всего, выделить два способа – оптическую накачку и накачку с использованием самостоятельного электрического разряда. Оптическая накачка имеет универсальный характер. Она применяется для возбуждения самых различных активных сред – диэлектрических кристаллов, стекол, полупроводников, жидкостей, газовых смесей. Оптическое возбуждение может использоваться так же как составной элемент некоторых других способов накачки. Накачка с использованием самостоятельного электрического разряда применяется в разряженных газообразных активных средах – при давлении 1….10 мм рт. ст. Соответствующие типы лазеров объединяют общим термином газоразрядные лазеры.

Классификация лазеров по активной среде и области применения:

Газовые лазеры

Гелий-неоновые лазеры (HeNe) (543 нм, 632,8 нм, 1,15 нм, 3,39 нм)

Аргоновые лазеры (458 нм, 488 нм или 514,5 нм)

Лазеры на углекислом газе (9,6 мкм и 10,6 мкм) используются в промышленности для резки и сварки материалов, имеют мощность до 100 кВт

Лазеры на монооксиде углерода. Требуют дополнительного охлаждения, однако имеют большую мощность — до 500 кВт

Эксимерные газовые лазеры, дающие ультрафиолетовое излучение. Используются при производстве микросхем(фотолитография) и в установках коррекции зрения. F2 (157 нм), ArF (193 нм), KrCl (222 нм), KrF (248 нм), XeCl (308 нм), XeF (351 нм)

Твердотельные лазеры

рубиновые (694 нм), александритовые (755 нм), массивы импульсных диодов (810 нм), Nd:YAG (1064 нм), Ho:YAG (2090 нм), Er:YAG (2940 нм). Используются в медицине.

Алюмо-иттриевые твердотельные лазеры с неодимовым легированием (Nd:YAG) — инфракрасные лазеры большой мощности, используемые для точной резки, сварки и маркировки изделий из металлов и других материалов

Кристаллические лазеры с иттербиевым легированием, такие как Yb:YAG, Yb:KGW, Yb:KYW, Yb:SYS, Yb:BOYS, Yb:CaF2, или на основе иттербиевого стекловолокна; обычно работают в диапазоне 1020—1050 нм; потенциально самые высокоэффективные благодаря малому квантовому дефекту; наибольшая мощность сверхкоротких импульсов достигнута на Yb:YAG-лазере. Волоконные лазеры с иттербиевым легированием обладают рекордной непрерывной мощностью среди твердотельных лазеров (десятки киловатт)

алюмо-иттриевые с эрбиевым легированием, 1645 нм

алюмо-иттриевые с тулиевым легированием, 2015 нм

алюмо-иттриевые с гольмиевым легированием, 2096 нм, Эффективный ИК-лазер, излучение поглощается влажными материалами толщиной менее 1 мм. Обычно работает в импульсном режиме и используется в медицине.

Титан-сапфировые лазеры. Хорошо перестраиваемый по длине волны инфракарасный лазер, используемый для генерации сверхкоротких импульсов и в спектроскопии

Лазеры на эрбиевом стекле, изготавливаются из специального оптоволокна и используются как усилители в оптических линиях связи.

Микрочиповые лазеры. Компактные интегрированные импульсные твердотельные лазеры, наиболее широко используются в сверхъярких лазерных указках

Полупроводниковые лазерные диоды

Самый распространенный тип лазеров: используются в лазерных указках, лазерных принтерах, телекоммуникациях и оптических носителях информации(CD/DVD). Мощные лазерные диоды используются для накачки современных твердотельных лазеров.

Лазеры с внешним резонатором (External-cavity lasers), используются для создания этиловом

Лазеры с квантовым каскадом спирте или этиленгликоле. Позволяют осуществлять пререстройку длины волны излучения в диапазоне от 350 нм до 850 нм (в зависимости от типа красителя). Применение — спектроскопия, медицина (в т.ч. фотодинамическая терапия), фотохимия. высокоэнергетических импульсов

Лазеры на красителях Тип лазеров, использующий в качестве активной среды раствор органических красителей

Лазеры на свободных электронах

Расшифровка обозначений

YAG — алюмо-иттриевый гранат

KGW — калий-гадолиниевый вольфрамат

YLF — фторид иттрия-лития

2. Поверхностная лазерная обработка

На режимах, не вызывающих разрушения материала, реализуются различные процессы лазерной поверхностной обработки. В основе этих процессов лежат необычные структурные и фазовые изменения в материале, возникающие вследствие сверхвысоких скоростей его нагрева и последующего охлаждения в условиях лазерного облучения. Важную роль при этом играют возможность насыщения поверхностного слоя элементами окружающей среды, рост плотности дислокаций в зоне облучения и другие эффекты.

2.1. Виды поверхностной лазерной обработки

В зависимости от степени развития указанных явлений в материале различают несколько видов поверхностной лазерной обработки (табл. 1), возможность реализации которых определяется основном уровнем плотности мощности излучения.

Упрочнение без фазового перехода предполагает структурные изменения в материале при уровне плотности мощности излучения, не приводящем к расплавлению облученной зоны. При этом виде обработки сохраняется исходная шероховатость обрабатывающей поверхности. Быстрый локальный нагрев поверхности и последующее охлаждение за счет теплоотвода в массив материала приводят к образованию в поверхностном слое стали специфической высоко-дисперсной, слаботравящейся, дезориентированной в пространстве структуры, имеющей микротвердость, в 2—4 раза превышающую микротвердость основы (матрицы). При малых плотностях мощности, скоростях нагрева и охлаждения, не превышающих критических значений, может быть реализован режим отжига (отпуска) ранее закаленных материалов. Необходимость такой операции возникает, например, при изготовлении листовых пружин, отбортовке краев обоймы подшипника и т. п. Упрочнение с фазовым переходом предполагает плавление материала в облученной зоне. Этот вид упрочнения требует более высокой плотности мощности излучения, что позволяет добиться значительных глубин упрочненного слоя. Поверхность этого слоя имеет характерное для закалки из жидкого состоянии дендритное строение. Затем идет ЗТВ, а между ней и материалом основы расположена переходная зона. При данном виде поверхностной обработки, естественно, нарушается исходная шероховатость, что треПоверхностная лазерная обработкабует введения в технологический процесс изготовления изделия дополнительной финишной операции (шлифования).

При реализации рассмотренных видов обработки не требуется специальной среды, процесс проводится на воздухе. При этом возможна частичная диффузия составляющих воздуха в облученную зону.

При следующем виде поверхностной обработки — лазерном легировании для насыщения поверхностного слоя легирующими элементами требуется специальная среда (газообразная, жидкостная, твердая). В результате на обрабатываемой поверхности образуется новый сплав, отличный по составу и структуре от матричного материала.

Виды поверхностной лазерной обработки Таблица 1

Вид обработки

плотность мощности

1 см 2

скорость охлаждения

С

глубина ЗТВ,мм

Упрочнение без фазового

перехода

103-104

104-105

0,2-0,5
Лазерный отжиг (отпуск)

102-103

—

0.05-0,1

упрочнение с фазовым

переходом

104-105

105-106

1,2- З.0
лазерное легирование

104-106

104-106

0,2-2,0
Лазерная наплавка (напыление)

104-106

104-106

0,02-3,0
Амортизация поверхности

106-108

104106

0,01-0,05
шоковое упрочнение

104-106

104-106

0,02-0,2

Лазерная наплавка (напыление) позволяет нанести па поверхность обрабатываемого материала слой другого материала, улучшающий эксплуатационные характеристики основного.

Новая разновидность лазерного упрочнения — аморфизация поверхности сплава в условиях скоростного облучения (очень коротким импульсом или сканирующим лучом). Сверхвысокие скорости теплоотвода, достигаемые при этом, обеспечивают своеобразное «замораживание» расплава, образование металлических стекол (метгласса) или аморфного состояния поверхностного слоя. В результате достигаются высокая твердость, коррозионная стойкость, улучшенные магнитные характеристики и другие специфические свойства материала. Процесс лазерной аморфизации можно осуществить при обработке сплавов специальных составов (в том числе и на основе железа), а также других материалов, предварительно покрытых специальными составами, которые самостоятельно или совместно с матричным материалом склонны к аморфизации.

Шоковое упрочнение имеет место при воздействии на материал мощного импульса излучения наносскундной длительности. Предварительно на материал наносится тонкий слой легкоплавкого металла. Воздействие мощного импульса вызывает взрывообразное испарение легкоплавкого металла, что приводит к возникновению импульса отдачи, в свою очередь генерирующего мощную ударную волну в материале. В результате происходит пластическое деформирование материала, а при нагреве поверхностного слоя-— и соответствующие изменения в структуре. Первые четыре вида поверхностной лазерной обработки к настоящему времени получили наибольшее распространение. Для практической реализации аморфизации и шокового упрочнения требуются дополнительные исследования. Все эти виды обработки можно осуществить с помощью как импульсного, так и непрерывного излучения, причем упрочнение без фазового перехода более пригодно для прецизионной обработки поверхностей сравнительно небольших размеров, производительность процесса ограничивается сравнительно невысокой частотой следования импульсов выпускаемого оборудования. Непрерывное излучение позволяет производить обработку с высокой производительностью поверхностей больших размеров.

2.2. Обработка импульсным излучением

При фокусировании излучения сферической оптикой облученная. зона в плане имеет вид круга диаметром D. Тогда в случае однокоординатной (линейной) обработки скорость упрочнения определяется из выражения

Поверхностная лазерная обработка 

, где D длина участка упрочнения; t -время обработки; п -число импульсов; K0 — коэффициент перекрытия; f — частота следования импульсов.

При двух координатной обработке одними из основных параметров является шаг s относительного перемещения по оси х и шаг s’ перемещения по оси у. От соотношения этих шагов и диаметра зоны облучения зависят степень заполнения (упаковки) профиля, эффективность процесса. Обработка может быть реализована по одной из четырех схем (табл. 2). Эффективность обработки по схеме характеризуется коэффициентом использования импульсов Ки, который определяется из соотношения

Поверхностная лазерная обработка

где F’ — площадь облученной поверхности.

Производительность процесса двухкоординатной обработки

Поверхностная лазерная обработка

Это выражение может быть использовано для ориентировочной оценки производительности, так как реальные условия вносят свои коррективы. Например, при D = 4 мм, Ки—0,74 (см. табл. 4, схема 3) и f =1 Гц производительность упрочнения составит 550 мм2/мин.

К технологическим характеристикам упрочнения импульсным излучением относятся размерные параметры (диаметр единичной зоны упрочнения, ширина линейного упрочнения, глубина упрочненной зоны), степень упрочнения (микротвердость), шероховатость обработанной поверхности и др. Па эти характеристики влияют вид обрабатываемого материала, схема обработки, энергетические параметры облучения, эффективность поглощения излучения, среда и т. п. Так, с увеличением плотности мощности излучения q возрастает — как ширина В (диаметр единичного пятна D), так и глубина И зоны линейного упрочнения. Однако для каждого вида материалов существует некоторое пороговое значение q, после которого начинается разрушение (эрозия) материала.

Схемы поверхностной обработки импульсным излучением Таблица 2

Номер схемы

схема

характеристика
1

Поверхностная лазерная обработка

Ки =1

Ки =0,78

s=s’=D

2

Поверхностная лазерная обработка

Ки =0,7

Ки =0,46

s=s’=0,7D

3

Поверхностная лазерная обработка

Ки =0,74

s=0,8D

s’=0,74D

4

Поверхностная лазерная обработка

Ки =0,8

Ки =0,78

s=s’=0,8D

Повышение эффективности упрочнения может быть достигнуто увеличением поглощательной способности материала при обработке импульсным инфракрасным излучением {X — 1,06 мкм). Для этого используют покрытие, например, коллоидный раствор графита, или предварительную химическую обработку облучаемой поверхности раствором па основе пикриновой кислоты. Глубина упрочнения зависит от вида материала (марки стали) и в меньшей степени от окружающей среды. В закаленных сталях глубина упрочнения при одних и тех же условиях облучения на 30 — 60% больше, чем в отожженных сталях. Степень упрочнения также зависит как от вида материала, так и от его исходного состояния. Для закаленных сталей уровень упрочнения выше, чем для отожженных.

При реализации линейного упрочнения обработка обычно ведется с перекрытием зон лазерного воздействия. В перекрытых участках происходит отпуск огнеупрочненного материала в результате действия последующего импульса. В результате в поперечном сечении упрочненный слой представляет собой характерную «чешуйчатую» структуру. При двухкоординатном упрочнении дополнительное перекрытие несколько усложняет происходящие в зоне обработки процессы. В частности, это проявляется в узловых точках, где материал четырежды подвергался облучению.

В фактуре поверхности также обнаруживается характерная «чешуйчатость». Центральную и основную часть каждого пятна занимает слаботравящаяся зона с твердостью до 13000 МПа. Отсутствие в этой зоне карбидов показывает, что температура нагрева здесь существенно превышала критическую точку, в результате чего все карбиды растворились в аустеннте. По окончании лазерного импульса при последующем быстром охлаждении за счет теплоотвода в массив материала в этой зоне произошла полная закалка с образованием мартеиситной структуры, обладающей высокой твердостью.

Значительная часть аустенита при этом сохранилась вследствие большого содержания и нем углерода и хрома, которые перешли в твердый раствор при нагреве до высоких температур. Однако этот остаточный аустенит испытал в процессе закалки фазовый наклеп, усиленный вследствие локального и импульсного характера термического никла, поэтому обладает высокой твердостью.

Концентрично с первой расположена вторая зона, занимающая периферийную часть пятим и обладающая более сильной травимостыо и несколько меньшей твердостью (8000—10000 МПа). Невозможна также обработка сканирующим излучением с амплитудой Поверхностная лазерная обработка сканирования. Тогда производительность обработки будет зависеть от величины Поверхностная лазерная обработка и скорости перемещения заготовки: Поверхностная лазерная обработка. Другие закономерности упрочнения сталей непрерывным излучением во многом подобны рассмотренным закономерностям обработки импульсным излучением. Параметры (ширина, площадь упрочненной зоны, глубина упрочнения), имеющие размерность, степень упрочнения, шероховатость обработанной поверхности зависят как от плотности мощности излучения и скорости обработки, так и от вида обрабатываемого материала. Важную роль при этом также играет вид поглощающего покрытия, наносимого на поверхность для повышения эффективности обработки.На сегодняшний день разработано и используется большое многообразие поглощающих покрытий: фосфатные, хромовые, коллоидные растворы, графит, различные краски, оксиды металлов, силикаты и пр. Если для сравнительной оценки покрытий использовать критерий эффективности поглощения излучения kп= hu/ho , где hu ho, — глубина зоны термического влияния соответственно с покрытием и без него, то ряд предпочтительности покрытий будет иметь следующий вид:

Таблица 3

Покрытие

С r

Cd

С

ZnO

Zn3(PO4)2

Si02 Al2O3

С

FeO4
0,6

2,0

3.0

4.5

5,1

6.5

6.7

Неотъемлемой структурной составляющей этой зоны являются карбидные частицы. В отличие от первой данная зона имеет неоднородное строение, причем степень неоднородности выше там, где вторая зона перекрывает первую, образовавшуюся в соседнем пятне нагрева, тогда как на границе с исходной структурой она меньше. Структура этой зоны — мартенсит, остаточный аустенит и карбиды, не растворившиеся полностью.

В узловых точках (участки прямоугольной формы) там, где четыре зоны лазерного воздействия перекрывают друг друга, материал сильно травится, и его твердость составляет 5000—5500 МПа, что характерно для трооститной структуры. Такие участки появляются вследствие многократного отпуска ранее возникших структур закалки при последовательном воздействии на материал ряда импульсов.

Шероховатость обработанной поверхности при упрочнении в режиме проплавления зависит от схем обработки, коэффициента перекрытия, уровня плотности мощности излучения. Так, минимальная шероховатость имеет место при 0,6>Ku>0,8 Низкая шероховатость поверхности достигается при невысоких плотностях мощности излучения (для стали, например, q = 50-100 кВт/см2). Однако следует учитывать, что при малой плотности мощности обеспечиваются и небольшие размеры зоны упрочнения.

Для выбора режимов упрочнения импульсным излучением можно пользоваться номограммами, построенными на основании экспериментальных иcследований.

2.3. Обработка непрерывным излучением

Наиболее распространенная схема обработки — однодорожечное упрочнение. В зависимости от траектории перемещения луча или закона перемещения заготовки конфигурация упрочненного участка поверхности может иметь различный вид. Производительность П обработки зависит от скорости v относительного переменность П обработки зависит от скорости v относительного перемещения луча и поверхности, а также от ширины зоны В: П = vB- если же параллельно наносится несколько дорожек упрочнения, то производительность также зависит от их числа и коэффициента перекрытия или шага обработки. Из рис видно, как изменяется микротвердость но длине L обрабатываемой зоны в зависимости от степени перекрытия (шага s) дорожек упрочнения. Как и при импульсной обработке, в перекрытых зонах наблюдается существенное снижение ;твердости в результате .Поверхностная лазерная обработка

Рис. 3 зависимость микротвердости П от шага обработки s

отпуска ранее закаленного материала

Однородность и толщина покрытия являются важными факторами обеспечения качественного упрочнения. Оптимальная толщина покрытия — 20—50 мкм. Слишком тонкое покрытие снижает глубину упрочнения вследствие быстрого испарения, увеличение также толщины выше указанных значений приводит к неоднородности результатов обработки — образованию как оплавленных, так и недостаточно прогретых участков поверхности.

Наибольшее влияние на изменение размерных параметров упрочнения оказывает плотность мощности излучения. С увеличением плотности мощности растет глубина ЗТВ, что связано с ростом подводимой к материалу удельной энергии. Скорость обработки очень сильно влияет на размерные параметры упрочнения. С ростом скорости, относительного перемещения излучения и обрабатываемой поверхности снижаются как глубина, так и ширина упрочненной зоны.

Увеличение скорости обработки также влияет на изменение микротвердости в упрочненном слое. Так, с увеличением скорости до 6.0 м/мин изменение микротвердости может достигать 400 МПа.

При упрочнении в режиме проплавления материала шероховатость обработанной поверхности резко возрастает с ростом плотности мощности излучения, доходит до максимума при q =50 кВт/см2, а затем начинает постепенно снижаться. При оптимальных режимах обработки Rz =10-20 мкм.

Большое влияние на шероховатость поверхности оказывает скорость обработки. При малых значениях скорости шероховатость довольно велика (Rz=20 мкм), однако с увеличением v шероховатость снижается (при v=8 м/мин Rz=5-8 мкм).

При выборе режимов обработки для ориентировочной оценки глубины упрочненного слоя можно использовать теоретические зависимости, полученные на основе решения уравнения теплопроводности для определенных условий облучения. При этом исходят из положения, что в процессе упрочнения температура поверхности To.o.t должна быть больше температуры закалки T:зак, но не выше температуры плавления Тпл

Максимальные размеры зоны упрочнения по осям Оy и Oz при Т (у, z, t) = Тзак,- определяютея из выражий

Поверхностная лазерная обработкаПоверхностная лазерная обработка

Поверхностная лазерная обработка,

Где Поверхностная лазерная обработка— коэффициент температуропроводности, здесь к — коэффициент теплопроводности; с и v — теплоемкость и плотность материала; r — радиус сфокусированного пятна; v — скорость обработки; Ln — удельная теплота плавления; Ро=АР — эффективная мощность лазерного теплового источника, здесь А — поглощательная способность материала; Р — мощность лазерного излучения.

Во многих случаях для выбора режимов обработки уста на вливаются экспериментальные зависимости, позволяющие в практических условиях для конкретных материалов оценить параметры процесса. На рис. II показана номограмма для выбора режимов упрочнения инструментальных сталей. Исходными данными Для номограммы являются требуемые микротвердость и глубина упрочненного слоя. В качестве энергетического параметра не пол v. густея плотность энергии излучения где t — время воздействия лазерного излучения. По зависимостям Поверхностная лазерная обработка и Поверхностная лазерная обработка устанавливаются плотность энергии излучения, соответствующая заданным h и H В зависимости от возможностей технологического оборудования и с учетом обеспечения максимальной производительности выбиваются мощность излучения, диаметр пятна фокусирования и определяется достигаемая плотность мощности излучения. По установленным We и q определяется длительность воздействия излучения.

По диаметру пятна фокусирования du и времени t воздействия излучения определяется скорость v относительного перемещения луча и обрабатываемой поверхности.

С помощью номограммы (на рис. 4) можно решить и обратную задачу — по заданным энергетическим параметрам излучения и скорости обработки определить глубину и твердость упрочненного слоя.

Поверхностная лазерная обработка

Рис 4. Монограмма для выбора режимов упрочнения непрерывным излучением

2.4. Лазерные легирование, наплавка, маркировка, гравировка

Лазерное легирование отличается от обычного лазерного упрочнения тем, что повышение твердости и других эксплуатационных показателей достигается не только за счет структурных и фазовых превращений в зоне лазерного воздействия, но и путем создания нового сплава с отличным от матричного материала химическим составом. Тем не менее в основе этого нового сплава лежит матричный материал.

В отличие от легирования при лазерной наплавке матричный материал может находиться лишь в небольшом слое между матрицей и направленным слоем, который служит связующей средой. Наплавленный же слой существенно отличается от матричного материала.

Эти виды поверхностной лазерной обработки очень перспективны вследствие роста дефицита чистых металлов типа W, Mo, NiCr, Co. V. Острой необходимости снижения расхода высоколегированных сталей и в связи с этим увеличения надежности и долговечности изделий из менее дефицитных конструкционных материалов.

Процессы локального легирования и наплавки реализуются с помощью как импульсного, так и непрерывного излучения по тем же схемам, что и обычное лазерное упрочнение. Технологические закономерности процесса, помимо ранее рассмотренных, зависят также от способа подачи в зону обработки легирующего состава, вида легирующего элемента (элементов), свойств матричного материала.

Существуют следующие способы подачи легирующего элемента (среды) в зону лазерного воздействия:

* нанесение легирующего состава в виде порошка на обрабатываемую поверхность;

* обмазка поверхности специальным легирующим составом;

* легирование в жидкости (жидкой легирующей среде);

* накатывание фольги из легирующего материала на обрабатываемую поверхность;

* легирование в газообразной легирующей среде;

* удержание ферромагнитных легирующих элементов на матричной поверхности магнитным полем;

* электроискровое нанесение легирующего состава;

* плазменное нанесение покрытия;

* детонационное нанесение легирующего состава;

* электролитическое осаждение легирующего покрытия;

* подача легирующего состава в зону обработки синхронно с лазерным излучением.

Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки, которые определяют целесообразность его использования в конкретном случае.

Размеры легированной зоны зависят в основном от энергетических параметров излучения и толщины покрытия из легирующего материала. Как правило, легирование импульсным излучением обеспечивает меньшие размеры легированной зоны, чем при обработке непрерывным излучением. В частности, если при импульсной обработке глубина зоны достигает 0,3—0,7 мм, то применение непрерывного излучения мощных СO2-лазеров позволяет увеличить глубины зоны до 3 мм.

На степень упрочнения влияет как вид легирующего элемента, так и состав матричного материала. Например, при легировании, алюминиевого сплава AЛ 25 железом, никелем и марганцем достигается различная

Микротвердость:

Легирующий элемент П,. МПа

Mn 2180

Xi 2200

Fe . . 3500

После термообработки 1000

Без термообработки 850

Максимальная концентрация К2 элемента в облученной зоне может быть определена из соотношения

Поверхностная лазерная обработка

где K1 — концентрация элемента в покрытии; V1— объем покры тия; V2 — объем расплава. Вследствие расплавления материала шероховатость легированной поверхности обычно велика, поэтому после этой операции требуется финишная (абразивная) обработка. Припуск на такую обработку обычно составляет до 0,4 мм.

2.5. Эксплуатационные показатели материалов после лазерной поверхностной обработки

Лазерная поверхностная обработка вызывает улучшение многих эксплуатационных характеристик облученных материалов. Специфическая топография обработанной поверхности, которая характеризуется образованием «островков» разупрочнения, служащих своеобразными демпферами для возникающих структурных и термических напряжений, а также «карманами» для удержания смазочного материала, позволяет существенно повысить износостойкость материала вследствие значительного уменьшения коэффициента трения (порой до 2 раз).

У большей части конструкционных сталей и сплавов наблюдалось увеличение износостойкости после лазерной обработки б 3—5 раз.

Такие механические свойства, как предел прочности σ, ударная вязкость КС, после лазерного облучения несколько снижаются, в то время как предел текучести σ0,2 практически остается без изменения. Однако с помощью дополнительного отпуска для снятия напряжений и σB, и σ0.2 могут быть увеличены в 1,3 раза по сравнению со стандартной термообработкой.

Лазерное упрочнение приводит к повышению теплостойкости (термостойкости) материала, например инструментальной стали Р6М5 па 70—80е С, что влияет на износостойкость режущих инструментов, изготовленных из этой стали. Насыщение матричного материала — алюминиевого сплава АЛ25 — железом, никелем, марганцем, медью приводит к увеличению его жаропрочности в 1,5—4 раза. Такое значительное улучшение жаропрочности представляет большой интерес для двигателестроения, где алюминиевые сплавы работают в условиях высоких температур.

Лазерное облучение позволяет в широких пределах изменять напряженно-деформированное состояние материала. Изменяя условия облучения, можно получать остаточные напряжения разной величины.

При маркировке лазерным излучением достигается миниатюрность наносимого знака. Ширина образующей знака может не превышать 10 мкм при размерах самого знака до нескольких десятков микрометров. Бесконтактность метода и отсутствие механического воздействия позволяют маркировать тонкостенные, хрупкие детали, узлы и изделия в сборе. Высокая точность и качестве знаков гарантируют надежность и стабильность их считывания фотоэлектронными устройствами. К достоинствам лазерной маркировки относятся высокая производительность и возможность полной автоматизации процесса.

Одна из наиболее распространенных схем маркировки Реализует точечно-матричный метод нанесения знаков, при котором каждая матрица представляет собой прямоугольное поле с 63 возможными положениями зон лазерного воздействия (матрица «9X7»). При построчном сканировании излучения энергия подводится по программе к тем точкам матрицы, совокупность которых обеспечивает получение требуемого буквенно-цифрового знака. Зона элементарного воздействия в этом случае представляет собой. микроотверстие (лунку) диаметром 70—80 мкм. При частоте подачи импульсов 4 кГц с помощью матрицы «9X7» можно обеспечить производительность маркировки до 30 знаков в секунду.

Матрица «9×7» позволяет получить качественные знак к высотой 3 мм и менее. С уменьшением высоты знака отдельные микро-лунки перекрываются с образованием микроборозд. Маркировка ведется излучением с модулированной добротностью при длительности импульсов Поверхностная лазерная обработка мкc и высокой пиковой мощности.

Маркировка может также выполняться по схеме, в которой используется специальная маска, формирующая на обрабатываемой поверхности знак требуемой конфигурации. Достоинством этой схемы является то. что весь знак или даже вся требуемая информация из нескольких знаков, заложенная в маске, может быть нанесена за время действия одного импульса или серии из нecкольких импульсов. Это обусловливает высокую производительность процесса. Однако при этом ограничивается разнообразие носителей информации.

Большое распространение лазерная маркировка находит в электронной промышленности и приборостроении. Так, на миниатюрных конденсаторах с обкладкой площадью 2 мм2 с помощью излучении с модулировкой добротностью лазера па алюмопттриевом гранате (ЛИГ) наносятся фирменный знак и величина емкости.

На поверхности кремниевых и ферритовых элементов магнитных головок наносятся маркировочные знаки высотой I мм при глубине знака 20 мкм. Нанесение семизначного числа на кремниевую пластину занимает 50 с, а одной цифры на ферритовую поверхность — 1с. Сетка и специальные знаки наносятся лазерным излучением на стеклянные элементы приборов. Предварительно на обрабатываемую поверх ность наносится слой графитового порошка. При плавлении стекла графит внедряется в расплав, з результате чего на стекле сохраняется хорошо различимый и надежно зафиксированный след.

Поверхностная лазерная обработка

Рис. 5 Схема лазерной маркировки поверхности детали из стекла

На детали из прозрачных материалов маркировочные обозначения, сетки и другие специальные знаки могут наноситься следующим оригинальным способом. Под стеклянную деталь подкладывается металлическая пластина (например, оцинкованная жесть). Излучение, сфокусированное линзой 2, направляется через стекло 3 и концентрируется на металлической поверхности 4 (рис. 5). При перемещении луча по заданной программе в результате испарения металла на стекло напыляется тонкая металлическая пленочная дорожка в соответствии с программой перемещения луча.

С помощью лазерного излучения маркировочные знаки можно наносить на детали и изделия из неметаллических материалов, бумаги, картона, стекла, различных композитных и полимерных материалов.

В связи с расширением использования высокооборотных механизмов, машин, агрегатов, навигационных и инерционных систем актуальность приобретает проблема совершенствования процесса балансировки, повышения ее точности, производительности.

Применение лазерного излучения для устранения дисбаланса в балансировочных установках позволяет не только повысит: точность и производительность процесса, но и добиться полной автоматизации этой сложной н трудоемкой операции. Лазерный способ уравновешивания даст возможность устранять дисбаланс в период вращения изделия за один его пуск, что значительно упрощает технологический процесс.

Одна из схем реализации процесса предполагает вращение балансируемой детали и фокусирующей системы с равной частотой. При такой схеме во время балансировки фактически воспроизводится процесс лазерной прошивки несквозных отверстий импульсным излучением при неподвижной детали. Возможен и другой путь достижения этого эффекта, но без сообщения дополнительного вращения фокусирующей системе. При этом длительность импульса подбирается настолько малой, что имитируется процесс обработки неподвижной детали. Такие длительности обеспечиваются при генерации излучения в режиме модулированной добротности. При E=35 Дж, t=:0,1 мс, q=3,51010 Вт/см2 съем на один импульс составляет для стали 18ХН9Т — 0,3 мг, латуни ЛЦ40С — 1,5 мг, дюралюминия Д16Т — 1,8 мг.

Задачи маркировки и гравирования решаются двумя путями: с помощью проекционного метода и с помощью гравирования и перфорирования символов на поверхности маркируемого изделия.

Фирма IBM Deutschland (ФРГ) использует проекционный метод маркировки. В качестве источника излучения в установку введен лазер на рубине с энергией в импульсе 20 Дж и частотой следования импульсов 1 Гц. Для формирования символа служит проекционная система, состоящая из телескопа с матовым стеклом, маски и фокусирующего объектива. Маска выполнена в виде диска из молибденовой фольги с прорезями в форме цифр и букв. По команде ЭВМ диск поворачивается на нужный угол и происходит засветка нужного символа. Фокусирующий объект передает изображение этого символа на маркируемую поверхность.

Реализуя второй метод, фирма Siemens на основе АИГ лазера с выходной мощностью до 100 Вт создала лазерную систему Silamatik для нанесения надписей на материалы с помощью лазера посредством отклоняющей оптики и системы зеркал.

Фирмы Holobeam и Teradyne в своем оборудовании используют лазеры на АИГ с модуляцией добротности и непрерывной накачкой.

В СССР разработан лазерный гравировальный автомат, предназначенный для прямого изготовления офсетных форм непосредственно с оригинала, минуя фоторепродукционные и фотохимические процессы.

Оригинал со штриховым или полутоновым изображением на непрозрачной или прозрачной основе закрепляется на одном цилиндре автомата, а формная пластинка — на другом цилиндре.

В качестве формного материала используется гладкая алюминиевая фольга с предварительно нанесенным лаковым подслоем, поглощающим лазерное излучение, и полимерным антиадгезионным покрытием.

Электрооптическая система построчно считывает оригинал, преобразуя оптическое изображение в электрический сигнал, который через модулятор управляет лазерным лучом. В качестве источника излучения используется СО2-лазер, работающий в непрерывном режиме генерации.

Лазерное излучение можно использовать для предварительного нагрева слоя материала на заготовке перед последующим удалением его режущим инструментом. При нагреве улучшается обрабатываемость стали вследствие изменения механических характеристик материала в зоне стружкообразования, увеличения его пластичности, снижения прочности и твердости. Однако наиболее распространенный в настоящее время метод предварительного нагрева с помощью плазменной струи позволяет локализовать тепловое воздействие лишь до пятна диаметром 6—8 мм, что значительно превышает подачу инструмента на оборот заготовки и приводит к образованию ЗТВ больших размеров. Поэтому применение плазменного нагрева ограничивается обдирочными, черновыми операциями механической обработки. Кроме того, установка плазмотрона загромождает зону обработки, а в случае образования слив-нон стружки имеется опасность короткого замыкания с корпусом плазмотрона. Эти недостатки устраняются при лазерном нагреве. Лазерное воздействие можно локализовать таким образом, чтобы нагреву подвергалась только зона стружкообразования (рис. 6, а). Эффективность Поверхностная лазерная обработка

Рнс. 6. Схема лазерного воздействия при механической обработке

использования лазерного нагрева в значительной мере определяется плотностью мощности излучения. С увеличением q наблюдается значительное уменьшение результирующей силы резания. Так, при q = 7*104 Вт/см2 возможно снижение результирующей силы резания на 75% (рис. 6, б). Большое влияние на процесс резания оказывает расстояние L от направления воздействия луча до режущей кромки инструмента. При заданной плотности мощности излучения и определенной скорости резаная значение L должно быть выбрано оптимальным. При Р=~ 1,2 кВт диаметре пятна фокусирования 3 мм, скорости резания инструмента тальной стали vрез=ЗО м/мин оптимальное значение L=8 мм.

При лазерно-механической обработке жаропрочной стали снижается примерно в 2 раза шероховатость обработанной поверхности по сравнению с обычным резанием. Существенно, до 3 раз, может быть повышена и производительность обработки.

2.6. Типовые операции лазерной поверхностной обработки

Наиболее широкая область применения лазерной поверхностной обработки — инструментальное производство, например изготовление и эксплуатация режущего инструмента, элементов штамповой оснастки.

Лазерное упрочнение позволяет снизить в 3—4 раза износ инструмента путем повышения его поверхностной твердости при сохранении общей высокой динамической прочности, повышения теплостойкости, снижения коэффициента трения пары режущий инструмент — заготовка. Упрочнение может проводиться до передней или задней поверхности, а также одновременно по двум поверхностям.

Внедрение технологии лазерного упрочнения инструмента из сталей с пониженным содержанием вольфрама позволяет помимо повышения его стойкости значительно сократить расход дефицитной быстрорежущей стали.

Лазерное упрочнение приводит к повышению износостойкости штампов в 2 раза и более. Упрочнение пуансонов обычно проводиться по боковым поверхностям. При этом возможна многократная переточка пуансонов. При упрочнении по передней поверхности после очередной переточки кромки требуется повторная лазерная обработка.

Эффективно применение лазерного излучения для повышения работоспособности породоразрушающего инструмента для машин горнодобывающей промышленности. Здесь применение лазерной обработки приводит к росту износостойкости резцов комбайнов в 2—3 раза.

Широкое применение лазерная поверхностная обработка находит для повышения долговечности, надежности деталей различных машин и приборов во многих отраслях промышленности: химическом машиностроении, автомобильной промышленности, судостроении, авиастроении и т. д.

В автотракторостроении лазерное упрочнение применяется для повышения износостойкости распредвалов, коленвалов, шестерен заднего моста, рабочих поверхностей клапанов, клапанных седел, поршневых канавок, компрессионных колец, рычагов и других деталей. В нефтепромысловом оборудовании лазерное упрочнение применяют для повышения усталостной прочности резьбовой час-ти замковых соединений.

Высокую эффективность показала лазерная поверхностная обработка для повышения износостойкости внутренних рабочих участков длинномерной направляющей балки линий производства полимерной пленки (рис. 12). Возможность локального упрочнения направляющих лазерным излучением позволила отказаться от объемной термообработки, вызывающей значительные деформации и поэтому требующей дополнительной механической обработки (с назначением соответствующих припусков) для их устранения.

Глава III. Примеры поверхностной лазерной обработки

 Технология лазерной наплавки позволяет восстанавливать изношенные детали автомобильной, дорожно-строительной, судовой, горнодобывающей, энергетической техники. При этом восстанавливаемые детали, например, коленчатые валы большегрузных автомобилей имеют ресурс работы нового коленчатого вала, а стоимость восстановления методом лазерной наплавки коленвала составляет 30-40% от стоимости нового коленвала.

Технология лазерной наплавки позволяет заменить классическую химико-термическую технологию азотирования, борирования, цементации, нироцементации. При этом резко сокращается длительность технологического цикла изготовления, снижается себестоимость изготовления, улучшается экология производства.

Некоторые примеры применения технологии лазерной наплавки.

Поверхностная лазерная обработка

Рис.6 Закалка колец подшипников

Сталь 55СМ5ФА. Параметры обработки: Мощность лазерного излучения 2,8кВт Скорость 1,8м/мин Диаметр фокусного пятна 11мм

Поверхностная лазерная обработка

Рис.7 Гильза больших размеров.

Процесс лазерной закалки гильзы цилиндра турбокомпрессорного дизельного двигателя локомотива ведут наложением спиральной полосы шириной 3…4мм через 1…1,5мм при мощности излучения 5кВт в течение 15минут. Глубина зоны упрочнения достигает 1мм, износостойкость увеличивается в три раза.

Поверхностная лазерная обработка 

Рис.8 Термообработка ножей

Промышленный нож для мясорубки. Термообработка режущих кромок позволяет уменьшить количество заточек. Т.к. твёрдость кромки повышается в несколько раз.

Поверхностная лазерная обработка

Рис. 9 Восстановление изношенных крестовин локомотивов железнодорожного транспорта методом лазерной наплавки.

Поверхностная лазерная обработка

Рис. 10 Технология повышения коррозионной стойкости методом лазерной обработки.

Технологию лазерной наплавки можно использовать для повышения коррозионной стойкости.

10% — H2SO4 — 24 часа

10% — HCL — 24 часа

Т=3000К

Как видно из фотографии наплавленный слой практически не поддается травлению.

Области применения – химическая промышленность, нефтегазодобывающая промышленность, нефтеперерабатывающая, судостроительная, промышленность.

Лазерная закалка

Поверхностная лазерная обработка

Рис.11 Инструментальное производство

Разработана технология лазерной закалки отрезных, прорезных фрез из быстрорежущих (инструментальных) сталей с целью повышения их стойкости до 10 раз. Лазерная закалка позволяет уменьшить налипание на фрезу (адгезионное схватывание) особенно при обработке цветных сплавов, увеличить скорость резания.

Лазерная гравировка

Поверхностная лазерная обработка Поверхностная лазерная обработка Поверхностная лазерная обработка Поверхностная лазерная обработка Поверхностная лазерная обработка

Рис.12 примеры лазерной гравировки

Сложность наносимого гравировкой изображения может быть любой, вплоть до полутоновых фотографических изображений и штрих-кодов, а созданное лазером изображение воспроизводится на изделии за несколько секунд.

Лазерная гравировка выполняется на самых разнообразных материалах: металл, пластик, дерево, кожа, стекло, оргстекло, акрил, камень, бумага и прочее, а также на многослойных, покрытых и окрашенных поверхностях. Процесс лазерной гравировки максимально автоматизирован и не имеет промежуточных технологических этапов между компьютерной версткой и конечным изделием. Весь процесс гравировки происходит при полном отсутствии ручных процессов, что позволяет максимально снизить количество ошибок в технологическом процессе и свести время производства готового изделия до рекордных значений в 10-15 минут, а время гравировки готового изделия — до 0,3 минут. Отсканированные картинки, фото, клипарты, чертежи, и многое другое может использоваться для «печати» лазером. Лазер гравирует и режет такие материалы как дерево, оргстекло, пластик, кожа и много других неметаллических материалов.

Существует также гравировка внутри стекла — это выполнение объемных изображений в массе оптически прозрачного материала (стекла), которое основано на фокусировании излучения не на поверхности материала, как в случае резки, а в его толще. Под воздействием короткого импульса излучения в точке фокусировки происходит микровзрыв, изменяющий однородность материала. Таким образом, формируется один из пикселов составляющих изображение. Область применения: рекламный ассортимент, архитектурные модели, награды, подарки, бизнес-сувениры, промышленность, предметы коллекционирования, офисное снабжение, фотография, обозначения, спортивные товары, музыкальные инструменты и обработка дерева.

Лазерная маркировка промышленных изделий

Поверхностная лазерная обработка Поверхностная лазерная обработка Поверхностная лазерная обработка 

Рис. 13 Примеры промышленной маркировки

Метод лазерной гравировки позволяет наносить на изделия промышленного производства любую, даже мелкую, информацию: логотип и название производителя, технические данные, сквозную нумерацию и штрих-код продукции, выходные параметры изделия, название детали и др.

Лазерная маркировка является одним из самых надёжных способов защиты продукции от подделки. Быстрота процесса, сконцентрированная мощь воздействия, высокое качество прорисовки, простота применения, нестираемость изображения — качества, делающие лазерную маркировку привлекательной для современных производителей.

А бесконтактность нанесения имеет огромное значение для изделий с повышенными требованиями к точности, хрупких, нежестких деталей, не допускающих ударного клеймения.

Примеры использования лазерной гравировки и маркировки:

* лазерная гравировка резцов, метчиков, сверл и другого инструмента из высокопрочных закаленных сталей или твердых сплавов;

* нанесение шкал и нониусов;

* лазерная маркировка подшипников, медицинского инструмента, различных ответственных деталей.

* лазерная гравировка электронных компонентов: чипов, кабелей, разъемов;

* глубокая лазерная маркировка на штампах, пресс-формах.

Заключение

Десять лет тому назад был создан первый квантовый генератор света — лазер. С момента создания первых лазеров работы в области квантовой электроники развернулись в широких масштабах и развивались исключительно быстрыми темпами. Бурное развитие квантовой электроники продолжается и поныне. В результате за короткое время было разработано очень много разных типов лазеров: твердотельные лазеры на кристаллах и стеклах, жидкостные лазеры, газовые лазеры (атомные, молекулярные, ионные), полупроводниковые лазеры (инжекционные, с электронным и оптическим возбуждением), лазеры с перестраиваемой частотой, химические лазеры, лазеры на основе вынужденного комбинационного рассеяния и др. Созданы импульсные лазеры и лазеры непрерывного действия, дающие когерентное излучение в широком диапазоне длин волн от ультрафиолетового 0,2 мк) до дальнего инфракрасного E38 мк) участков спектра. Мощности, излучаемые лазерами, достигает колоссальных значений. Так, газовый лазер на углекислом газе излучает в непрерывном режиме до 50 кет, а лазер на неодимовом стекле в режиме синхронизации мод генерирует импульсы света пикосекундной длительности мощностью до 10^13 вт, т. е. превышающей мощность всех электростанций на Земле. Удивительные особенности лазерного излучения — огромная интенсивность света, исключительно высокая монохроматичность и направленность излучения — открыли поистине безграничные возможности для практических применений лазеров во многих отраслях науки и техники. Новые технологические процессы прецизионной обработки материалов, создание оптических линий связи, точное определение расстояний, создание оптоэлектронных систем для обработки информации и вычислительной техники, диагностика плазмы, нагрев плазмы до термоядерных температур, хирургические операции и др. — вот далеко не полный перечень задач, которые решаются с помощью лазеров.

Список литературы

Гладуш Г.Г. Физические процессы при лазерной обработке материалов. 1985г. -208с

Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. Москва «Машиностроение» 1989г. -301с.

Григорьянц А.Г. , Соколов А.А. Лазерная техника и технология 1988г. -191с.

Рыкалин Н.Н. Лазерная обработка материалов. «Машиностроение» 1975г. -296с.

Звелто Принципы лазеров 1990г. Издательство «мир».

Контрольная работа: Розрахунок норми амортизації

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України НТУУ «КПІ»

Факультет менеджменту та маркетингу

Розрахункова робота

з економіки підприємства

Київ – 2010

1. Вартість об’єкта основних засобів, який амортизується, складає 11 000 грн. Строк корисного використання – 9 років. Протягом перших 2 років експлуатації об’єкт амортизувався за методом прискореного зношення залишкової вартості. У зв’язку зі зміною умов використання об’єкту, який передбачає порядок отримання від його використання економічних вигод, було прийнято рішення змінити метод нарахування амортизації — перейти до прямолінійного методу. Визначити річні суми амортизації, річні норми амортизації, накопичений знос і залишкову вартість за роками.

Розв’язання

Знайдемо норму амортизації за методом прискореного зношення залишкової вартості, річну суму амортизації, накопичений знос та залишкову вартість за перші 2 роки:

На=Розрахунок норми амортизації — норма амортизації

Аt = Розрахунок норми амортизації

Роки

Первинна вартість

Річна сума амортизації

Накопичений знос

Залишкова вартість
1

11 000

2 420

2 420

8 580
2

11 000

1 888

4 308

6 692

табл. 1

Знайдемо норму амортизації за прямолінійним методом, річну суму амортизації, накопичений знос та залишкову вартість.

На=Розрахунок норми амортизації — норма амортизації

Ар = Розрахунок норми амортизації (грн.)

Роки

Первинна вартість

Річна сума амортизації

Накопичений знос

Залишкова вартість
3

6 692

956

956

5 736
4

6 692

956

1 912

4 780
5

6 692

956

2 868

3 824
6

6 692

956

3 824

2 868
7

6 692

956

4 780

1 912
8

6 692

956

5 736

956
9

6 692

956

6 692

0

табл. 2

Відповідь: Протягом перших 2 років при використанні амортизаційного методу прискореного зношення залишкової вартості норма амортизації складала 22 %. Річні суми амортизації, накопичений знос та залишкову вартість за цей період наведено у таблиці 1.

Протягом наступних 7 років при використанні прямолінійного методу нарахування амортизації норма амортизації складала 14,286%. Річні суми амортизації, накопичений знос та залишкову вартість за цей період наведено у таблиці 2.

2. Енергоблок відпрацював за рік 8250 годин і виробив 1100 млн кВт*год електроенергії. Максимальна потужність енергоблоку 200 мВт. Визначити коефіцієнт екстенсивності та інтенсивності та загального використання енергоблоків.

Дано:

Тфакт = 8250 год

Qфакт= 1100 млн кВт*год

П=200 мВт

Розв’язання:

Знайдемо коефіцієнт екстенсивності:

Кекс = Розрахунок норми амортизації

Тк = Дк*tзм*S

Тк = 365*24 = 8760 (год)

Кекс = Розрахунок норми амортизації = 0,94

Знайдемо коефіцієнт інтенсивності:

Кінт = Розрахунок норми амортизації

Qmax = П*Тф

Qmax = 200*1000*8250 = 1650 (млн. кВт*год)

Кінт = Розрахунок норми амортизації = 0,67

Знайдемо коефіцієнт загального використання

Кі = Кекс* Кінт

Кі = 0,94*0,67 = 0,63

Кекс — ?

Кінт — ?

Кі — ?

Відповідь: Коефіцієнт екстенсивності використання енергоблока становить 0,94, коефіцієнт інтенсивності – 0,67, коефіцієнт загального використання – 0,63.

3. Розрахувати первісну вартість сировини і матеріалів С1 і С2 ,якщо транспортні витрати доставки матеріалів С1 і С2 – 240 грн з ПДВ. Транспортні витрати розподіліть між окремими видами сировини і матерілів, пропорційно їх вартості.

С1

С2

С3
залишок

надходження

залишок

надходження

залишок

1 надходження

2 надходження
Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ

Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ

Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ

Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ

Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ

Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ

Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ
2400

1,3

1000

2,0

—

—

100

3,0

2

2,0

4

3,0

15

5,0

Розв’язання

Знайдемо транспортні витрати без ПДВ:

240 – 120%

х – 100%

х = 200 (грн) – транспортні витрати без ПДВ

Розподілимо транспортні витрати між окремими видами сировини і матеріалів:

Для цього визначаємо відношення вартостей товарів С1 і С2

1000*2 = 2000 (грн) – вартість надходжень товару С1

100*3 = 300 (грн) – вартість надходжень товару С2

Нехай х – транспортні витрати товару С1, тоді (200-х) — транспортні витрати товару С2. Тоді

Розрахунок норми амортизації

х = 174 (грн) – транспортні витрати товару С1

(200-х) = 26 (грн) – транспортні витрати товару С2

Визначимо первісну вартість сировини і матеріалів С1 і С2:

wперв С1 = 2000+174 = 2174 (грн) – первісна вартість С1

wперв С2 = 300+26 = 326 (грн) – первісна вартість С2

Відповідь: Первісні вартості сировини і матеріалів С1 і С2 становлять відповідно 2174 грн та 326 грн.

4.Розрахувати ціну одиниці кожного матеріалу С1, С2 і С3, за якою він відпускається в цех для виробництва продукції за умови, що сировина і матеріали С1 відпускається на виробництво за середньозваженою собівартістю, С2 – за ідентифікацфйною собівартістю, С3 – за собівартістю FIFO.

С1

С2

С3
залишок

надходження

залишок

надходження

залишок

1 надходження

2 надходження
Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ

Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ

Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ

Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ

Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ

Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ

Кількість, кг

Ціна за кг, грн без ПДВ
2400

1,3

1000

2,0

—

—

100

3,0

2

2,0

4

3,0

15

5,0

Розв’язання

Знайдемо ціну С1 за методом середньозваженої собівартості:

Розрахунок норми амортизації

Знайдемо ціну С2 за методом ідентифікаційної собівартості:

ціна С2 = 3 (грн)

Знайдемо ціну С3 за методом FIFO:

ціна за методом FIFO – ціна першої поставки, отже

ціна С3 = 3 (грн)

Відповідь: Ціни С1, С2 і С3 дорівнюють 1,5 грн, 3 грн та 3 грн відповідно.

5. Задайте самостійно та внесіть до таблиці норми витрат сировини С1, С2, С3 на вироби А і В та розрахуйте вартість сировини і матеріалів (ціна з попередньої задачі).

Сировина і матеріали

Витрати на одиницю продукції, кг
А

В
С1

5

10
С2

11

3
С3

7

5

Розв’язання

ЦС1 = 1,5 (грн)

ЦС2 = 3 (грн)

ЦС3 = 3 (грн)

Розрахунок норми амортизації

wA = 5*1,5+11*3+7*3 = 61,5 (грн) – вартість сировини і матеріалів на виготовлення одиниці товару А

wВ = 10*1,5+3*3+5*3 = 39 (грн) – вартість сировини і матеріалів на виготовлення одиниці товару В

Відповідь: Вартість сировини і матеріалів на виготовлення одиниці товарів А і В дорівнює відповідно 61,5 грн та 39 грн.

6. Розрахувати вартість напівфабрикатів і комплектуючих виробів А і В, якщо покупні напівфабрикати і комплектуючі купують окремо і для їх використання необхідні додаткові витрати праці на їх збирання та обробку.

Додаткові витрати праці

Витрати на одиницю напівфабрикатів та комплектуючих виробів
Вартість праці, грн

А

В
Збирання С1

2

8

7
Обробка С2

3

7

10

Розв’язання

Розрахунок норми амортизації + Розрахунок норми амортизації

wA = 8*2+7*3+61,5 = 98,5 (грн) – вартість додаткових витат праці для використання виробу А та вартість сировини і матеріалів на виготовлення одиниці товару А(з попередньої задачі)

wВ = 7*2+10*3+39 = 83 (грн) – вартість додаткових витат праці для використання виробу В та вартість сировини і матеріалів на виготовлення одиниці товару В(з попередньої задачі)

Відповідь: Вартість напівфабрикатів та комплектуючих виробів А і В дорівнює відповідно 98,5 грн та 83 грн.

7. Розрахувати вартість зворотніх відходів, які здані на склад за цінами їх можливого використання.

Зворотні відходи

Вартість відходів, грн

Зворотні відходи на одиницю продукції, кг
А

В
В1

1

12

6
В2

2

3

8
В3

3

7

2

Розв’язання

Розрахунок норми амортизації

СА = 1*12+2*3+3*7 = 39 (грн) – вартість зворотніх відходів від виробу А

СВ= 1*6+2*8+3*2 = 28 (грн) – вартість зворотніх відходів від виробу В

Відповідь: Вартість зворотніх відходів від виробів А і В дорівнює відповідно 39 грн та 28 грн.

8. У перший рік підприємство реалізувало готової продукції на суму 10 млн грн при сумі оборотних засобів 3,3 млн грн. Прибуток склав 4 млн грн. У другий рік реалізовано готової продукції на суму 13,3 млн грн при сумі оборотних засобів 4,4 млн грн.

Визначити число обертів оборотних засобів і період одного обороту в перший та другий роки, а також суму оборотних засобів, яку можна було б виміряти, якщо у перший рік оборотність була б такою самою, як у другий. Визначити рентабельність оборотних засобів у перший рік.

Дано:

Q1 = 10 млн грн

Фоб1 = 3,3 млн грн

Пр1 = 4 млн грн

Q2 = 13,3 млн грн

Фоб2 = 4,4 млн грн

Розв’язання:

Знайдемо кількість оборотів оборотних коштів за І та ІІ роки:

n = Розрахунок норми амортизації

n1 = Розрахунок норми амортизації — кількість оборотів за І рік

n2 = Розрахунок норми амортизації = 3,023 – кількість оборотів за ІІ рік

Визначимо періоди одного обороту в І і ІІ роки:

Тоб = Розрахунок норми амортизації

Тк = 365 (дн)

Тоб1 = Розрахунок норми амортизації = 120,46(дн) Розрахунок норми амортизації – період одного обороту оборотних коштів в І рік

Тоб2 = Розрахунок норми амортизації = 120,74(дн) Розрахунок норми амортизації – період одного обороту оборотних коштів в ІІ рік

Визначимо рентабельність підприємства:

R = Розрахунок норми амортизації

R = Розрахунок норми амортизації *100%= 121,21%

Визначимо суму оборотних засобів, яку можна було б виміряти, якщо у І рік оборотність була б такою самою, як у ІІ:

Фоб1 = Розрахунок норми амортизації

Фоб1 = Розрахунок норми амортизації = 3,308 (млн грн)

Тоб1 — ?

Тоб2 — ?

n1 — ?

n2 — ?

R — ?

Відповідь: Кількість оборотів в І та ІІ роки складає 3 обороти на рік, період одного обороту у І та ІІ роки – 121 день, рентабельність оборотних засобів за І рік – 121,21%, сума оборотних засобів, яку можна було б виміряти, якщо у І рік оборотність була б такою самою, як у ІІ – 3,308 млн грн.

9.Розрахувати прямі витрати на оплату праці.

Розв’язання

Товар

Кількість випуску, шт

Найменування робіт

Середня погод. тарифна ставка

Норма часу на шт, год

Сума, грн

Всього,грн
А

5000

ливарна

1,33

1

6650

25845

токарна

1,2

1,2

7200

шліфування

1,5

0,8

6000

зварювання

1,09

1,1

5995

В

6000

ливарна

1,72

2

20640

41970

токарна

1,09

1,2

7848

шліфування

1,33

0,9

7182

зварювання

1,5

0,7

6300

Всього:

67815

РА1 = 1,33*1*5000 = 6650 (грн)

РА2 = 1,2*1,2*5000 = 7200 (грн)

РА3 = 1,5*0,8*5000 = 6000 (грн)

РА4 = 1,09*1,1*5000 = 5995 (грн)

РВ1 = 1,72*2*6000 = 20640 (грн)

РВ2 = 1,09*1,2*6000 = 7848 (грн)

РВ3 = 1,33*0,9*6000 = 7182 (грн)

РВ4 = 1,5*0,7*6000 = 6300 (грн)

Розрахунок норми амортизації25845(грн) – вартість оплати праці на виготовлення 5000 виробів А

Розрахунок норми амортизації41970(грн) – вартість оплати праці на виготовлення 6000 виробів В

Розрахунок норми амортизації67815(грн) – загальний фонд оплати праці

Відповідь: 25845 грн і 41970 грн – відповідні прямі витрати на оплату праці для виробництва необхідної кількості продукції А і В.

10. За результатами попередньої задачі здійснити відрахування на соціальні заходи.

Розв’язання

67815 (грн) – загальний фонд оплати праці

67815*0,332 = 22514,58(грн) – відрахування у Пенсійний фонд

67815*0,014 = 949,41(грн) – відрахування у Фонд з тимчасової втрати праці

67815*0,016 = 1085,04(грн) – відрахування у Фонд страхування на випадок безробіття

Відповідь: Відрахування у Пенсійний фонд, Фонд тимчасової втрати праці, Фонд страхування на випадок безробіття становлять відповідно 22514,58 грн, 949,41 грн, 1085,04 грн.

11. За результатами попередніх задач розрахувати собівартість продукції.

Розв’язання

Найменування продукції

Вартість сировини і матеріалів, грн

Додаткові витати праці на комплектуючі матеріали, грн

Прямі витрати на оплату праці на виготовлення 1 шт, грн

Вартість зворотних відходів, грн

Всього,грн
А

61,5

37

1,17

39

60,67
В

39

44

7

28

62

wC= wсир + додаткові витрати праці+прямі витрати на оплату праці – зворотні відходи

wCА= 61,5 + 37 + 1,17 – 39 = 60,67 (грн) – собівартість 1 виробу А

wCВ= 39 + 44 + 7 – 28 = 62 (грн) – собівартість 1 виробу В

Відповідь: Собівартість одиниці виробу А і В відповідно дорівнюють 60,67 грн та 62 грн.

Контрольная работа: Основні виробничі фонди підприємства

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІНСТИТУТ ПІСЛЯДИПЛОМНОГО НАВЧАННЯ

КОНТРОЛЬНА РАБОТА

з дисципліни «Економіка підприємства»

Варіант 10

Виконав:

Студент 1-го курса

спеціальність «Міжнародна економіка»

специализация 8.050103

Шаль Эдуард Альбертович

Науковий керівник

Кучерук Галина Юріївна

Киев – 2010

Визначення загальної вартості та структури основних виробничих фондів підприємства

Табл. 1. Наявність основних виробничих фондів на 1 січня поточного року, тис. грн.

Група фондів

Величина основних фондів
Будівельні споруди

2317
Споруди

3739
Передавальні пристрої

190
Машини та обладнання

4153
Транспортні засоби

17171
В тому числі авто

17171
Інструмент, виробничий та господарчий інвентар

193
Інші види основних фондів

152

Рішення

1. Розподіл основних фондів за групами наведено в таблиці 2.

Як бачимо, загальна вартість основних виробничих фондів дорівнює сумі окремих груп і дорівнює 27915 тис. грн. Загальна величина окремих груп дорівнює сумі окремих елементів. Наприклад величина групи 1 дорівнює сумі величин будівлі, споруд та передавальних пристроїв., і т.д.

Табл. 2. Розподіл основних засобів за групами, тис. грн.

Група фондів

Величина основних фондів

Группа 1

6246,0

Будівлі

2317,0
Споруди

3739,0
Передавальні пристрої

190,0

Група 2

21517,0

Машини та обладнання

4153,0
Транспортні засоби

17171,0
В тому числі авто

17171,0
Інструмент, виробничий та господарчий інвентар

193,0

Група 3

152,0

Інші види основних фондів

152,0

Усього

27915,0

2. Для визначення структури основних виробничих фондів підприємства розраховують питому вагу кожної їх групи у загальній вартості ОФ:

Основні виробничі фонди підприємства

де Ii — питома вага 1-ї, 2-ї та 3-ї групи основних фондів (відповідно до державного класифікатора ДК-013-97);

Bn — вартість основних виробничих фондів по підприємству в цілому;

Bni — первина вартість і-ї групи основних виробничих фондів на початок року, грн.

Наприклад, загальна величина основних виробничих фондів дорівнює 27915 тис. грн. (100%), то питома вага групи 1 дорівнює:

Основні виробничі фонди підприємства

За цією схемою розраховуємо питому вагу інших груп. У таблиці 3 визначена загальна та відносна елементна структура основних фондів .

Табл. 3. Загальна та відносна елементна структура основних виробничих фондів

Група фондів

Величина основних фондів,

тис. грн.

Питома

вага, %

Группа 1

6246,0

22,4

Будівлі

2317,0

8,3
Споруди

3739,0

13,4
Передавальні пристрої

190,0

0,7

Група 2

21517,0

77,1

Машини та обладнання

4153,0

14,9
Транспортні засоби

17171,0

61,5
В тому числі авто

17171,0

61,5
Інструмент, виробничий та господарчий інвентар

193,0

0,7

Група 3

152,0

0,5

Інші види основних фондів

152,0

0,5

Усього

27915,0

100

До активної частини основних фондів відносять переважно робочі машини й устаткування, транспортні засоби, інструмент, виробничий та господарчий інвентар, транспортні засоби.

До пасивної частини відносяться будівлі, споруди, передавальні пристрої, та інші види основних фондів. Співвідношення окремих видів основних фондів, виражене у відсотках до їхньої загальної вартості на підприємстві, визначає видову (технологічну) структуру використовуваних засобів. За інших однакових умов технологічна структура основних фондів є то прогресивнішою та ефективнішою, що більшою є в їхньому складі питома вага активної частини.

У таблиці 4 та у рис. 1 визначено розподіл основних виробничих фондів за технологічною структурою (розподіл на активну та пасивну частини).

Табл. 3. Розподіл основних виробничих фондів за технологічною структурою.

Група фондів

Величина основних фондів, тис. грн.

Питома вага, %
Активна частина

21517,0

77,1
Пасивна частина

6398,0

22,9
Усього

27915,0

100

Основні виробничі фонди підприємства

Рис. 1. Питома вага активної та пасивної частини виробничих основних фондів.

Висновок: за технологічною структурою підприємство має прогресивну форму, тому що в неї переважає питома вага активної частини. Швидше за це транспортне підприємство, тому, що транспортні засоби мають найбільшу вагу.

Визначення річної потреби обігових коштів підприємства.

Маємо вихідні дані (таблиця 5). Треба визначити річну потребу обігових коштів підприємства.

Табл. 5. Склад обігових коштів підприємства.

Обігові кошти підприємства
Елементи обігових коштів

Середньо добова витрата і – го елемента, грн.
Обігові виробничі фонди

Сфера виробництва

1. Виробничі запаси, в т. ч.:

1.1. Сировина, основні матеріали, напівфабрикати

1920,0
1.2. Допоміжні матеріали

1400,0
1.3. Паливо

1200,0
1.4. Тара

1550,0
1.5. Запасні частини для ремонту

22,0
1.6. МШП

15,8
2. Незавершене виробництво

300,0
Фонди обігу

Сфера обігу

1. Витрати наступних періодів

2000,0
2. Готова продукція на складі та відвантажена продукція

17700,0
3. Гроші в касі та на рахунках

8700,0

Рішення

Річна потреба в обігових коштах підприємства визначається за формулою:

Основні виробничі фонди підприємства

де Рі – середньодобова витрата і-го елемента обігових коштів (табл. 5).

Тц — тривалість періоду, діб (приймаємо рівним 360 діб).

Наприклад, річна потреба у сировині дорівнює:

Основні виробничі фонди підприємства= 1920 х 360 = 691200,0 грн.

Річна потреба у допоміжних матеріалах дорівнює:

Основні виробничі фонди підприємства= 1400 х 360 = 504000,0 грн.

Річна потреба у паливі дорівнює:

Основні виробничі фонди підприємства= 1200 х 360 = 432000,0 грн.; і т.д.

Результати розрахунків наведено у таблиці 6.

Табл. 6. Розрахунки річної потреби в обігових коштах

Обігові кошти підприємства
Елементи обігових коштів

Середньо добова витрата і – го елемента, грн.

Тривалість періоду, діб

Річна потреба в обігових коштах, тис. грн.
Обігові виробничі фонди

Сфера виробництва

1. Сировина, основні

матеріали, напівфабрикати

1920,0

360

691,2
2. Допоміжні матеріали

1400,0

360

504,0
3. Паливо

1200,0

360

432,0
4. Тара

1550,0

360

558,0
5. Запасні частини для ремонту

22,0

360

7,9
6. МШП

15,8

360

5,7
7. Незавершене виробництво

300,0

360

108,0

8. Обігові виробничі фонди

всього (п. 1+2+3+4+5+6+7)

6408,0

360

2306,8
Фонди обігу

Сфера обігу

9. Витрати наступних періодів

2000,0

360

720,0

10. Готова продукція на складі та

відвантажена продукція

17700,0

360

6372,0
11. Гроші в касі та на рахунках

8700,0

360

3132,0

12. Фонди обігу всього

(п. 9+10+11)

28400,0

360

10224,0

13. Обігові кошти всього

(п. 8+12)

34808,0

360

12530,8

Висновок: річна потреба в обігових коштах підприємства 12530,8 тис. грн.

Визначення кошторису витрат та собівартості одиниці продукції підприємства

Кошторис витрат (в гривнях) на річний обсяг готової продукції визначається за формулою:

S = SB + SHB

де SB — виробничі витрати, грн.; SHB — невиробничі витрати, грн.

Виробничі витрати:

SВ = Sпр. + Sнпр

де Sпр, Sнпр – відповідно прямі та непрямі витрати, грн.

Прямі витрати:

Sпр = SМВ + SОП + SАМ + Sрем + Sсоц + Sін

де Sмв — матеріальні витрати (умовно прийняти 50 % від річної потреби обігових коштів – (Сріч).

Sоп — витрати на оплату праці основних робітників (в роботі вважати, що робітники знаходяться на відрядній оплаті праці).

1. Матеріальні витрати (умовно прийняти 50 % від річної потреби обігових коштів – (Сріч):

SМВ = 12530,8 х 0,5 = 6265,4 грн.

2. Відрядну заробітну плату можна визначити за формулою:

SОП = Q х Hзп

де Q — плановий обсяг продукції, од; (табл. 7)

Нзп — норматив заробітної платні на одиницю продукції за відрядною розцінкою, грн/од.

Табл. 7. Обсяг продукції та відрядна розцінка одиниці продукції

Варіант

Обсяг продукції, Q тис. од.

Відрядна розцінка грн/одн
1

240

37,0

SОП = 240 х 37,0 = 888,0 тис. грн.

3. Амортизаційні відрахування( Sам) визначається за формулою:

Основні виробничі фонди підприємства

де BМ- вартість основних виробничих фондів по групі “машини і обладнання”, грн;

n- річна норма амортизаційних відрахувань, %.

3.1. Амортизаційні відрахування до першої групи:

SАМ1 = 6246 х 0,05 = 312,3 тис. грн.

3.2. Амортизаційні відрахування до другої групи:

SАМ2 = 21517,0 х 0,25 = 5379,3 тис. грн.

3.3. Амортизаційні відрахування до третьої групи:

SАМ3 = 152,00 х 0,15 = 22,8 тис. грн.

4. Витрати на технічне обслуговування та ремонт основних фондів Sрем обчислюється в гривнях за формулою

Sрем = Sам х kрем

де Sам — амортизаційні відрахування.

kрем — коефіцієнт, якій враховує витрати на технічне обслуговування та ремонт ( в роботі приймається 0,35 від витрат по амортизації).

Sрем = 5379,3 х 0,35 = 1882,8 грн.

5. Розрахунок витрат на соціальні заходи (Sсоц) виконують за формулою:

Sсоц = Son х kсоц

де kсоц — коефіцієнт витрат на соціальні заходи (приймають рівним 37,5% від фонду оплати праці виробничих працівників).

Sсоц = 888,0 х 0,375 = 333,0 тис. грн.

До відрахувань на соціальні заходи належать:

відрахування до Пенсійного фонду (32% від фонду оплати праці виробничих працівників);

Sпенс. = 888,0 х 0,32 = 284,2 тис. грн.

відрахування на обов’язкове соціальне страхування (2,9%);

Sпенс. = 888,0 х 0,029 = 25,8 тис. грн.

відрахування на випадок безробіття (фонд зайнятості) (2,1%);

Sбезр. = 888,0 х 0,021 = 18,6 тис. грн.

страхування від нещасних випадків (від 0,08% до 13%); в роботі прийняти 0,5%.

Sн.вип. = 888,0 х 0,005 = 4,4 тис. грн.

6. Інші виробничі витрати ( Sін)

Sін = Rі (Sмв + SОП + Sсоц + Sрем) + Sам

де Rі — коефіцієнт, який враховує розмір інших витрат (прийняти 20%);

Saм — амортизаційні відрахування інших груп основних фондів (за винятком “машин та обладнання”).

Sін = 0,2 х (6265,4 + 888,0 + 333,0 + 1882,8) + (312,3 + 22,8) = 2208,9 тис. грн.

7. Отже загальні прями витрати становлять:

Sпр = Sмв + Sоп + SАМ2 + Sрем + Sсоц + Sін

Sпр = 6265,4 + 888,0 + 5379,3 + 1882,8 + 333,0 + 2208,9 = 16957,4 тис. грн.

8. До складу непрямих витрат входять: витрати на утримання та експлуатацію будівель, споруд, устаткування, оплата праці керуючого та обслуговуючого персоналу, а також загально виробничі, загальногосподарські та інші поточні витрати. Вони визначаються за формулою:

Sнп = Sп х Кнп

де Sп — прямі витрати;

Кнп — коефіцієнт непрямих витрат (в роботі прийняти 0,6).

Sнп = 16957,4 х 0,6 = 10174,4 тис. грн.

10. Виробничі витрати:

SВ = Sпр. + Sнпр = 16957,4 + 10174,4 = 27131,8 тис. грн.

11. Невиробничі витрати: в роботі прийняти 5% від суми прямих та непрямих витрат:

SНВ = 27131,8 х 0,05 = 1356,6 тис. грн.

12. Собівартість (в гривнях) річного обсягу готової продукції визначається за формулою:

S = SB + SHB = 27131,8 + 1356,6 = 28488,4 тис. грн.

13. Собівартість одиниці продукції розраховується за формулою:

Основні виробничі фонди підприємства грн.

де S – річний кошторис витрат , грн.

Q — об’єм продукції, що виробляється за рік, од.

Результати розрахунків надані таблиці 8.

Табл.. 8. Розрахунок кошторису виробництва, тис. грн.

Елементи витрат

Значення
Матеріальні витрати

6265,4
В тому числі:

Сировина, основ.матеріали, напівфабрикати

691,2
тара

558,0
запасні частини для ремонту

7,9
МШП

5,7
допоміжні матеріали

504,0
паливо

1200,0
енергія

3298,6
Витрати на оплату труда

888,0
Відрахування на соціальні заходи

333,0
В тому числі:

на соц. страхування

25,8
в Пенсійний фонд

284,2
в Державний фонд зайнятості

18,6
на медичне страхування

4,4
Амортизація основних фондів

5379,3
Витрати на ремонт

1882,8
Всього прямих витрат на виробництво

16957,4
Непрямі витрати

10174,4
Виробнича собівартість товарної продукції

27131,8
Невиробничі витрати

1356,6
Повна собівартість товарної продукції

28488,4

Висновок: Собівартість витрат на річний обсяг готової продукції складає 28488,4 тис. грн. Собівартість одиниці продукції 118,7 грн.

виробничий фонд собівартість кошторис

Розрахунок показників ефективності виробництва

1. Вартість одиниці продукції в роботі визначається за формулою:

Цод=Sод m

де Sод — собівартість одиниці продукції, грн/од;

m – коефіцієнт, який враховує нормативний прибуток (в роботі приймається 30%).

Цод=Sод m = 118,7 х 1,3 = 154,3 грн.

2. Валова виручка від реалізації готової продукції визначається залежно від вартості одиниці та обсягу продукції за формулою:

В = Цод х Q

де Цод – вартість одиниці продукції, грн/од.;

Q – річний обсяг готової продукції.

В = 154,3 х 240 000 = 37032,0 тис. грн.

3. Валовий прибуток підприємства розраховується за формулою:

ВП = В — S

де В – виручка від продажу продукції, грн.;

Sв – виробнича собівартість товарної продукції.

ВП = 37032,0 — 27131,8 = 9900,2 тис. грн.

4. Балансовий прибуток підприємства:

Пб = ВП — ПДВ

де ВП – сума валового прибутку, ПДВ – прибуток на додану вартість (20%)

Так як валовий прибуток приймається із доданим ПДВ, тобто 120%, то знайти балансовий прибуток можна помноживши валовий прибуток на 5 та розділивши на 6, або просто розділивши на 1,2.

Пб = Основні виробничі фонди підприємства тис. грн.

5. Чистий прибуток:

ЧП = Пб — П — Sнв

де Пб – балансовий прибуток,

П – податки та обов’язкові платежі (податок на прибуток 20%; обов’язкові платежі містять: відрахування на медичне страхування, пенсійний фонд, фонд соціального страхування, державний фонд зайнятості (табл. 8);

SНВ – невиробничі витрати (табл.. 8).

ЧП = 8250,2 – (8250,2 х 0,2) – 4,4 — 284,2 — 25,8 — 18,6 — 1356,6 = 4910,6 тис. грн.

6. Рентабельність продукції визначається за формулою:

Основні виробничі фонди підприємства

де Пб – балансовий прибуток за певний період, грн;

S – повна собівартість товарної продукції (кошторис),

Висновок: з наведених розрахунків ми вичислили показники діяльності підприємства:

За технологічною структурою підприємство має прогресивну форму, тому що в неї переважає питома вага активної частини.

Річна потреба в обігових коштах підприємства 12530,8 тис. грн.

Собівартість витрат на річний обсяг готової продукції складає 28488,4 тис. грн. Собівартість одиниці продукції 118,7 грн.

Балансовий прибуток 8250,2 тис. грн., чистий прибуток 4910,6 тис. грн., рентабельність продукції 29%.

Але наскільки ці показники значні для підприємства, а також для більш детального вивчення діяльності підприємства та його конкурентоспроможності треба визначити ці показники за попередні періоди або по іншим аналогічним підприємствам галузі. Також треба доповнити аналіз такими показниками, як оборотність (для цього слід знати показники останніх щонайменш за два періоди), ліквідність обігових коштів (степінь забезпечення обігових коштів короткостроковими зобов’язаннями), та іншими додатковими показниками.

Список використаної літератури

1. Економіка підприємства: Підручник / За заг. Ред. Покропивного, — Вид. 2-ге, перероб. та доп. – К.: КНЕУ, 2001. – 528 с., іл.

2. Экономика предприятия: Задачи. Ситуации. Решения: Учебн. Пособие / Покропивный С.Ф., Швиданенко Г. А., Федонин А.С. и др.; под ред Покропивного С.Ф. – К.: Знання-Прес, 2001. – 343 с.

3. Савицкая Г. В. Анализ хозяйственной деятельности предприятий. Учебн. Пособие. Минск: «Новое знание». 2002. – 704 с.

4. Соломатина А.Н. Экономика и организация деятельности торгового предприятия. Учебник. М.: ИНФРА-М, 2002. – 292 с.

5. Чумаченко М.Г. Економічний аналіз. 2-е видання. Київ. КНЕУ. 2003.

Реферат: Электронные таблицы Excel

Академия управления и предпринимательства заочное отделение

??????S ??™S?S??S

Контрольная работа № 2 по информатике тема:“ Электронные таблицы «EXCEL» ”

[pic]

Выполнил: ст. гр. УСКО-БУХ-96 Cтуков Д.В.

Проверил:
Еремеева Л.А.

г.Екатеринбург-96

Если коснуться самой сути , то EXCEL — это программа электронной таблицы, которую можно использовать для организации сложных расчетов, других математических операций и манипуляций ими .

EXCEL работает под управлением популярной операционной среды фирмы
Microsoft — Windows.

При работе с таблицами Excel распознает два вида ссылок на ячейки:

Абсолютные ссылки на ячейки — указание на конкретную ячейку, положение которой относительно других ячеек не меняется. Для обозначения абсолютного адреса используется знак доллара.

Относительные ссылки на ячейки — указание расположения ячейки относительно другой с которой идет работа в данный момент.

В формулах можно смешивать и совмещать абсолютные и относительные ссылки на ячейки, т. е. ,например, указать абсолютную ссылку на букву ( номер колонки) вместе с относительной ссылкой на номер ряда.

С $ 6 — номер колонки будет меняться при копировании формулы, а ряд всегда будет тем же самым.,

$ C 6 — номер колонки будет неизменным при изменении ссылки на ряд.

Курсовая работа: Расчет составной конструкции системы двух тел

КУРСОВАЯ РАБОТА

по информатике

на тему: Расчет составной конструкции системы двух тел

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Постановка задачи

Исходные данные

Математическая модель (Расчётная формула)

Краткие теоретические сведенья об используемых методах решения задачи

Описание форм, переменных свойств объектов

Заключение

Список используемой литературы

Приложение 1. Текст программы

Введение

Персональный компьютер – неотъемлемая часть рабочего места инженера, специалиста любого профиля, руководителя организации, учреждения, надежным средством оперативного сбора и обработки информации.

Изменение технических возможностей вычислительной техники способствовало разработке и новых систем программирования, позволяющих инженеру — не программисту самостоятельно разрабатывать пользовательские программы достаточно высокого качества для решение текущих задач. Одним из таких языков программирования высокого уровня является Visual Basic.

Visual Basic предъявляет достаточно высокие требования к техническим характеристикам персонального компьютера. Visual Basic в среде Windows позволяет создавать приложения – программы для работы в этой среде. При этом программы имеют похожий интерфейс и способы управления. В частности, Visual Basic позволяет добавлять к окнам полям ввода, меню, командные кнопочки, переключатели, флажки, списки, линейки прокрутки, а так же диалоговые окна для выбора файла или каталога. Программист может использовать сетку для обработки табличных данных, организовывать взаимодействие с другими приложениями Windows и доступ к базам данных.

1.Постановка задачи

Разработка программы для расчёта составной конструкции системы двух тел.

Исходные данные к проекту согласно методическим материалам. Вариант N20. Разработать программу для расчёта реакций составной конструкции при шарнирной и скользящей заделке. Оценить варианты построения системы по минималу реакций опор А. Исследовать зависимость реакции опоры А от направления силы Р1. Построить графики зависимости реакций опоры в зависимости от направления действия силы Р1 в электронной таблице.

2.Исходные данные

Исходные данные к проекту согласно методическим материалам. Вариант N16. Разработать программу для расчёта реакций составной конструкции при шарнирной и скользящей заделке.

Схема (Рис.2.1)

Расчет составной конструкции системы двух тел

Рис.2.1 Схема

3. Краткие теоретические сведения об используемых методах решения задачи

Создаём программу в среде VISUAL BASIC 6.0.

Конструируем форму mdiform. На форме размещаем меню для выбора режимов работы: Ввод данных, Расчет, Паспорт, Выход.

Блок 1 предназначен для реализации отображения исходных данных.

Для реализации данного блока конструируем форму Form2.На форме размещаем кнопку для выхода (Command1), TextBox для ввода заданных значений, кнопку Command2 для просмотра схемы.

Блок 2 предназначен для расчета реакций опор и сил в стержнях.

Для реализации данного блока конструируем форму Form3.

На форме размещаем 2 сетки, с помощью которых происходит отображение рассчитанных величин. Также на данной форме размещены кнопки, которые позволяют нам связать VB с Excel.

Блок 3 предназначен для реализации просмотра паспорта программы.

Для реализации данного блока конструируем форму Form1.

Блок 4 предназначен для выхода из программы.

Размещаем в проекте модуль (modulе1) для объявления глобальных переменных и расчёта математической модели.

4. Описание форм, переменных свойств объектов

ОПЕРАТОР – это указания для выполнения некоторого действия.

Различают:

операторы присваивания (организующие вычисления);

операторы перехода (безусловного перехода);

условные операторы (условного перехода);

операторы цикла (повторение);

операторы процедур (подпрограмм);

операторы ввода – вывода.

В курсовой работе содержатся следующие операторы:

Оператор CLS – очистка экрана.

Оператор QBCOLOR – устанавливает цвет экрана.

Оператор DIM –Объявление переменных .

Оператор END – заканчивает программу, процедуру, блок или тип

данных, определенный пользователем.

Операторы FOR и NEXT установки параметров. Все операторы, охваченные этой парой операторов, повторяют свою работу в условиях определяемых аргументами оператора FOR.

Оператор SUB – определяет процедуру SUB

Оператор IF – организация условного перехода или выполнение указанного действия в зависимости от результата проверки логического условия. Формы и конструкции:

Оператор CURENT (X,Y) – перемещает курсор на экране в указанную позицию.

Оператор PRINT – для вывода данных на экран и в файлы данных последующего доступа.

Оператор WHILE – выполняет серию операторов, пока указанное условие верно.

Таблица описания типов переменных

Таблица 5,1

Имя переменной

Тип переменной

Комментарий
F1,F2,M

Single

Переменные, хранящие значения сил F1,F2,M. соответственно
Ya,Xa,Ma,Rb,Xc,Yc

Single

Переменные, в которые записываются значения реакций опор Yb,Xb,Ra
alfa1,alfa2,betta

Single

Переменные, хранящие значение угла наклона линии действия силы F1,F2,Rb к горизонтали
pi

Const

Константа, хранящая значение числа π.
i

Integer

Вспомогательные переменные — счетчик.
NameFile

String

Переменная, используемая для обозначения имени создаваемого текстового файла.
ObjXLApp

Application

Переменная для работы с приложением Ехсеl
c,d

Single

Вспомогательные переменные, используемые для построения рисунка.
a

Single

Переменные хранящие зачения ширины .

Таблица описания элементов управления

Таблица 5,2

Элемент управления

Свойства

Значение

Form

Name

Border Style

Caption

MDIChild

WindowState

Form3

1 — Fixed Single

Расчет

True

0 — Normal

CommandButton

Name

Caption

Cancle

Style

Visible

cmdClose

Закрыть

False

1 — Graphical

True

MSFlexGrid

Name

BorderStyle

Cols

Rows

FixedCols

FixedRows

ScrollBars

MSFlexGrid

1 — flexBorderSingle

5

2

1

1

0 — flexScrollBarVertical

PictureBox

Name

BorderStyle

Enabled

Visible

Picture1

1 — Fixed Single

True

True

Заключение

Для запуска программы в редакторе VISUAL BASIC 6.0 следует нажать клавишу f5 или выбрать в меню пункт RUN.

Для просмотра исходных данных выбираем в меню пункт “Исходные данные”, для просмотра рисунка фермы выбираем “Схема задания”, для отображения расчета реакций опор и сил в стержнях плоской фермы выбираем “Расчет”, график зависимости реакции опоры A от направления приложения силы F1 отбражается при нажатии кнопки Excel в меню Расчет. Чтобы узнать кто является автором данного курсового выбираем “Паспорт”, для выхода — “Выход”.

Список использованной литературы

Катков В.Л., Любимский Э.З. “Программирование”. – Минск “Вышэйшая школа”, 1992г.

Кетков Ю.Л. “Диалог на языке БЭЙСИК для мини – и микро – ЭВМ”. – Москва “Наука”, 1992г.

Трояновский В.М., Шаньгин В.Ф. “БЭЙСИК для начинающих и будущих профессионалов”. – Москва “Высшая школа”, 1992г.

Турчак Л.И. “Основы численных методов” – М.: Наука, 1987.

Уолш Б. “Программирование на VISUAL BASIC”. – Москва “Радио и связь”, 1998г.

Приложение 1.

ТЕКСТ ПРОГРАММЫ

Option Explicit

Global P1 As Single, P2 As Single, M As Single, Qr As Single, Q As Single, alf1 As Single, alfa1 As Single

Global Xa As Single, Rb As Single, Rd As Single, Ya As Single, Yd As Single

Global Xc As Single, Yc As Single, Mc As Single

Global beta As Single, ugol As Single

Global i As Integer, j As Integer

Global Const pi = 3.14159265358979

Public Sub RaschetSharnir()

P1 = Val(frmDannye.tbP1.Text)

P2 = Val(frmDannye.tbP2.Text)

M = Val(frmDannye.tbM.Text)

alf1 = Val(frmDannye.tbA1.Text)

alfa1 = pi * alf1 / 180

Rd = (-4 * P1 * Cos(alfa1) + 0.25 * P2 — 0.104 — 0.928 * P1 * Sin(alfa1)) / 3.464

Rb = 28.135 + 0.103 * P2 — Rd — 0.268 * P1 * Sin(alfa1)

Xa = P1 * Sin(alfa1) + 0.866 * P2 + 0.866 * Rd — 0.866 * Rb + 52.5

Ya = -P1 * Cos(alfa1) + 0.5 * P2 — 0.5 * Rd — 0.5 * Rb + 60

End Sub

Public Sub RaschetZadelka()

P1 = Val(frmDannye.tbP1.Text)

P2 = Val(frmDannye.tbP2.Text)

M = Val(frmDannye.tbM.Text)

alf1 = Val(frmDannye.tbA1.Text)

alfa1 = pi * alf1 / 180

Rd = (-P1 * (Sin(alfa1) — 7.464 * Cos(alfa1)) — 3.348 * P2 — 342.81) / 7.464

Rb = -2 * P1 * Cos(alfa1) + 120 + P2 + Rd

Xa = P1 * Sin(alfa1) + P2 * 0.866 + 0.866 * Rd — 0.866 * Rb + 52.5

End Sub

Private Sub ex_Click()

otvet = MsgBox(«Завершить программу?», vbYesNo + vbQuestion, «Курсовая работа по информатике»)

If otvet = vbYes Then End

End Sub

Private Sub MDIForm_Load()

End Sub

Private Sub mnuDannye_Click()

frmDannye.Show

End Sub

Private Sub mnuExit_Click()

otvet = MsgBox(«Завершить программу?», vbYesNo + vbQuestion, «Курсовая работа по информатике»)

If otvet = vbYes Then End

End Sub

Private Sub mnuPassport_Click()

frmPasport.Show

End Sub

Private Sub mnuRaschet_Click()

frmRaschet.Show

End Sub

Private Sub cmdShow_Click()

Set Pic1 = Picture1

Picture1.Picture = LoadPicture()

a = 10

alfa = 4 * Atn(1) / 3

Picture1.ScaleMode = 6

Picture1.DrawWidth = 3.5

‘ Рисуем исходный рисунок

xo = 10: yo = 40 ‘начальная точка

Picture1.Line (xo, yo + 2 * a)-(xo + 3 * a, yo)

Picture1.Line (xo + 3 * a, yo)-(xo + 3 * a, yo — 1 * a)

Picture1.Line (xo + 3 * a, yo — 1 * a)-(xo + 8 * a, yo — 1 * a)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 3 * a)-(xo + 8 * a, yo + 2 * a)

Picture1.Circle (xo + 3 * a, yo), 1, vbBlue

Picture1.DrawWidth = 1.5

‘Заделки нижние:

‘A

Picture1.Circle (xo, yo + 2 * a + 0.5), 1

Picture1.Line (xo, yo + 2 * a + 0.5)-(xo — 2, yo + 2 * a + 7)

Picture1.Line (xo, yo + 2 * a + 0.5)-(xo + 2, yo + 2 * a + 7)

Picture1.Line (xo — 4, yo + 2 * a + 7)-(xo + 4, yo + 2 * a + 7)

For s = xo — 5 To xo + 3 Step 1

Picture1.Line (s + 1.5, yo + 2 * a + 7)-(s, yo + 2 * a + 7 + 2)

Next s

‘B

Picture1.Line (xo + 8 * a — a / 3 — 2, yo + 2 * a + 5)-(xo + 8 * a + a / 3 — 3, yo + 2 * a + 7)

Picture1.Circle (xo + 8 * a, yo + 2 * a), 1

Picture1.Line (xo + 8 * a — a / 3 — 2, yo + 2 * a + 5)-(xo + 8 * a — 1, yo + 2 * a + 1)

Picture1.Line (xo + 8 * a + a / 3 — 3, yo + 2 * a + 7)-(xo + 8 * a, yo + 2 * a + 1)

Picture1.Circle (xo + 8 * a — a / 3 — 2, yo + 2 * a + 6), 1

Picture1.Circle (xo + 8 * a + a / 3 — 3, yo + 2 * a + 8), 1

Picture1.Line (xo + 8 * a — a / 3 — 4, yo + 2 * a + 7)-(xo + 8 * a + a / 3 — 2, yo + 2 * a + 10)

‘D

Picture1.Circle (xo + 8 * a, yo — 3 * a), 1

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 3 * a)-(xo + 8 * a + 2, yo — 3 * a + 5)

Picture1.Circle (xo + 8 * a + 2, yo — 3 * a + 5), 1

‘Сила P1

Picture1.Line (xo + 5 * a, yo — 1 * a)-(xo + 4.5 * a — 1.5 * a * Sin(alfa — 0.7 * Atn(1)), yo — 0.4 * a * Cos(alfa)), &HC0&

Picture1.Line (xo + 4.5 * a — 1.5 * a * Sin(alfa — 0.7 * Atn(1)), yo — 0.4 * a * Cos(alfa))-(xo + 4.5 * a, yo — 0.4 * a), &HC0&

Picture1.Line (xo + 4.5 * a — 1.5 * a * Sin(alfa — 0.7 * Atn(1)), yo — 0.4 * a * Cos(alfa))-(xo + 4.3 * a, yo — 0.8 * a), &HC0&

‘Сила P2

Picture1.Line (xo + 3 * a, yo — 1 * a)-(xo + 1 * a + 2 * a * Cos(alfa), yo — 2.5 * a — Sin(alfa)), &HC0&

Picture1.Line (xo + 1 * a + 2 * a * Cos(alfa), yo — 2.5 * a — Sin(alfa))-(xo + 2.16 * a, yo — 1 * a — 10), &HC0&

Picture1.Line (xo + 1 * a + 2 * a * Cos(alfa), yo — 2.5 * a — Sin(alfa))-(xo + 2.5 * a, yo — 1 * a — 12), &HC0&

‘Рисуем нагрузку q

Picture1.DrawWidth = 1.2

For s = xo + 3 * a To xo + 5 * a Step 5

Picture1.Line (s, yo — 2 * a)-(s, yo — 1 * a)

Picture1.Line (s, yo — 10)-(s — 0.8, yo — a * 1.5)

Picture1.Line (s, yo — 10)-(s + 0.8, yo — a * 1.5)

Next s

Picture1.Line (xo + 3 * a, yo — 2 * a)-(xo + 5 * a, yo — 2 * a)

‘q2-q1

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a)-(xo + 8 * a + 5, yo — 1 * a)

Picture1.Line (xo + 8 * a + 5, yo — 1 * a)-(xo + 8 * a + 10, yo + 2 * a)

Picture1.Line (xo + 8 * a + 10, yo + 2 * a)-(xo + 8 * a, yo + 2 * a)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo + 2 * a)-(xo + 8 * a + 10, yo + 2 * a)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo + 2 * a)-(xo + 8 * a + 3, yo + 2 * a — 1)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo + 2 * a)-(xo + 8 * a + 3, yo + 2 * a + 1)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a — 1)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a + 1)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a — 1)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 5)-(xo + 8 * a + 6, yo — 1 * a + 5)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 5)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a + 4)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 5)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a + 6)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 10)-(xo + 8 * a + 7, yo — 1 * a + 10)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 10)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a + 9)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 10)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a + 11)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 15)-(xo + 8 * a + 8, yo — 1 * a + 15)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 15)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a + 14)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 15)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a + 16)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 20)-(xo + 8 * a + 9, yo — 1 * a + 20)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 20)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a + 19)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 20)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a + 21)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 25)-(xo + 8 * a + 10, yo — 1 * a + 25)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 25)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a + 24)

Picture1.Line (xo + 8 * a, yo — 1 * a + 25)-(xo + 8 * a + 3, yo — 1 * a + 26)

‘Подпись точек заделки

Picture1.DrawWidth = 1.1

Picture1.FontSize = 12

Picture1.CurrentX = xo — 6

Picture1.CurrentY = yo + 12

Picture1.Print «A»

Picture1.CurrentX = xo + 8 * a — 10

Picture1.CurrentY = yo — 1 * a + 25

Picture1.Print «B»

Picture1.CurrentX = xo + 25

Picture1.CurrentY = yo — 5

Picture1.Print «C»

Picture1.CurrentX = xo + 7 * a + 15

Picture1.CurrentY = yo — 2 * a — 15

Picture1.Print «D»

Picture1.CurrentX = xo + 3 * a + 10

Picture1.CurrentY = yo — 0.3 * a

Picture1.Print «P1»

Picture1.CurrentX = xo + 1.5 * a

Picture1.CurrentY = yo — 2 * a

Picture1.Print «P2»

Picture1.CurrentY = yo + 1 * a

Picture1.Print «M»

Picture1.CurrentX = xo + 5 * a

Picture1.CurrentY = yo — 2.5 * a

Picture1.Print «q»

Picture1.CurrentX = xo + 8 * a + 8

Picture1.CurrentY = yo — 1 * a

Picture1.Print «q1»

Picture1.CurrentX = xo + 8 * a + 10

Picture1.CurrentY = yo — 1 * a + 25

Picture1.Print «q2»

‘Сектор под момент

‘Picture1.ForeColor = 0

Picture1.Circle (xo + 1.9 * a, yo + 1 * a), 6, 0, 7 * Atn(1), 3.5 * Atn(1)

Picture1.Line (xo + 2.31 * a, yo + 1.5 * a)-(xo + 1.9 * a + 4.7, yo + 1 * a)

Picture1.Line (xo + 2.31 * a, yo + 1.5 * a)-(xo + 2 * a + 7, yo + 1 * a)

Picture1.DrawWidth = 1

Picture1.DrawStyle = 2

End Sub

Private Sub Command1_Click()

Unload Me

End Sub

Private Sub Form_load()

frmDannye.Height = 6195

frmDannye.Width = 9195

End Sub

Option Explicit

Private Sub cmdClose_Click()

Unload Me

End Sub

Private Sub cmdExcel_Click()

Dim XL As New Excel.Application

XL.Workbooks.Open App.Path & «MyBook.xls»

XL.Visible = True

Set XL = XL.ActiveWorkbook.Sheets.Application

With XL.ActiveSheet

.Cells(1, 2) = «Исходные данные»

.Cells(2, 1) = «F1=»

.Cells(3, 1) = «F2=»

.Cells(4, 1) = «M=»

.Cells(5, 1) = «alfa1=»

.Cells(2, 2) = Val(frmDannye.tbP1.Text)

.Cells(3, 2) = Val(frmDannye.tbP2.Text)

.Cells(4, 2) = Val(frmDannye.tbM.Text)

.Cells(5, 2) = pi * alf1 / 180

.Cells(2, 3) = «kH»

.Cells(3, 3) = «kH»

.Cells(4, 3) = «kH*m»

.Cells(5, 3) = «рад»

.Cells(1, 6) = «Расчет реакций»

.Cells(2, 6) = «Шарнирное закрепление:»

.Cells(3, 6) = «Rd=»

.Cells(4, 6) = «Rb=»

.Cells(5, 6) = «Xa=»

.Cells(6, 6) = «Ya=»

.Cells(10, 6) = «Скользящая заделка:»

.Cells(11, 6) = «Rd=»

.Cells(12, 6) = «Rb=»

.Cells(13, 6) = «Xa=»

End With

End Sub

Private Sub Command1_Click()

Unload Me

frmRaschet.Show

End Sub

Private Sub Form_load()

frmRaschet.Height = 5325

frmRaschet.Width = 8340

For i = 0 To 1

msfgSharnir.ColAlignment(i) = 4

msfgZadelka.ColAlignment(i) = 4

Next i

msfgSharnir.TextMatrix(0, 0) = «Сила»

msfgSharnir.TextMatrix(0, 1) = «Значение»

msfgSharnir.TextMatrix(1, 0) = «Rd»

msfgSharnir.TextMatrix(2, 0) = «Rb»

msfgSharnir.TextMatrix(3, 0) = «Xa»

msfgSharnir.TextMatrix(4, 0) = «Ya»

msfgZadelka.TextMatrix(0, 0) = «Сила»

msfgZadelka.TextMatrix(0, 1) = «Значение»

msfgZadelka.TextMatrix(1, 0) = «Rd»

msfgZadelka.TextMatrix(2, 0) = «Rb»

msfgZadelka.TextMatrix(3, 0) = «Xa»

Vyvod

End Sub

Private Sub vscrlUgol_Change()

txtUgol.Text = vscrlUgol.Value

Vyvod

End Sub

Public Sub Vyvod()

‘beta = Val(txtUgol.Text)

RaschetSharnir

msfgSharnir.TextMatrix(1, 1) = Str(Round(Rd, 2))

msfgSharnir.TextMatrix(2, 1) = Str(Round(Rb, 2))

msfgSharnir.TextMatrix(3, 1) = Str(Round(Xa, 2))

msfgSharnir.TextMatrix(4, 1) = Str(Round(Ya, 2))

RaschetZadelka

msfgZadelka.TextMatrix(1, 1) = Str(Round(Rd, 2))

msfgZadelka.TextMatrix(2, 1) = Str(Round(Rb, 2))

msfgZadelka.TextMatrix(3, 1) = Str(Round(Xa, 2))

End Sub

Private Sub Form_Load()

End Sub

Private Sub vixod_Click()

Unload Me

End Sub

Контрольная работа: Правовая и социальная защищенность подчиненных как одно из основных направлений воспитательной работы офицеров

Одним из важных составляющих факторов социальной защиты военнослужащих и членов их семей является правовое закрепление льгот, пособий и компенсаций, которые возмещают трудности прохождения службы, а также ограничения некоторых общегражданских прав и свобод, обусловленные особенностями и спецификой военной службы. Реализация этих прав протекает в условиях сложной социально-экономической обстановки и правового нигилизма, поэтому является острой проблемой в деле социальной защиты военнослужащих.

Гарантированная социальная защищенность военнослужащих создает и обеспечивает престиж военной службы и, в конечном итоге, вопросы комплектования Вооруженных Сил Российской Федерации профессиональными, хорошо подготовленными кадрами. От решения этой проблемы во многом будет зависеть успех и судьба военной реформы, дальнейшее развитие Вооруженных Сил, их боеспособность и выполнение задач по защите Отечества.

Обеспечение социальной защищенности военнослужащих, в том числе установление и реализация льгот, пособий и компенсаций, является многоплановой проблемой. Ее решение заключается в законодательном закреплении прав и льгот военнослужащих и создании четко функционирующего правового механизма их исполнения. Кроме того, организация работы по социальной защищенности в воинской части (учреждении) зависит в первую очередь от уровня знаний норм права командирами (начальниками) и должностными лицами, которые призваны осуществлять и по должности обязаны решать вопросы социальной защиты своих подчиненных, и во вторую очередь — от знания своих прав самими подчиненными.

Отношение человека к выполнению своих служебных обязанностей в значительной степени определяется материально-бытовыми условиями, уровнем социальной и правовой защищенности. В армии, в силу специфики военной службы, последствия недостаточно эффективного решения этих вопросов проявляются особенно остро, воспринимаются людьми наиболее болезненно. Недостаточная социально-правовая защищенность крайне негативно отражается на морально-психологическом настрое военнослужащих, их отношении к выполнению служебных обязанностей. Это обстоятельство предъявляет повышенные требования к деятельности командиров (начальников), всех офицеров и прапорщиков, имеющих подчиненных, по обеспечению и охране прав вверенного им личного состава. Известный русский генерал А. А. Брусилов отмечал: “Ставлю заботу о солдате первейшей обязанностью всех начальствующих лиц”.

Обеспечение социальной и правовой защищенности военнослужащих является одной из важнейших обязанностей командиров (начальников) всех рангов. Это определено законами, воинскими уставами и является необходимым и существенным фактором воспитания личного состава, укрепления морально-психологического состояния военнослужащих, повышения боевой готовности и боеспособности войск.

Деятельность органов военного управления, должностных лиц по обеспечению правовой и социальной защиты военнослужащих получила название “военно-социальная работа”.

Первый учебный вопрос: «Нормативная база и органы, обеспечивающие правовую и социальную защиту военнослужащих».

Основополагающим документом военно-социальной работы является Конституция РФ. Статья 7 Конституции Российской федерации содержит один из важнейших принципов современного демократического государства, согласно которому создание условий, обеспечивающих достойную жизнь и свободное развитие человека, не является сугубо личным делом самого гражданина, а возводится в ранг общегосударственной политики.

В соответствии с Конституцией РФ в целях обеспечения социальной защиты военнослужащих в нашей стране за последние годы разработано и принято значительное количество нормативно-правовых актов о социальном обеспечении, правах и льготах военнослужащих. Основными среди них являются законы “О статусе военнослужащих”, “О воинской обязанности и военной службе”, “О пенсионном обеспечении лиц, проходивших военную службу, службу в органах внутренних дел, и их семей”, “О дополнительных гарантиях и компенсациях военнослужащим, проходящим военную службу на территориях государств Закавказья, Прибалтики и в Республике Таджикистан, а также выполняющим задачи в условиях чрезвычайного положения и вооруженных конфликтов”, “О ветеранах”, “Об обязательном государственном страховании жизни и здоровья военнослужащих, граждан, призванных на военные сборы, лиц рядового и начальствующего состава органов внутренних дел Российской Федерации и сотрудников федеральных органов налоговой полиции”.

Во исполнение этих законодательных актов принято более 50 Указов Президента РФ, постановлений Правительства РФ и других документов, уточняющих и конкретизирующих права и льготы военнослужащих и устанавливающих порядок их предоставления.

Созданная законодательная база является основой для проведения работы по социальной защите человека в военной форме.

Важным моментом в законотворческой практике нашего государства стало законодательное определение статуса военнослужащих. Это понятие включает в себя совокупность определенных законодательством прав, свобод и обязанностей граждан, находящихся на военной службе, а также уволенных в запас. Составной частью этого законодательного пакета являются льготы, компенсирующие военнослужащим ограничения некоторых общегражданских прав и свобод, обусловленных особенностями военной службы. Под льготами для военнослужащих понимаются предусмотренные федеральным законодательством права и преимущества различного характера, а также освобождение (полное или частичное) от установленных государством обязанностей для других категорий граждан Российской Федерации.

Создана система судебной защиты прав военнослужащих. До принятия Закона РФ “Об обжаловании в суд действий и решений, нарушающих права и свободы граждан” от 27 апреля 1993 г. и последовавших затем разъяснений Пленума Верховного Суда РФ от 21 декабря 1993 г. военнослужащие являлись наименее защищенной в правовом отношении категорией граждан. Они могли подавать жалобы на действия воинских должностных лиц, ущемляющих их права, только по команде в порядке подчиненности. Устранение такого положения существенно расширило возможности правовой защиты военнослужащих.

Таким образом, законодательство Российской Федерации нацелено, прежде всего, на повышение социальной защищенности военнослужащих, повышение стабильности их социального положения, сохранение значительной части прав и льгот после увольнения с военной службы.

Согласно статье 3 Федерального закона “О статусе военнослужащих” реализация мер правовой и социальной защиты военнослужащих, граждан, уволенных с военной службы, и членов их семей возлагается на органы государственной власти, органы местного самоуправления, федеральные суды общей юрисдикции, правоохранительные органы в пределах их полномочий, а также является обязанностью командиров (начальников). Закон также определяет, что реализации прав военнослужащих, граждан, уволенных с военной службы, и членов их семей могут также содействовать общественные объединения.

Круг органов и должностных лиц, занимающихся социальной защитой военнослужащих, определен и статьей 10 Устава внутренней службы Вооруженных Сил РФ, в которой говорится: “Государство гарантирует социальную и правовую защищенность военнослужащих, осуществляет меры по созданию им достаточного и достойного жизненного уровня, улучшения условий службы и быта. Обеспечение и охрана прав военнослужащих возлагаются на органы государственной власти и местного самоуправления, суды, правоохранительные органы, органы военного управления и командиров (начальников)”.

В системе органов законодательной власти решением проблем социальной защиты военнослужащих занимаются комитеты Государственной Думы по труду и социальной политике, по обороне, по делам ветеранов, по безопасности.

Наиболее заметную роль в решении этих вопросов играет Комитет Государственной Думы по обороне. Ему принадлежит основная роль в создании законодательной базы социальной защиты военнослужащих. По инициативе комитета регулярно проводятся парламентские слушания по этим проблемам.

В Совете Федерации вопросами социальной защиты военнослужащих в той или иной степени занимаются Комитет по вопросам социальной политики и Комитет по вопросам безопасности и обороны.

При Президенте Российской федерации созданы и действуют Комиссия по правам человека. Временная наблюдательная комиссия по соблюдению конституционных прав и свобод граждан. Совет по социальной политике, другие органы, которые также вносят свой вклад в решение социальных проблем военнослужащих.

В системе исполнительной власти общее руководство деятельностью по осуществлению социальной защиты военнослужащих возложено на Правительство РФ, которое согласно статье 15 Федерального закона “Об обороне” несет ответственность за состояние и обеспечение Вооруженных Сил Российской Федерации, организует обеспечение Вооруженных Сил материальными средствами и услугами по их запросам, руководит деятельностью по вопросам обороны подведомственных ему федеральных органов исполнительной власти, решает другие вопросы на основе и во исполнение принятых Государственной Думой и утвержденных Президентом России законов.

Важное место в системе органов исполнительной власти, занимающихся решением проблем социальной защиты военнослужащих, принадлежит Министерству труда и социального развития, в рамках которого создан и функционирует Департамент по социальным вопросам граждан, уволенных с военной службы, и членов их семей.

Значительную роль в обеспечении социальных гарантий военнослужащих занимают органы исполнительной власти субъектов Российской Федерации и органы местного самоуправления. Согласно статье 7 Федерального закона “Об обороне” в их функции входит обеспечение потребностей Вооруженных Сил в материальных средствах и других ресурсах и услугах, по их заказам; обеспечение исполнения законодательства Российской Федерации о социальных гарантиях для граждан в связи с военной службой, их участием в военных действиях, а также для членов их семей.

Вопросами социальной защиты этих категорий граждан в Российской Федерации занимаются также многочисленные общественные объединения — советы, фонды, ассоциации и т. п.

Сегодня в нашей стране зарегистрировано более сотни общественных организаций, которые приоритетным направлением своей деятельности считают социальную защиту военнослужащих, ветеранов и инвалидов военной службы, а также членов их семей. Налаживание конструктивного сотрудничества с этими неправительственными организациями, общественными объединениями, координация их усилий в деле обеспечения социальной защиты военнослужащих относятся к числу важнейших задач военно-социальной работы.

Непосредственно в рамках Вооруженных Сил военно-социальная работа организуется Министерством обороны Российской Федерации. В соответствии со статьей 14 федерального закона “Об обороне” Министерство обороны заказывает и финансирует производство и закупку продовольствия, вещевого и другого имущества, материальных и иных ресурсов для Вооруженных Сил, обеспечивает социальную защиту военнослужащих, гражданского персонала армии и флота, граждан, уволенных с военной службы, и членов их семей.

С помощью правовых средств министр обороны через Генеральный штаб, своих заместителей, главнокомандующих видами Вооруженных Сил, начальников главных и центральных управлений обеспечивает строгое и точное выполнение в войсках (силах) законов, указов Президента Российской Федерации, постановлений Правительства РФ, а также собственных решений по социальной защите военнослужащих на основе выделяемых Министерству обороны материальных и денежных средств, прежде всего — из федерального бюджета.

Второй учебный вопрос: «Военно-социальная работа — средство социальной и правовой защиты».

Многолетняя практика показывает, что одним лишь изданием закона не достигается цель, которую преследовал законодатель. Закон создает только правовую основу для решения тех или иных вопросов. Для того же, чтобы он “заработал”, воплотился в практику, необходим отлаженный механизм правореализации, который представляет собой деятельность различных субъектов (государственных органов, учреждений и должностных лиц) по выработке правовых норм и их выполнению.

В сфере социальной защиты военнослужащих этот механизм включает в себя:

соответствующие правовые нормы и совокупность юридических средств их осуществления;

активную деятельность соответствующих субъектов, наделенных определенными полномочиями по социальной защите военнослужащих;

реальную возможность военнослужащих самостоятельно защищать свои права в случае их нарушения, а также конкретные социальные условия, в которых разворачивается правореализующий процесс.

Военно-социальная работа призвана способствовать выполнению норм законодательства о социальной защите военнослужащих и, таким образом, является составной частью механизма правореализации.

Военно-социальная работа — это относительно самостоятельное направление деятельности командиров, других должностных лиц, органов военного управления. Она обладает специфическими признаками, имеет свою правовую основу, является важным фактором успешного решения задач, стоящих перед Вооруженными Силами.

По своему содержанию военно-социальная работа включает:

изучение и прогнозирование развития социальных процессов в воинских коллективах и районах дислокации воинских частей;

выработку, принятие и реализацию исполнения управленческих решений по осуществлению социальной защиты военнослужащих;

организацию и проведение правового воспитания различных категорий военнослужащих;

обеспечение индивидуальной помощи различным категориям военнослужащих в целях разрешения конкретных социально-правовых проблем;

обучение командиров, других должностных лиц правовым основам служебной деятельности по осуществлению социальной защиты подчиненных;

рассмотрение и разрешение жалоб и заявлений военнослужащих и членов их семей;

взаимодействие с органами государственной власти и местного самоуправления, общественными объединениями по вопросам социальной защиты военнослужащих и членов их семей.

Исходя из этого, военно-социальную работу в Вооруженных Силах Российской Федерации можно определить как осуществляемую в тесном взаимодействии с органами государственной власти, общественными объединениями правоприменительную и правоисполнительную деятельность органов военного управления, воинских должностных лиц по реализации установленных законодательством прав и льгот военнослужащих и членов их семей, созданию на этой основе социальных условий, необходимых для более эффективного решения задач боевой готовности, укрепления правопорядка и воинской дисциплины, поддержания высокого уровня морально-психологического состояния военнослужащих.

Третий учебный вопрос: «Правовая и социальная защита подчиненных — важнейшая задача офицеров».

Определяющую роль в организации и проведении военно-социальной работы непосредственно в войсковых частях и подразделениях играют соответствующие командиры (начальники). На важность этой стороны деятельности командиров указывали многие видные российские военачальники прошлого. Так, адмирал С. О. Макаров требовал от командного состава: “…Нравственный и служебный долг офицера — неусыпно следить за довольствием и бытом матроса”.

Основные направления деятельности командиров (начальников) по обеспечению правовой и социальной защиты подчиненных заключаются:

в организации правовой подготовки личного состава;

обеспечении сбережения и правильного использования финансовых и других материальных средств, их рачительного расходования в интересах социальной защиты военнослужащих;

организации работы по разрешению жалоб и заявлении военнослужащих;

осуществлении контроля за исполнением законодательства о социальной защите.

Юридические полномочия командиров и начальников в области военно-социальной работы широки и многообразны. Являясь единоначальниками, они несут личную ответственность за все стороны жизни вверенных им частей и подразделений, за материальное, медицинское, финансовое, социально-правовое и бытовое обеспечение. Они обязаны принимать меры к решению бытовых вопросов и обеспечению правовой и социальной защиты подчиненных, создавать условия для их культурного роста и отдыха, укрепления здоровья и физического развития, при необходимости ходатайствовать за них перед вышестоящими начальниками.

В интересах решения социальных проблем Устав внутренней службы Вооруженных Сил РФ (статья 80) вменяет в обязанность командирам:

своевременное истребование и организацию получения, хранения и учет материальных средств, их подвоз и выдачу подчиненным;

обеспечение полноты доведения до личного состава положенных денежного и других видов довольствия;

организацию экономного и целесообразного расходования материальных и денежных средств;

постоянную заботу об улучшении торгово-бытового обслуживания подчиненных, соблюдение при этом принципов социальной справедливости и гласности;

повышение своих правовых знаний;

твердое знание законов, относящихся к своей служебной деятельности, и положений воинских уставов.

Главенствующая роль в организации военно-социальной работы непосредственно в войсках принадлежит командиру полка. Пользуясь предоставленными ему правами и выполняя возложенные на него обязанности, командир части издает приказы и другие акты военного управления, посредством которых он осуществляет реализацию законодательства о социальной защите военнослужащих. С этой целью командир в изданных им актах указывает конкретных исполнителей законов и что им предписывается сделать, а также определяет сроки выполнения поставленных задач и другой порядок действия подчиненных при их выполнении. Так, в соответствии со статьей 91 Устава внутренней службы Вооруженных Сил РФ командир полка:

утверждает график отпусков военнослужащих, устанавливает распорядок дня и регламент служебного времени;

принимает меры по улучшению быта военнослужащих, сохранению и укреплению здоровья личного состава;

рассматривает и утверждает раскладку продуктов на неделю, организует ежедневный контроль за качеством приготовления и полнотой выдачи пищи, еженедельно лично проверяет качество приготовления пищи.

Важное место в обеспечении социальной защиты подчиненных занимают издаваемые командиром части ежедневные приказы по строевой части. Этими приказами реализуются многие права и льготы военнослужащих: предоставление отпусков, производство дополнительных денежных выплат, направление на учебу, на лечение и т. п.

Обязанности по обеспечению социальной и правовой защиты военнослужащих возлагаются и на других должностных лиц. Например, начальник штаба полка согласно уставным обязанностям составляет график отпусков военнослужащих полка и контролирует его выполнение. Он обязан постоянно знать наличие людей, наличие и состояние материальных средств, повседневно руководить их учетом в полку; организовывать и не реже двух раз в год проводить проверку наличия материальных средств, а также их хранения непосредственно в подразделениях.

Согласно статье 97 Устава внутренней службы Вооруженных Сил РФ заместитель командира полка по воспитательной работе отвечает за действенность работы по социально-правовой защите военнослужащих, за социально-правовое обеспечение. На него возлагается обязанность организовывать и проводить работу по обеспечению социальной справедливости в отношении военнослужащих, членов их семей, гражданского персонала, знать их нужды и запросы, принимать меры к своевременному разрешению обоснованных жалоб и заявлений, а также восстановлению нарушенных прав. В целях решения социальных проблем личного состава заместитель командира по воспитательной работе обязан поддерживать связи с органами государственной власти и местного самоуправления, общественными объединениями.

Широкий круг обязанностей по реализации социально-экономических прав военнослужащих возлагается на заместителя командира полка по тылу, который отвечает за торгово-бытовое обеспечение личного состава и состояние казарменно-жилищного фонда.

Он обязан организовывать:

своевременное обеспечение материальными средствами и доброкачественное питание личного состава;

доведение положенных норм материальных средств до каждого военнослужащего;

правильную эксплуатацию и своевременный ремонт всех жилых и нежилых зданий;

банно-прачечное обслуживание подразделений полка.

В его обязанности также входит постоянная забота о внешнем виде личного состава, своевременной выдаче обмундирования, его подгонке и ремонте.

На командира роты возлагается обязанность своевременно обеспечивать военнослужащих роты положенным довольствием, заботиться о быте своих подчиненных и вникать в их нужды, следить за соблюдением ими правил личной гигиены.

Командир взвода согласно уставу обязан заботиться о быте подчиненных и вникать в их нужды.

За упущения в исполнении этих обязанностей предусмотрена юридическая ответственность. В Уставе внутренней службы Вооруженных Сил РФ подчеркнуто, что командиры (начальники), виновные в неисполнении обязанностей по реализации прав и законных интересов военнослужащих, несут установленную законом ответственность.

Реформа Вооруженных Сил Российской Федерации предполагает необходимость совершенствования военно-социальной работы. Первоочередными задачами при этом являются:

повышение ответственности командиров и начальников всех степеней за реализацию установленных законодательством прав и льгот военнослужащих и членов их семей;

усиление социальной направленности деятельности военных руководителей, какие бы должности они ни исполняли;

осмысление сути социальной политики государства и специфических направлений ее реализации в Вооруженных Силах посредством военно-социальной работы и др.

Командир обязан сочетать профессиональную компетентность и социальную направленность своей деятельности, личную дисциплинированность и высокую требовательность к подчиненным, служить примером для них в сфере социальных отношений, иметь соответствующую социально-педагогическую подготовку. Он должен хорошо понимать сущность военно-социальной работы, ее цели и задачи, уметь реализовывать эти знания в практической деятельности в подразделении, части, соединении, доходя до каждого военнослужащего и его семьи, знать основные ее сферы и направления, проявлять такт в общении с людьми, заботиться о качественной подготовке подчиненных офицеров не только как военных специалистов, но и как социальных работников.

Важнейшей обязанностью командиров (начальников) является организация и ведение войскового хозяйства, обеспечение рачительного использования финансовых и других материальных средств в интересах социальной защиты подчиненного личного состава.

В соответствии с Положением о войсковом (корабельном) хозяйстве, введенным в действие приказом министра обороны 1977 г. № 105, все должностные лица воинской части, ведающие войсковым (корабельным) хозяйством, обязаны:

правильно определять потребность и знать обеспеченность подразделений и частей материальными и денежными средствами для создания необходимых материально-бытовых условий личному составу;

своевременно истребовать и получать положенные части материальные средства и организовывать бесперебойное обеспечение ими подразделений;

организовывать и контролировать учет, правильное хранение, сбережение и своевременное освежение запасов материальных средств всех видов;

осуществлять контроль за правильным, экономным и целесообразным расходованием (использованием) материальных и денежных средств, принимать необходимые меры по предотвращению порчи, хищения и нерационального расходования материальных средств.

В низовом звене важнейшей задачей офицеров и прапорщиков является организация и ведение ротного хозяйства, которые должны быть направлены на создание условий, обеспечивающих образцовый внутренний порядок, сохранность, правильное содержание имеющегося в роте имущества в целях удовлетворения материально-бытовых и культурных потребностей личного состава.

Ротное хозяйство организует командир роты, который несет основную ответственность за его состояние и обеспечение личного состава положенными материальными средствами. Помощниками и исполнителями распоряжений командира роты по ведению хозяйства являются командиры взводов и старшина роты. Они обязаны:

знать нормы снабжения материальными средствами и порядок обеспечения ими личного состава;

осуществлять контроль за правильным использованием и расходованием материальных средств;

проводить проверки наличия и качественного состояния материальных средств в установленные сроки.

Содержание и эксплуатация закрепленных за ротой помещений и специального оборудования должны обеспечивать нормальные бытовые и санитарно-гигиенические условия для личного состава. Во всех ротах должен строго соблюдаться установленный порядок размещения военнослужащих, содержания, отопления, проветривания и освещения помещении, эксплуатации казарменного инвентаря, мебели и другого имущества.

Четвертый учебный вопрос: «Работа с жалобами и заявления военнослужащих».

Не менее важным направлением деятельности командиров (начальников) по обеспечению социальной и правовой защиты подчиненного личного состава является работа по рассмотрению и разрешению жалоб, заявлений и предложений военнослужащих.

Эта работа регулируется в настоящее время главой 5 Дисциплинарного устава Вооруженных Сил РФ, а также Инструкцией о порядке рассмотрения предложений, заявлений, жалоб и приеме посетителей в воинских частях и учреждениях, утвержденной приказом министра обороны.

Указанными нормативными актами запрещается препятствовать подаче жалобы военнослужащими и подвергать их за это наказанию, преследованию либо ущемлению по службе. Виновный в этом командир подлежит привлечению к ответственности в соответствии с законодательством.

Командир (начальник) должен чутко и внимательно относиться к поступившим предложениям, заявлениям и жалобам. Он несет личную ответственность за своевременное их рассмотрение и принятие мер.

Законодательство определяет командиру трехдневный срок на рассмотрение предложения (заявления, жалобы). Если жалоба будет признана обоснованной, командир обязан немедленно принять меры по ее удовлетворению, а также по выявлению и устранению причин, вызывающих обоснованные жалобы военнослужащих и других граждан. Он должен полнее использовать содержащуюся в них информацию для изучения и исправления положения дел в подразделениях.

Если командир (начальник), получивший жалобу, не имеет достаточных прав для удовлетворения просьбы заявителя, то он обязан не позднее, чем в пятидневный срок направить жалобу подчиненного по команде в установленном порядке.

В случаях, когда жалоба военнослужащего не содержит необходимых сведений для принятия решения о том, куда следует ее направить для рассмотрения, или когда требуются дополнительные сведения или иное оформление для передачи ее по команде в соответствующее учреждение, она немедленно возвращается военнослужащему, подавшему ее, с указанием причин возврата. При этом запрещается пересылать заявления и жалобы на рассмотрение тех лиц, действия которых обжалуются. О направлении жалобы в другое учреждение обязательно уведомляется военнослужащий, подавший данную жалобу.

Предложения, заявления и жалобы считаются разрешенными, если рассмотрены все поставленные в них вопросы, по ним приняты необходимые меры и даны исчерпывающие ответы, соответствующие законодательству. Отказ в удовлетворении запросов, изложенных в жалобе, доводится до сведения военнослужащего, подавшего жалобу, со ссылкой на нормативный акт и с указанием мотивов отказа, а также с разъяснением порядка обжалования принятого решения.

Установлены следующие сроки принятия решений по предложениям, заявлениям и жалобам военнослужащих: в воинских частях — не позднее 7 дней со дня поступления; в управлениях округов, флотов и в Министерстве обороны — в срок до 15 дней со дня их поступления. В случае если для разрешения жалобы необходимо проведение специальной проверки, истребование дополнительных материалов и принятие других мер, сроки разрешения жалобы могут быть в порядке исключения продлены командиром воинской части, но не более чем на 15 дней, с сообщением об этом военнослужащему, подавшему жалобу.

При рассмотрении жалобы не допускается разглашение командиром (начальником) или другим лицом, принимающим участие в ее рассмотрении, сведений о личной жизни военнослужащего без его согласия.

Пятый учебный вопрос: «Правовое воспитание военнослужащих».

Важнейшим средством обеспечения правовой и социальной защиты военнослужащих является осуществление их правового воспитания, совершенствование правовой подготовки.

С одной стороны, хорошо зная свои права, военнослужащие увереннее себя чувствуют при отстаивании своих интересов, имеют возможность требовать соблюдения своих прав и льгот от соответствующих органов и должностных лиц. С другой стороны, знание права должностными лицами, которым вменена в обязанность реализация этого законодательства, также в значительной степени повышает гарантии социальной защищенности военнослужащих. Очень часто именно в недостаточной правовой подготовке как командиров и начальников, так и подчиненных коренятся причины многих социальных проблем военнослужащих. Командир (начальник), какую бы должность он ни занимал, должен выступать профессиональным исполнителем законодательства о социальной защите военнослужащих, специалистом, знающим приемы и правила реализации законных прав подчиненных, обладать соответствующими навыками исполнения нормативных актов по этим вопросам. В свое время генерал М. И. Драгомиров требовал от офицеров: “…Будьте сами рабом закона, и ваш подчиненный станет таким же”. Сегодня этот принцип актуален, как и прежде.

Общеизвестно, что управление в правовом государстве осуществляется не с помощью командно-нажимных методов, а посредством законов. Но для этого их надо знать, а главное — правильно применять на практике. Расхождение между словом и делом, между декларируемым законом и реальными действиями недопустимо.

Знание права не сводится к простой осведомленности о тех или иных правовых нормах. Оно обязательно предполагает их осмысление, понимание не только буквы, но и духа закона, его сущности и значения для правильной организации воинской службы. Это дает возможность принимать верные решения, основываясь на понимании смысла и общей направленности законодательства, его принципов и нравственной сути.

Не все нарушают закон в силу его незнания или отсутствия достаточно прочных навыков правильного его применения. Немало фактов умышленного нарушения закона, попыток действовать в обход его, подменяя законные пути и средства решения задач соображениями так называемой “целесообразности”. Причины этого различны. Но во всех подобных случаях обладание правовыми знаниями не переросло у тех, кто идет на нарушение, в новое качество — высокий уровень правосознания и правовой культуры.

Все это подтверждает исключительно важное значение деятельности командиров (начальников) по осуществлению правового воспитания подчиненных, а также по повышению собственных правовых знаний и навыков деятельности в сфере социальной защиты подчиненных.

На практике правовое воспитание осуществляется, с одной стороны, путем разъяснения и изучения действующего законодательства, а с другой — практическим воздействием на сознание и чувства людей при организации службы в строгом соответствии с требованиями законов и воинских уставов. Основными средствами правового воспитания являются:

правовая пропаганда, правовое обучение, правовое самообразование, а также поддержание твердого уставного порядка; личный пример командиров (начальников);

правильная дисциплинарная практика;

своевременное и законное разрешение жалоб, заявлений и предложений;

правоохранительная деятельность органов военной юстиции;

личное участие военнослужащих в работе по укреплению законности и правопорядка.

Шестой учебный вопрос: «Контроль за реализацией социальной и правовой защиты».

Важное значение имеет четко налаженная деятельность командиров и начальников по осуществлению контроля и проверки исполнения законодательства о социальной защите военнослужащих. В соответствии с общевоинскими уставами на командиров (начальников) возложена обязанность проводить регулярные проверки наличия и движения материальных средств в подчиненных частях и подразделениях, следить за полнотой доведения до подчиненных установленных норм довольствия, производить осмотры и опросы личного состава. В случае выявления недостатков командир обязан принять все меры по привлечению к ответственности виновных лиц, возмещению причиненного ими ущерба, восстановлению нарушенных прав подчиненных.

Этим же целям служит проведение регулярных проверок и инспектирования подчиненных войск (сил) вышестоящими органами военного управления. Путем инспектирования и проверок детально изучаются все стороны социального обеспечения военнослужащих, условия их жизни и быта, полнота реализации установленных законом их прав и льгот. На основе полученных данных оценивается реальный уровень социальной защищенности военнослужащих и их семей, а также состояние законности в этой сфере. Таким путем вскрываются нарушения правовых норм, их причины и условия и принимаются конкретные меры по устранению выявленных недостатков.

Все вышесказанное позволяет сделать вывод, что социальная и правовая защита граждан является ключевой функцией социального государства, провозглашенного Конституцией Российской Федерации. Острота социальной ситуации в стране, в Вооруженных Силах РФ требует от органов военного управления, воинских должностных лиц принятия конкретных мер по смягчению и предотвращению негативного влияния неблагоприятных социальных факторов на социально-правовой статус военнослужащих. Осуществление социальной и правовой защиты вооруженных защитников Отечества — необходимое и существенное условие поддержания на должном уровне боевой готовности и боеспособности войск, важнейший фактор воспитания личного состава.

Важнейшей особенностью сегодняшнего этапа военного строительства является перенесение центра тяжести с нормотворческой на организационную, правоисполнительную работу. Именно слабая организационная работа субъектов военно-социальной деятельности, в том числе некоторых командиров (начальников), по реализации законодательства о социальной защите военнослужащих не позволяет в полной мере решать проблемы военнослужащих и граждан, уволенных с военной службы, обеспечить рачительное использование средств, выделяемых на эти цели из федерального бюджета. А это означает, что роль и значение военно-социальной работы в условиях военной реформы будут неуклонно возрастать.

Заключительная часть – 3 минуты:

напоминаю тему, цели занятия и определяю степень их достижения;

отвечаю на вопросы;

ставлю задачу на самостоятельную подготовку.

Библиографический список

Социально-правовая защита военнослужащих, лиц, уволенных с военной службы, членов их семей и иных граждан РФ» (сборник нормативных актов 1994 г.).

Материальное и социальное обеспечение граждан, проходящих военную службу и членов их семей» (Справочное пособие 1998 г.).

Военно-социальная работа (Методическое пособие ГУВР МО РФ 1999 г.).

Российское государство, армия и воинское воспитание (Учебное пособие МО РФ ГУВР 1999 г.).

Конституция Российской Федерации 1993 г.

Федеральный Закон Российской Федерации «Об обороне» от апреля 1996 г.

Федеральный закон Российской Федерации «О воинской обязанности и военной службе » от 11 февраля 1993 года.

Федеральный закон Российской Федерации «О статусе военнослужащих» от 22 января 1993 года № 4338-1, с изменениями и дополнениями, внесенными Федеральным законом от 24 ноября 1995 г № 178 ФЗ.

Пчелинцева Л. М., Пчелинцев С. В. Справочник: Федеральные законы и иные нормативные и правовые акты.// Санкт-Петербург: Издательство “Альфа”, 1997.

Реферат: Разработка и реализация плана исследований (на примере компании La Ruth Chemical)

Реферат

по курсу «Маркетинг»

«Разработка и реализация плана исследований (на примере компании La Ruth Chemical)»

1. Выбор методов сбора данных

Можно выделить следующие методы сбора данных при проведении опросов с участием интервьюеров или при самостоятельном заполнении анкет респондентами:

1. Интервьюирование, осуществляемое на дому у респондента. Возможно предварительное согласование сроков интервью по телефону.

При таком способе обычно легче установить доверительные отношения, возможен показ образцов товара, рекламных материалов и т.п. Домашняя обстановка настраивает на достаточно длительное интервью с высокой степенью концентрации на проводимом обследовании. Однако это дорогой метод сбора данных.

2. Интервьюирование посетителей крупных магазинов. Компании, проводящие такие обследования, могут в крупных магазинах иметь свои офисы. Посетители магазина опрашиваются интервьюером в помещении магазина или могут приглашаться для дачи интервью в офис. С помощью данного метода без использования специальных методических подходов трудно обеспечить репрезентативность результатов обследования и вдумчивое отношение опрашиваемых к задаваемым вопросам. По сравнению с первым методом данный метод является более дешевым.

3. Интервью в офисах. Используется обычно при сборе информации о продукции производственно-технического и офисного назначения. Этот метод по существу обладает теми же достоинствами и недостатками, как и первый метод, однако имеет более высокую стоимость проведения, обусловленную использованием более квалифицированных интервьюеров.

4. Традиционное телефонное интервью. К числу достоинств данного метода сбора данных относится следующее: относительно низкая стоимость, возможность охватить большое число респондентов и обеспечить высокий уровень репрезентативности, возможность проведения за относительно короткий период времени. Данному методу присущи следующие недостатки: невозможность что-либо показать респонденту, невозможность интервьюеру иметь личное впечатление от встречи с респондентами. (Вместе с тем отсутствие личного контакта порой способствует получению правдивых ответов на вопросы о потреблении алкоголя, противозачаточных средств и т.п.) Далее — трудность получения пространных ответов на большое число вопросов, так как терпение респондента может иссякнуть. Кроме того, трудно проверить качество проведенного интервью и установить, все ли запланированные респонденты в реальности были опрошены. Для контроля за качеством проведенного обследования руководство может организовывать повторные проверочные звонки к ранее опрошенным респондентам.

5. Телефонное интервью из специально оборудованного помещения, где одновременно работают несколько интервьюеров, к телефонам которых могут подсоединяться контролеры. Помимо хороших возможностей контроля качества работы интервьюеров, данный метод по сравнению с традиционным телефонным интервью обеспечивает снижение затрат за счет объединения ресурсов (материально-технических, программных и др.).

6. Телефонное интервью с помощью компьютера. Многие компании, занимающиеся опросом потребителей, специально оборудованные помещения для телефонного интервьюирования оснащают специальной компьютерной техникой. Эта техника осуществляет автоматический набор телефонных номеров респондентов, после чего на мониторе появляется вступительный текст, а затем — последовательно задаваемые вопросы с возможными вариантами ответов. Интервьюер зачитывает респонденту вопросы и с помощью кода фиксирует названный вариант ответа. При этом следующий вопрос формулируется в зависимости от варианта ответа на предыдущий вопрос. Компьютерная база ответов и их статистическая обработка осуществляются автоматически в реальном масштабе времени. В ряде случаев анализ только части ответов позволяет принять определенные решения и прекратить дальнейший опрос, экономя время и ресурсы.

7. Полностью компьютеризованное интервью. В данном случае в дополнение к ранее описанному методу респондент отвечает на вопросы путем нажатия на кнопки своего телефона или вопросы появляются на мониторе его компьютера, и респондент вводит ответы, используя обычную компьютерную клавиатуру.

8. Групповое самостоятельное заполнение анкет. Такой подход используется для удобства и удешевления интервьюирования.

Например, перед двадцатью-тридцатью членами группы демонстрируется рекламный ролик, после чего они индивидуально отвечают на вопросы анкеты, касающиеся оценки данного ролика. Участниками группы могут быть школьники одного класса, студенты одной учебной группы, отдыхающие какого-либо дома отдыха и т.д. Возможна обратная связь с интервьюером.

9. Самостоятельное заполнение оставленных анкет. Является вариантом обследования на основе самостоятельного заполнения анкет. После предварительного устного разъяснения целей и задач проводимого обследования анкета оставляется у респондента. Заполненную анкету, спустя определенное время, или забирают у респондента, или он отсылает ее по почте в конверте с оплаченным ответом. Данный метод применяется при проведении опросов на ограниченной территории, не требующей от интервьюера больших передвижений. Этот метод характеризуется высокой степенью возврата ответов, минимальным влиянием интервьюера на опрашиваемых, относительной дешевизной и хорошим контролем за формированием группы респондентов. В качестве респондентов могут выбираться сотрудники одной организации, жильцы отеля, посетители магазина и т.п.

10. Обследование по почте. Вопросы и ответы на них посылаются по почте.

Достоинства данного метода обусловлены тем, что не надо нанимать интервьюеров, легкостью формирования групп целевых респондентов, его дешевизной. Этот метод обладает теми же недостатками, что и методы самостоятельного заполнения анкет без участия интервьюера, рассмотренные выше. Кроме того, этот метод характеризуется низким процентом возвращенных ответов, он ориентирован в основном на достаточно грамотных людей, проживающих в странах с эффективной почтовой системой. Существует возможность искажения результатов за счет того, что ответившие респонденты по своему социальному положению, отношению к определенному товару, рекламе и т.п. отличаются от тех, кто не ответил на анкету (самовыборка респондентов).

Выбор конкретных методов обследований основан на учете следующих групп факторов: цели и ресурсы исследователя; характеристики респондентов; характеристики вопросов, задаваемых исследователем. Кратко охарактеризуем эти три группы факторов.

Цели сбора данных вытекают из целей проводимого маркетингового исследования. В основе их определения лежат требования получения информации желаемого качества. Последнее определяется отпущенным временем на принятие решения и имеющимися ресурсами.

К числу наиболее быстро реализуемых методов относятся телефонный опрос и интервьюирование посетителей крупных магазинов. Гораздо больше времени требует реализация персонального интервьюирования, опроса по почте.

Отсутствие достаточных денежных средств также оказывает влияние на выбор метода сбора данных. Например, если исследователь желает, чтобы выборка состояла из 1000 респондентов, а на эти исследования отпущено 5000 долларов, то кажется невозможным нанять интервьюеров при плате 20 долларов за одно интервью, поскольку в данном случае интервьюерам придется заплатить 20 000 долларов. В данном примере придется использовать более дешевые методы, например телефонное интервью.

Качество собранных данных оценивается многими параметрами, которые будут рассмотрены достаточно подробно в последующих разделах учебника. Здесь же будут отмечены только два аспекта понятия «качество собранных данных»: возможность распространять выводы, полученные от сбора информации для определенной выборки, на всю совокупность в целом, и полнота информации, полученной от каждого опрошенного. Этим критериям, например, в гораздо большей степени удовлетворяет информация, полученная при личной встрече интервьюера с респондентом, чем при интервьюировании по телефону.

Следует рассмотреть, по крайней мере, четыре характеристики целевой группы респондентов, влияющие на выбор метода сбора данных:

Процент респондентов, обладающих требуемыми характеристиками, в общей совокупности опрашиваемых. Например, если испытывается концепция низкокалорийных продуктов питания, приготавливаемых в микроволновой печи, то в качестве целевых респондентов следует рассматривать домохозяек, имеющих микроволновые печи и которые в течение последних шести месяцев покупали низкокалорийные продукты питания.

Желание участвовать в опросе. Исследователя всегда беспокоит высокая степень отказа респондентов от участия в обследовании. Можно выделить два типа причин нежелания принять участие в любом обследовании. Первый обусловлен некими обобщенными чувствами подозрительности и стремлением никого не допускать в свою личную жизнь: определенная категория людей просто не хочет принимать участие в любом опросе. Второй обусловлен специфическими обстоятельствами проведения конкретного обследования. Например, некоторые респонденты не желают обсуждать определенные темы. Выбранный метод опроса влияет на степень желания участвовать в обследовании. Так, люди находят более трудным отказаться от участия в личном интервью, чем в почтовом опросе. Обычно используются различные методы стимулирования желания принять участие в обследовании: денежная оплата, небольшие подарки (ручки, зажигалки и др.) и т.п.

Возможность принятия участия в опросе. Даже если потенциальный респондент удовлетворяет двум вышеизложенным требованиям, он в силу тех или иных причин может не принять участие в обследовании (командировка, болезнь, неожиданные семейные обстоятельства, забывчивость и т.п.). Обычно личные контакты с потенциальными респондентами увеличивают вероятность их участия в обследовании, в то время как опрос по почте не обладают подобным стимулирующим социальным воздействием.

Разнообразие респондентов, характеризующее степень, в которой перспективные респонденты обладают некоторыми ключевыми чертами. Например, если только малая часть целевой совокупности посещает крупные универсальные магазины, то опрос посетителей таких магазинов не даст репрезентативных результатов. Чем более разнообразной является целевая группа, тем более личностный подход для обеспечения участия в обследовании нужных респондентов должны использовать исследователи.

Выбор методов сбора данных во многом определяется характером вопросов. Здесь прежде всего следует выделить уровень сложности задач, которые ставятся перед респондентами. Например, тестирование вкусовых качеств какого-то продукта питания или испытание телевизионной рекламы требуют достаточно сложной подготовки, специального оборудования, отдельных помещений и четкого контроля за процедурами их реализации.

Существенное влияние на выбор метода сбора данных оказывает степень чувствительности изучаемой темы, то есть степень затрагивания личных интересов, взглядов, морально-этических аспектов (сдача крови, расовые проблемы, личная гигиена, пожертвования в благотворительных целях и др.). Опыт изучения данных проблем говорит о том, что здесь менее всего подходит персональное интервью, а чаще всего используется телефонное интервью или интервью с помощью компьютера.

2. Вопросник и порядок его разработки

Главными инструментами реализации методов наблюдения и опроса являются анкета (вопросник) и механические устройства, например, счетчики количества людей, кино- и видеокамеры. Ниже будет чаше использоваться термин «вопросник», поскольку он носит более общий характер. Анкета применяется только при письменных ответах на поставленные вопросы.

Вопросник — опросный лист для получения каких-то сведений. Он выполняет следующие функции: 1. Переводит цели исследования в вопросы. 2. Стандартизирует вопросы и форму ответа на них. 3. Текст и последовательность вопросов способствуют кооперации интервьюера с респондентами, стимулируют получение ответов на все вопросы. 4. При автоматическом введении данных вопросника в компьютер ускоряется анализ результатов исследования. 5. Служит целям проверки надежности и достоверности оценок.

Перечень данных функций подчеркивает важность уделения серьезного внимания составлению вопросников. Обычно этот процесс осуществляется в следующей последовательности:

Определение целей опроса.

Выбор методов сбора данных.

Разработка вопросов.

Оценка вопросов.

Одобрение со стороны клиента.

Тестирование.

Уточнение анкет.

Определение целей опроса и выбор методов сбора данных были рассмотрены ранее. Ниже характеризуется процесс непосредственного составления вопросника. Этот процесс носит итеративный характер и направлен на последовательное уточнение вопросника, повышение вероятности получения достоверных ответов, исключения влияния содержания вопросов и их формата на получаемые ответы. Кроме того, заказчику данного опроса также должно быть дано право оценить содержание вопросника; ему может быть дано право поставить свою подпись на экземпляре анкеты перед ее копированием. Заказчик прежде всего оценивает вопросник с точки зрения целей проводимого обследования и полноты охвата исследуемой проблемы.

Вопросник обычно состоит из трех частей: введения, реквизитной части и основной части.

Главная задача введения — убедить респондента принять участие в опросе. Оно должно содержать цель проводимого опроса и должно показать, какую пользу получит респондент, приняв участие в опросе. Кроме того, из введения должно быть понятно, кто проводит данный опрос и сколько потребуется времени для ответа на поставленные вопросы. Если опрос проводится по почте, введение может быть написано в виде сопроводительного письма.

В реквизитной части приводится информация, касающаяся респондентов: возраст, пол, принадлежность к определенному классу, род занятий, семейное положение, имя и адрес для частных лиц и для организаций: размер, месторасположение, направление производственно-хозяйственной деятельности, положение респондента в организации, его имя. Кроме того, необходимо идентифицировать сам вопросник, то есть дать ему название, указать дату, время и место проведения опроса, фамилию интервьюера.

При разработке основной части вопросника следует обратить внимание на: тип вопросов (формат ответов), содержание вопросов и их число, последовательность представления вопросов в анкете, наличие контрольных вопросов.

Существует три основных формата задаваемых вопросов: открытые вопросы, закрытые вопросы и вопросы со шкалой ответов.

Открытый вопрос — вопрос анкеты, позволяющий опрашиваемому на вопрос отвечать своими словами, что дает ему возможность чувствовать себя при ответе на вопрос достаточно свободно, приводить примеры, иллюстрации. Открытые вопросы часто приводятся в начале анкеты для «разминки» респондентов. Примером открытого вопроса является вопрос: «Что Вытдумаете о..?» В таких вопросах отсутствует предвзятость, стремление навязать определенный ответ. Однако ответы на открытые вопросы требуют достаточно больших затрат времени. Кроме того, полученные ответы могут быть интерпретированы по-разному.

Закрытый вопрос включает все возможные варианты ответов, из которых опрашиваемый делает свой выбор. Существует два варианта таких вопросов:

1. Дихотомический, типа: «Имеете ли Вы счет в банке?» В данном случае имеется только два варианта ответа: да, нет.

2. Многовариантного выбора, типа: «Где Вы храните свои сбережения?» со следующими, скажем, вариантами ответов:

в банке;

в страховой компании;

в строительной компании;

дома,

из которых респондент может выбрать один или несколько ответов.

Использование данного типа вопросов активизирует деятельность респондентов по заполнению анкет, облегчает процесс ввода полученных данных.

Недостатками вопросов с многовариантным выбором являются:

1. Трудности формулирования всех возможных вариантов ответов, характеристик или факторов.

2. Трудности, обусловленные необходимостью использовать общепринятую терминологию, что необходимо для того, чтобы все респонденты одинаково понимали заданные вопросы.

3. Трудность измерения относительной важности отдельных альтернатив, характеристик или факторов. Относительная важность или «веса» могут определяться как в качественной шкале (например, от «не имеет значения» до «имеет очень большое значение»), так и в количественной шкале (например, в долях 100-балльной шкалы).

Трудности, обусловленные разработкой анкет с многовариантными ответами, обычно преодолеваются следующим образом:

Организуется дискуссия в малой группе (до 8—10 человек) по поводу набора вопросов, факторов, терминологии и др.

Проводится интервью с потенциальным респондентом, в результате которого уточняются вопросы, характеристики, факторы и терминология.

Вопросы со шкалой ответов, предполагающие проведение измерений изучаемых свойств и параметров, были рассмотрены ранее.

Рассмотрим факторы, которые следует учитывать при выборе формата вопросов.

При выборе формата вопросов целесообразно учитывать:

1) природу измеряемого свойства;

2) результаты предыдущих исследований;

3) метод сбора данных;

4) желаемый уровень шкалы измерений;

5) способности респондентов.

Природа измеряемого свойства учитывается при определении, нужен ли ответ типа «да», «нет», «не помню» (вопрос: «Покупали ли Вы в течение последнего месяца сигареты «Мальборо»?) или нужен шкалированный ответ на вопрос типа: «Вам нравятся сигареты «Мальборо»?

В ряде случаев исследование основано на результатах, полученных ранее. Иногда используется ранее применяемый вопросник. В любом случае целесообразно использовать ранее апробированные форматы вопросом, чем изобретать новые.

Что касается метода сбора данных, то очевидно, что, скажем, телефонное интервью предполагает использование относительно простых вопросников по сравнению с опросами, проводимыми по почте.

Определяя содержание вопросов, необходимо учесть следующие обстоятельства.

Вопрос должен быть сфокусирован по одной проблеме или теме, должен быть кратким и понятным. Все респонденты должны понимать заданный вопрос одинаковым образом и отвечать на один и тот же вопрос, а не на свои варианты его домысливания.

Вопрос не должен выходить за рамки опыта респондентов. Наверное, бессмысленно спрашивать подростков о том, какой тип семейного автомобиля они приобретут, когда женятся. Если вопрос касается прошлого, помните, что далеко не все обладают хорошей памятью.

Вопросы следует формулировать в нейтральной тональности, без некой положительной или отрицательной оценки рассматриваемой проблемы, они не должны склонять респондента к ответу, желаемому для исследователя.

При определении числа вопросов следует руководствоваться тезисом: чем их меньше, тем больше шансов получить на них ответы.

Желательно, чтобы вопросы излагались в определенной логической последовательности. Вначале следует задать вопросы, с помощью которых можно определить уровень компетентности респондентов в области проводимого исследования. Следующие вопросы служат целям «разминки» респондентов. Эти вопросы являются относительно простыми, легкими для ответов; они должны заинтересовать опрашиваемых, показать им, что они легко справятся с ответами. За разминочными вопросами следуют основные вопросы.

Наиболее трудные вопросы, требующие для ответа использования специальных шкал и достаточных затрат умственных усилий, рекомендуется ставить в середине или ближе к концу анкеты.

Обычно респондент, если дошел до данной части вопросника, как правило, отвечает и на оставшиеся вопросы. Опытные интервьюеры при проведении устного опроса в этом месте обычно говорят, что интервью вступило в завершающую стадию.

В конце вопросника приводятся классификационные вопросы, постановка которых в его начале, вследствие их персонального характера, может вызвать у респондента желание прекратить ответы на вопросы. Сюда относятся демографические вопросы о возрасте, образовании, национальности, уровне дохода и т.п.

Вопросы, носящие чрезмерно личный характер («Чистите ли Вы зубы каждый день?» «Часто ли Вы на своем автомобиле превышаете допустимую скорость?»), обычно помещаются среди «безвинных» вопросов.

Вышерассмотренное носит характер общих рекомендаций. Однако существует по крайней мере два специальных подхода к проектированию вопросников: туннельный и секционный.

При использовании туннельного подхода имеет место постепенный переход от широких, общих вопросов к узким, частным вопросам. Общие вопросы служат целям «разминки», а также, если это требуется, могут носить переходный характер.

Секционный подход заключается в том, что последовательно рассматриваются вопросы по отдельным темам, до их полного исчерпания. Переход к следующей теме часто начинается с некоторой вступительной фразы.

На практике зачастую используется комбинация рассмотренных подходов.

Финальной стадией разработки вопросника, после его тестирования на ограниченном круге лиц и уточнения, является кодирование вопросов с целью облегчения задачи ввода данных после их сбора. Обычно используются числовые коды, характеризующие разные варианты ответов.

Опрос может носить анонимный и конфиденциальный характер.

В первом случае респондент должен быть уверен, что его имя и другие реквизиты не будут известны исследователям. Во втором случае предполагается, что имя респондента известно только исследователю, но отнюдь не заказчику данного обследования. В телефонном опросе и при опросах, связанных с присутствием интервьюеров, опрос носит только конфиденциальный характер.

3. Основные понятия выборочных исследований

Рассмотрим основные понятия, используемые при проведении выборочных исследований.

На данном этапе маркетинговых решений возникает необходимость получить информацию о параметрах «группы», среди членов которой будет проводиться маркетинговое исследование. Например, управляющий маркетингом желает иметь данные об объеме сбыта продуктов его компании через различные типы розничных магазинов («группа»). Такая «группа» в статистике называется генеральной совокупностью или просто совокупностью. Иногда совокупность является достаточно малой по своей численности, и менеджер может изучить всех ее членов. Обычно же это сделать невозможно — изучить, например, мнение всех детей возраста от 3-х до 5-ти лет относительно игрушек определенного типа. Следовательно, проводится изучение только части совокупности, называемой выборкой.

Выборка является базовым уровнем проводимых исследований.

Необходимо отметить, что, поскольку выборка является частью изучаемой совокупности, полученные от выборки данные скорее всего не будут в точности соответствовать данным, которые можно было бы получить от всех единиц совокупности. Различие между данными, полученными от выборки, и истинными данными, называется ошибкой выборки. Ошибка выборки обусловливается двумя факторами: методом формирования выборки и размером выборки. Эти вопросы будут рассмотрены ниже.

Формирование выборки прежде всего основывается на знании контура выборки, под которым понимается список всех единиц совокупности, из которого выбираются единицы выборки. Например, если в качестве совокупности рассматривать все автосервисные мастерские города Москвы, то надо иметь список таких мастерских, рассматриваемый как контур, в пределах которого формируется выборка.

Контур выборки неизбежно содержит ошибку, называемую ошибкой контура выборки и характеризующую степень отклонения от истинных размере совокупности. Очевидно, что не существует полного официального списка всех автосервисных мастерских города Москвы, включая полулегальный и нелегальный бизнес в данной области. Исследователь должен информировать заказчика работы о размерах ошибки контура выборки.

При формировании выборки используются вероятностные (случайные) невероятностные (неслучайные) методы.

Если все единицы выборки имеют известный шанс (вероятность) быть включенными в выборку, то выборка называется вероятностной. Если эта вероятность неизвестна, то выборка называется невероятностной. К сожалении в большинстве маркетинговых исследований из-за невозможности точного определения размера совокупности не представляется возможным точно рассчитать вероятности. Поэтому термин «известная вероятность» скорее основан на использовании определенных методов формирования выборки, чем на знании точных размеров совокупности.

Вероятностные методы включают в свой состав: простой случайный отбор, систематический отбор, кластерный отбор и стратифицированный отбор.

Простой случайный отбор предполагает, что вероятность быть избранным в выборку известна и является одинаковой для всех единиц совокупности. Вероятность быть включенным в выборку определяется отношением объем выборки к размеру совокупности.

Простой случайный отбор может осуществляться с помощью следующих методов: формирования выборки вслепую и с помощью таблицы случайных чисел.

При использовании метода формирования выборки вслепую единицы совокупности в соответствии с их фамилиями, названиями или другими признаками вносятся в карточки, которые в перемешанном виде помещаются какую-то непрозрачную емкость (ящик, коробку и т.п.). Из данной емкость кто-то случайным образом вытягивает число карточек, определяемое объемом выборки.

В таблицах случайных чисел содержатся числа, порядок включения которых в таблицу осуществлен случайным образом. Единицам совокупности присваивают порядковые номера. В таблице случайных чисел выбирают любую начальную точку и, двигаясь в произвольном направлении и произвольно меняя направление движения, выбирают необходимое количество номеров и: числа присвоенных, равное заранее установленному объему выборки.

Использование простого случайного отбора гарантирует, что каждая единица совокупности известна и имеет равные шансы быть включенной в выборку

Однако чтобы можно было эти методы использовать, необходимо предварительно определить каждую единицу совокупности, что при больших размерах совокупности сделать достаточно сложно, а порой и невозможно.

Данный недостаток существенно снижается при использовании компьютера для присвоения единицам совокупности номеров и формирования выборки. При телефонном интервью компьютер может генерировать случайным образом телефонные номера: он имеет генератор случайных чисел.

Начальная часть метода систематического отбора соответствует начальной части метода простого случайного отбора: необходимо получить полный список единиц генеральной совокупности.

Однако далее вместо присвоения порядковых номеров используется показатель «интервал скачка», рассчитанный как отношение размера совокупности к объему выборки. Например, если используется телефонный справочник и интервал скачка был определен равным 250, то это означает, что каждый 250-й телефонный номер включается в выборку. Однако для определения начальных страницы и колонки справочника используются случайные числа.

Очевидно, что данный метод является более экономичным и быстрым по сравнению с методом простого случайного отбора. Случайные числа используются только на начальной стадии его реализации. Вместе с тем такой метод дает менее репрезентативные результаты по сравнению с методом простого случайного отбора.

Особенно широко метод систематического отбора используется, когда для различных видов совокупностей имеются различные справочники, списки, спецификации и т.п. материалы.

Другим методом вероятностного отбора является кластерный отбор, основанный на делении совокупности на подгруппы, каждая из которых представляет совокупность в целом. Базовая концепция данного метода очень похожа на базовую концепцию метода систематического отбора, однако реализация этой концепции осуществляется по-другому. Предположим, что исследуется мнение населения какого-то региона относительно марки какого-то товара.

Регион разбивается на четко определяемые части (кластеры), например области. Исследователь может считать, что выделенные кластеры являются идентичными и мнение населения этих областей характерно для региона в целом. Далее одна из областей (один кластер) выбирается случайным образом, определяется совокупность для этой области, в ней проводится соответствующее исследование, а выводы относятся к совокупности всего региона (одноступенчатый подход).

В основе всех описанных методов лежит предположение, что любая совокупность характеризуется симметричным распределением ее ключевых характеристик. Говоря другими словами, каждая выборка достаточно полно характеризует всю совокупность, различные крайности в выборке уравновешивают друг друга. Но такая ситуация на практике встречается крайне редко. Скажем, исследуется рыночный потенциал определенного региона для какого-то товара. Население больших, средних и малых городов, сельской местности данного региона отличается по уровню образования, доходу, образу жизни и т.п.

В случае несимметричного распределения совокупности последняя разделяется на различные подгруппы (страты), например, по уровню доходов, и выборки формируются из этих подгрупп, по сути дела являющихся сегментами рынка. Такой метод носит название стратифицированного отбора.

Далее для каждой страты с помощью случайного отбора формируется выборка.

При применении невероятностных методов отбора формирование выборки осуществляется без использования понятий теории вероятностей, вследствие чего невозможно рассчитать вероятность включения в выборку единицы совокупности.

Кратко охарактеризуем следующие невероятностные методы отбора: отбор на основе принципа удобства, отбор на основе суждений, формирование выборки в процессе обследования и формирование выборки на основе квот.

Смысл метода отбора на основе принципа удобства заключается в том, что формирование выборки осуществляется самым удобным с позиций исследователя образом, например, с позиций минимальных затрат времени и усилий, с позиции доступности респондентов. Выбор места исследования и состава выборки производится субъективным образом, например, опрос покупателей осуществляется в магазине, ближайшем к месту жительства исследователя. Очевидно, что многие представители совокупности не принимают участия в опросе.

Формирование выборки на основе суждения основано на использовании мнения квалифицированных специалистов, экспертов относительно состава выборки. На основе такого подхода часто формируется состав фокус-группы.

Формирование выборки в процессе опроса основано на расширении числа опрашиваемых исходя из предложений респондентов, которые уже приняли участие в обследовании. Первоначально исследователь формирует выборку намного меньшую, чем требуется в проводимом исследовании, затем она пс мере проведения обследования расширяется.

Формирование выборки на основе квот (квотный отбор) предполагает предварительное, исходя из целей исследования, определение численности групп респондентов, отвечающих определенным требованиям (признакам). Например, в целях исследования было принято решение, что в универсаме должно быть опрошено пятьдесят мужчин и пятьдесят женщин. Интервьюер проводит опрос, пока не выберет установленную квоту.

На практике имеет место одновременное использование нескольких методов формирования выборки.

4. Этапы разработки выборочного плана

Рассмотренные выше понятия выстраиваются в определенную логическую последовательность отдельных шагов (этапов) по разработке выборочного плана, целью которого является получение конечного варианта выборки. Можно выделить следующие обобщенные этапы разработки выборочного плана:

Определение соответствующей совокупности.

Получение «списка» совокупности.

Проектирование выборочного плана.

Достижение нужного объема выборки или ее переформирование.

Кратко охарактеризуем отдельные этапы разработки выборочного плана.

На первом этапе определяется целевая совокупность, определяемая целями исследования. Четко устанавливаются характеристики, которым должны удовлетворять единицы совокупности и которые дают возможность отличить целевую совокупность от других возможных совокупностей.

На втором этапе устанавливается, откуда может быть получен перечень единиц совокупности. Это нужно для установления контура выборки. Здесь используются соответствующие справочники, данные переписи населения и местных органов власти, материалы различных консультационных организаций.

На данном этапе также необходимо оценить ошибку контура выборки. Для этого необходимо:

1. Определить, насколько список людей (юридических лиц), включенных в контур выборки, отличается от совокупности в целом.

2. Установить, какой контингент людей не вошел в состав контура выборки.

На третьем этапе с учетом ранее выполненных работ осуществляется проектирование самой выборки. Здесь необходимо найти баланс между структурой выборки, затратами на сбор данных и объемом выборки; в деталях обсудить выборочные методы. Выборочный план должен соответствовать целям проводимого обследования и существующим ограничениям.

Достижение нужного объема выборки осуществляется в два этапа. Прежде всего устанавливается единица выборки, затем от этой единицы должна быть получена требуемая информация. Однако очевидно, что на ряд выбранных респондентов в силу тех или иных причин невозможно выйти и что не каждый выбранный респондент выразит желание отвечать на вопросы. Возникает проблема замены респондентов, которая может быть осуществлена с помощью трех методов: выбор следующего по списку респондента (например, следующий номер в телефонном справочнике), использование первоначальной выборки больших размеров и формирование повторной выборки. В последнем случае, если процент ответов оказался намного ниже, чем ожидалось, то контуры исходной выборки расширяются за счет дополнительных имен, найденных, скажем, случайным образом.

Переформирование выборки осуществляется тогда, когда проверка показала, что выборка не представляет совокупность в целом. В этом случае выбираются новые респонденты, и они добавляются к ранее использованной выборке, пока не достигается удовлетворительный уровень репрезентативности.

В реальности решение об объеме выборки является компромиссом между теоретическими предположениями о точности результатов обследования и возможностями их практической реализации; прежде всего имеются в виду затраты на проведение опроса.

На практике используется несколько подходов к определению объема выборки. Прежде всего опишем наиболее простые.

Произвольный подход основан на применении «правила большого пальца». Например, бездоказательно принимается, что для получения точных результатов выборка должна составлять 5% от совокупности. Данный подход является простым и легким в исполнении, однако не представляется возможным установить точность полученных с его помощью результатов. При достаточно большой совокупности он к тому же может быть и весьма дорогим.

Объем выборки может быть установлен исходя их неких заранее оговоренных условий. Скажем, заказчик маркетингового исследования знает, что при изучении общественного мнения выборка обычно составляет 1000— 1200 человек, поэтому он рекомендует исследователю придерживаться данной цифры.

В ряде случаев в качестве главного аргумента при определении объема выборки используется стоимость проведения обследования. Так, в бюджете маркетинговых исследований предусматриваются затраты на проведение определенных обследований, которые нельзя превышать. Очевидно, что ценность получаемой информации не принимается при этом в расчет. Однако в ряде случаев и малая выборка может дать достаточно точные результаты.

Объем выборки может определяться на основе статистического анализа. Этот подход основан на определении минимального объема выборки исходя из определенных требований к надежности и достоверности получаемых результатов. Он также используется при анализе полученных результатов для отдельных подгрупп, формируемых в составе выборки по полу, возрасту, уровню образования и т.п. Требования к надежности и точности результатов для отдельных подгрупп диктуют определенные требования к объему выборки в целом.

Наиболее теоретически обоснованный и корректный подход к определению объема выборки основан на расчете доверительных интервалов, в основе которых лежит ряд базовых понятий математической статистики (вариация, среднее квадратическое отклонение, доверительный интервал, средняя квадратическая ошибка).

На основе этих понятий с учетом ряда предположений выводятся формулы расчета объема выборки. Все формулы для расчета объема выборки предполагают, что репрезентативность гарантируется путем использования корректных вероятностных процедур формирования выборки.

5. Организация и проведение сбора данных

Существует по крайней три альтернативных подхода к сбору данных: осуществлять это самим, осуществлять путем создания специальной группы или путем привлечения коммерческих компаний, специализирующихся на сборе данных.

В первом случае сотрудники маркетинговой службы организации своими силами осуществляют сбор данных, скажем, путем интервьюирования. Очевидно в данном случае необходимо иметь достаточно развернутый штат сотрудников. Проведение же сбора данных в широком, например, национальном масштабе весьма проблематично.

Специальная группа обычно комплектуется за счет специалистов не очень высокой квалификации, например студентов, для проведения телефонного или персонального интервьюирования. В этом случае с интервьюерами необходимо провести несколько тренировочных занятий. Необходимы контроль за качеством собираемой информации (не заполняются ли анкеты самим интервьюером?), мотивация труда интервьюеров.

За последние годы у нас в стране и за рубежом как небольшие, так и крупные фирмы все чаще прибегают к услугам специализированных компаний, осуществляющих маркетинговые исследования на коммерческой основе.

К числу достоинств привлечения к проведению маркетинговых исследований таких компаний относится следующее:

Большой опыт проведения подобных исследований. Например, в определенном универсаме на протяжении многих лет компания проводит опрос покупателей или она регулярно осуществляет опрос общественного мнения. Такие компании обычно имеют высококвалифицированный персонал. Сбор данных обычно осуществляется обученными интервьюерами, которых привлекают для работы компания.

Наличие классов, оборудованных современными техническими и электронными средствами, для тренировки интервьюеров практически в реальных условиях.

Быстрота проведения исследований даже в случае удаления маркетинговой компании от респондентов на тысячи километров.

Контроль качества как стандартная процедура процесса сбора данных. Существуют различные приемы проверки добросовестности интервьюеров и качества собранной ими информации. Например, путем установления вторичных контактов с ранее привлеченными респондентами.

Однако стоимость услуг маркетинговых компаний в три-пять раз превышает стоимость других двух подходов к сбору данных. Поэтому ее необходимо сопоставлять с качеством и надежностью получаемой информации.

Большое значение имеет правильное проведение сбора данных. При личном интервьюировании необходимо представиться и сказать несколько слов о проводимом исследовании. Например: «Один из российских производителей холодильников хочет лучше узнать покупателей своей продукции. На основе результатов этого исследования будут изменены некоторые характеристики продукции и условия обслуживания для лучшего удовлетворения желаний покупателей». При использовании анкеты данная информации должна содержаться в ее вводной части.

Следует подчеркивать конфиденциальность ответов. Скажите, сколько времени займет опрос. Не начинайте с вопросов о доходах и других вопросов личного характера.

Помогайте респонденту разобраться в сложных вопросах. Например, при ранжировании характеристик холодильника объясните методику определения степени важности отдельных характеристик. Предложите дать разъяснения, если возникнут вопросы.

При сборе данных могут иметь место многие погрешности — другие, нежели ошибки выборки, называемые поэтому невыборочными ошибками. Эти ошибки включают выбор неверных элементов выборки для взятия интервью, неучет мнения тех, кто отказался давать интервью или не оказался дома, ложные оценки, даваемые интервьюируемыми преднамеренно. Возможна фальсификация полученных данных со стороны интервьюера. Ошибки могут совершать и добросовестные интервьюеры при переписывании собранной информации из анкет.

В отличие от ошибок выборки невыборочные ошибки не могут быть измерены. Поэтому важно заранее выяснить возможные причины невыборочных ошибок и предпринять соответствующие меры по их предотвращению.

Одним из критериев, определяющих выбор конкретного подхода к сбору данных, является величина невыборочной ошибки. Невыборочная ошибка включает в свой состав:

1) все типы ошибок, обусловленные тем, что не все респонденты дали ответы;

2) ошибки сбора данных;

3) ошибки обращения с полученными данными;

4) ошибки анализа собранных данных;

5) ошибки интерпретации полученных результатов.

Кроме того, существуют ошибки, обусловленные нечетким выявлением проблем, использованием неоднозначных терминов и т.п.

Невыборочные ошибки можно классифицировать на ошибки: лиц, осуществляющих сбор данных, и респондентов. Кроме того, невыборочные ошибки подразделяются на преднамеренные и на непреднамеренные.

Преднамеренные ошибки лица, собирающего информацию, имеют место, когда оно сознательно нарушает установленные исследователем требования к сбору данных.

Такое нарушение может носить характер обмана (например, сам заполнил анкеты) и стремления склонить респондента к определенному ответу путем использования особых слов, интонации, мимики, жестов, подсказки определенных ответов и т.п.

Непреднамеренная ошибка лица, собирающего информацию, главным образом определяется неправильным пониманием со стороны интервьюера отдельных аспектов сбора данных, изложенных в различных инструкциях, хотя ему и кажется, что он все делает правильно. Часто такая ошибка обусловлена существенным разрывом в уровне образования у исследователя и у интервьюера.

Кроме того, причиной непреднамеренной ошибки может быть усталость лица, собирающего информацию, особенно когда в течение рабочего дня было опрошено достаточно большое число респондентов. По этой причине может быть ослаблен контроль при заполнении анкет; приглашение принять участие в опросе произносится усталым, раздраженным голосом, в результате чего потенциальный респондент откажется принять участие в опросе, и т.п.

Существует два вида преднамеренных ошибок респондентов.

Первый вид обусловлен стремлением респондента фальсифицировать свои ответы, вследствие определенного замешательства, нежелания отвечать на персональные вопросы (об уровне дохода, о национальности, возрасте, семейном положении и т.п.), из-за подозрения, что интервьюер преследует какие-то свои цели.

Второй вид обусловлен отказом респондента отвечать на вопросы из-за своей занятости, нежелания открывать личные аспекты своей жизни, предубежденности к опросам.

Непреднамеренная ошибка респондента возникает в случае, когда респондент, думая, что говорит правду, на самом деле дает ошибочный ответ. Это обусловлено плохим пониманием вопросов и/или инструкции по заполнению анкет, использованием предположений вместо точных знаний (вследствие плохого знания предмета исследования, недостаточно хорошей памяти и т.п.). Далее следует выделить недостаток внимания при ответах на вопросы из-за отсутствия мотивации, отвлечения от ответов на вопросы (телефонный звонок, крик ребенка и т.п.), усталости респондента, желания скорее ответить на вопросы.

Контроль за преднамеренными ошибками интервьюеров осуществляется двумя способами: путем надзора за их работой и путем проверки выполненной работы. Надзор осуществляется, например, путем незаметного подключения к телефонной линии, по которой берется интервью. При устном интервьюировании интервьюера может сопровождать проверяющее лицо.

Цель проверки проведенного опроса заключается в выявлении случаев обмана и фальсификации со стороны интервьюеров.

Для этого можно установить повторный контакт с рядом ранее опрошенных респондентов и узнать, принимали ли они участие в опросе, а также проверить выборочно их ответы на вопросы. Кроме того, опытный проверяющий, просматривая заполненные ответы, может обнаружить какие-то несоответствия. Например, очень молодой человек оказался отцом многодетной семьи.

Уменьшение непреднамеренных ошибок интервьюеров осуществляется путем проведения ориентационных сессий и путем разыгрывания ролей. В первом случае производится ознакомление интервьюеров с целями обследования, с вопросником, с инструкцией по его заполнению. Разыгрывание ролей предполагает пробное заполнение анкет, когда одни из участников сессии исполняют роли интервьюеров, а другие — респондентов.

Контроль за преднамеренными ошибками респондентов направлен на снижение числа случаев лжи и отказа участвовать в обследовании. Для этого прежде всего необходимо сохранять анонимность и конфиденциальность. Далее, используются различные меры стимулирования участия респондентов в обследовании (денежная оплата, подарки, сувениры). Проверка достоверности ответов заключается в поиске ложных ответов путем их просмотра. Например, может быть обнаружено, что выглядящий немолодым респондент называет молодой возраст, потрепанно одетый — укажет высокий заработок. В ряде случаев для преодоления нежелания правдиво отвечать на вопросы последние задаются от третьего лица. Например, мужчине средних лет может быть задан вопрос: «Как Вы думаете, будет ли использовать человек вроде вас данное средство от облысения?»

Контроль за непреднамеренными ошибками респондентов осуществляется в различных формах. Необходимо тщательно составлять вопросники и инструкции к ним, использовать разнонаправленные шкалы измерений. Для уменьшения числа ответов-предположений в шкалы вводятся такие градации, как «не имею мнения», «не могу вспомнить», «не уверен». Нецелесообразно в шкалах для всех вопросов с одной стороны располагать только негативные оценки, а с другой — только положительные. Надо менять полярность вопросов, что повышает внимательность респондентов, заставляет их больше думать над ответами. Наконец, в вопроснике для поддержания внимания респондентов и доведения обследования до конца могут использоваться такие фразы, как «Опрос близится к концу», «Вы ответили на самые трудные вопросы».

Можно выделить три типа ошибок, обусловленных нежеланием респондента отвечать на вопросы: из-за отказа вообще принять участие в обследовании, из-за прекращения участия и из-за отказа отвечать на определенные вопросы.

Так, респондент может отказаться от участия в опросе из-за отсутствия интереса к данному обследованию или принципиальной отрицательной позиции по отношению к любому обследованию подобного рода, из-за своей занятости, ему может не понравиться голос интервьюера, манера задавания вопросов и т.п.

Причины прекращения ответов на вопросы также являются весьма различными. Возможно, что ответы потребовали больших затрат времени, чем ожидалось; некоторые вопросы носили чрезмерно личный характер; пояснения к ответам на ряд вопросов оказались непонятными; ответы прервал телефонный звонок, возвращение из школы ребенка и т.п.

Наконец, респондент может не ответить только на некоторые вопросы, чрезмерно личного характера или вызывающие неприятие по тем или иным причинам. Поэтому в шкалу в ряде случаев специально вводят градацию «отказываюсь отвечать».

Для уменьшения ошибки, обусловленной отказом отвечать на вопросы, необходимо прежде всего ее измерить. Если величина ошибки является существенной, то надо предпринять меры для ее уменьшения. Для этого используется два метода: взвешенных средних и формирование выборки больших размеров.

Первый метод предполагает использование весов для точного представления отдельных подгрупп изучаемой совокупности. Таким путем учитывается разное число «отказчиков» для разных подгрупп.

Например, изучается мнение потребителей относительно крема для загара определенной марки. Демографические данные говорят о том, что целевой рынок включает 50% мужчин и 50% женщин. Однако на вопросы почтового опроса ответило 25% мужчин и 75% женщин. В этом случае возможно уточнение полученных данных путем введения весов, характеризующих пропорцию 50: 50. На вопрос анкеты: «Сколько бы Вы заплатили за флакон крема?» — мужчины в среднем ответили 2 доллара, а женщины — 3 доллара. В этом случае средняя оценка (пропорция 25: 75) составит 2,75 доллара. Однако если использовать истинную пропорцию 50: 50, то средняя цена составит 2,50 доллара.

Второй метод заключается в сознательном формировании выборки больших размеров, чем требуется для анализа. Из этой выборки выбираются подгруппы, по размерам соответствующие представлениям о структуре целевой выборки.

Скажем, в нашем примере относительно крема для загара вопросы были посланы 10 000 респондентам, из которых только 2000 дали ответы. При этом имела место некорректная пропорция 25: 75. Возможно вместо использования весовых коэффициентов просто не принимать в расчет 1000 ответов женщин, приведя таким образом пропорцию к истинному значению 50: 50, то есть учитывая ответы 500 мужчин и 500 женщин. Хотя, конечно, лучше использовать другие методы уменьшения числа «отказчиков», рассмотренные выше.

Перед тем как табулировать и анализировать данные проведенного обследования, целесообразно провести их предварительную проверку и выявить ошибки респондентов.

Для этого прежде всего следует проверить анкеты на полноту и точность их заполнения, выявить возможную ненадежность (разные подходы к ответам на схожие вопросы) и односторонность ответов (например, только «да», «нет», «нет мнения»). Осуществляется это на систематической и несистематической основе. В первом случае анкеты выбираются случайным образом и осуществляется их проверка на основе выборочных процедур; во втором — анкеты для проверки отбираются произвольным образом.

Если такие ошибки являются весьма существенными, то анкеты изымаются из дальнейшего анализа. Если возможно, то производится уточнение ответов. Жестких правил в данной области не существует, и они основаны на традициях, опыте и т.п., то есть на неформальных подходах к определению, какие анкеты пригодны для последующего анализа, а какие — нет. Поэтому лучше ужесточить контроль сбора данных, уменьшив таким образом проблемы предварительной оценки собранных данных.

6. Анализ данных и подготовка заключительного отчета

Анализ данных начинается с перевода «сырых» данных в осмысленную информацию и включает их введение в компьютер, проверку на предмет ошибок, кодирование, представление в матричной форме (табулирование). Обычно закодированные исходные данные представляются в виде матрицы, столбцы которой содержат ответы на различные вопросы анкеты, а ряды — респондентов или изучаемые ситуации. Все это называется преобразованием исходных данных.

Далее проводится статистический анализ, т.е. определяются средние величины, частоты, корреляционные и регрессионные соотношения, осуществляется анализ трендов.

Выделяют пять основных видов статистического анализа, используемых при проведении маркетинговых исследований: дескриптивный анализ, выводной анализ, анализ различий, анализ связей и предсказательный анализ. Иногда эти виды анализа используются по отдельности, иногда — совместно.

В основе дескриптивного анализа лежит использование двух групп статистических мер. Первая — включает меры «центральной тенденции», или меры, которые описывают типичного респондента или типичный ответ (средняя величина, мода, медиана). Вторая — включает меры вариации, или меры, описывающие степень схожести или несхожести респондентов или ответов с «типичными» респондентами или ответами (распределение частот, размах вариации и среднее квадратическое отклонение).

Существуют и другие описательные меры, например, меры асимметрии (насколько найденные кривые распределения отличаются от нормальных кривых распределения). Однако они используются не столь часто, как вышеупомянутые, и не представляют особого интереса для заказчика.

Анализ, в основе которого лежит использование статистических процедур (например, проверка гипотез) с целью обобщения полученных результатов на всю совокупность, называется выводным анализом.

Вывод является видом логического анализа, направленного на получение общих заключений о всей совокупности на основе наблюдений за малой группой единиц данной совокупности.

Выводы делаются на основе анализа малого числа фактов. Например, если два ваших товарища, имеющие одну и ту же марку автомобиля, жалуются на его качество, то вы можете сделать вывод о низком качестве данной марки автомобиля в целом.

Статистический же вывод основан на статистическом анализе результатов выборочных исследований и направлен на оценку параметров совокупности в целом. В данном случае результаты выборочных исследований являются только отправной точкой для получения общих выводов.

Например, автомобилестроительная компания провела два независимых исследования с целью определения степени удовлетворенности потребителей своими автомобилями. Первая выборка включала 100 потребителей, купивших данную модель в течение последних шести месяцев. Вторая выборка включала 1000 потребителей. В ходе телефонного интервьюирования респонденты отвечали на вопрос: «Удовлетворены вы или не удовлетворены купленной вами моделью автомобиля?» Первый опрос выявил 30% неудовлетворенных, второй — 35%.

Поскольку существуют ошибки выборки и в первом и во втором случаях, то можно сделать следующий вывод. Для первого случая: около 30% опрошенных выразили неудовлетворенность купленной моделью автомобиля. Для второго случая: около 35% опрошенных выразили неудовлетворенность купленной моделью автомобиля. Какой же общий вывод можно сделать в данном случае? Как избавиться от термина «около»? Используя логический анализ, можно сделать вывод, что большая выборка содержит меньшую ошибку и что на ее основе можно сделать более правильные выводы о мнении всей совокупности потребителей. Видно, что решающим фактором для получения правильных выводов является размер выборки. Данный показатель присутствует во всех формулах, определяющих содержание различных методов статистического вывода.

Анализ различий используется для сравнения результатов исследования двух групп (двух рыночных сегментов) с целью определения степени реального различия в их поведении, в реакции на одну и ту же рекламу и т.п.

Проверка существенности различий заключается в сопоставлении ответов на один и тот же вопрос, полученных для двух или более независимых групп респондентов. Кроме того, в ряде случаев представляет интерес сравнение ответов на два или более независимых вопросов для одной и той же выборки.

Примером первого случая может служить изучение вопроса: что предпочитают пить по утрам жители определенного региона — кофе или чай? Первоначально было опрошено на основе формирования случайной выборки 100 респондентов, 60% которых отдают предпочтение кофе; через год исследование было повторено, и только 40% из 300 опрошенных человек высказались за кофе. Как можно сопоставить результаты этих двух исследований? Прямым арифметическим путем сравнивать 40 и 60% нельзя из-за разных ошибок выборок. Хотя в случае больших различий в цифрах, скажем, 20 и 80%, легче сделать вывод об изменении вкусов в пользу кофе. Однако если есть уверенность, что эта большая разница обусловлена прежде всего тем, что в первом случае использовалась очень малая выборка, то такой вывод может оказаться сомнительным. Таким образом, при проведении подобного сравнения в расчет необходимо принять два критических фактора: степень существенности различий между величинами параметра для двух выборок и средние квадратические ошибки двух выборок, определяемые их объемами.

Анализ связей направлен на определение систематических связей (их направленности и силы) переменных. Например, определение, как увеличение затрат на рекламу влияет на увеличение сбыта.

Очень часто маркетолог ищет ответы на вопросы типа: «Увеличится ли показатель рыночной доли при увеличении числа дилеров?», «Есть ли связь между объемом сбыта и рекламой?» Такие связи не всегда имеют причинно-следственный характер, а могут иметь просто статистическую природу. В поставленных вопросах можно определенно говорить о влиянии одного фактора на другой. Однако степень влияния изучаемых факторов может быть различной; скорее всего, влияние могут оказывать также какие-то другие факторы.

Предсказательный анализ используется в целях прогнозирования развития событий в будущем, например, путем анализа временных рядов.

Маркетолог хорошо знает о важности хорошей упаковки для продаваемого товара. Результаты маркетинговых исследований также являются товаром и поэтому должны быть хорошо «упакованы».

Прежде всего, структура заключительного отчета должна соответствовать особым требованиям заказчика. Если их нет, то можно рекомендовать при подготовке заключительного отчета разделить его на три части: вводную, основную и заключительную.

Вводная часть включает начальный лист, титульный лист, договор на проведение исследования, меморандум, оглавление, перечень иллюстраций и аннотацию.

Основная цель меморандума заключается в ориентации читателя на изученную проблему и в создании у отчета положительного имиджа. Меморандум имеет персональный и слегка неформальный стиль. В нем кратко говорится о характере исследования и об исполнителях, комментируются результаты исследования, делаются предложения о дальнейших исследованиях. Объем меморандума — одна страница.

Аннотация ориентирована прежде всего на руководителей, которых не интересуют детальные результаты проведенного исследования. Иногда ее называют «генеральским отчетом». Кроме того, аннотация должна настроить читателя на восприятие основного содержания отчета. В ней должны быть охарактеризованы: предмет исследования, круг рассмотренных вопросов, методология исследования, основные выводы и рекомендации. Объем аннотации — не более одной страницы.

Основная часть отчета состоит из введения, характеристики методологии исследования, обсуждения полученных результатов, констатации ограничений, а также выводов и рекомендаций.

Введение ориентирует читателя на ознакомление с результатами отчета. Оно содержит общую цель отчета и цели исследования, актуальность его проведения.

В методологическом разделе с необходимой степенью детальности описываются: кто или что явилось объектом исследования, используемые методы. Дополнительная информация помещается в приложение. Приводятся ссылки на авторов и источники использованных методов. Читатель должен понять, как были собраны и обработаны данные, почему был использован выбранный метод, а не другие методы.

Главным разделом отчета является раздел, в котором излагаются полученные результаты. Рекомендуется строить его содержание вокруг целей исследования. Зачастую логика данного раздела определяется структурой вопросника, поскольку вопросы в нем излагаются в определенной логической последовательности.

Поскольку не следует маскировать проблемы, которые возникли при проведении исследований, то в заключительный отчет обычно включается раздел «Ограничения исследования». В данном разделе определяется степень влияния ограничений (недостаток времени, денежных и технических средств, недостаточная квалификация персонала и т.д.) на полученные результаты. Например, эти ограничения могли оказать влияние на формирование выборки только для ограниченного числа регионов. Следовательно, переносить полученные результаты на всю страну следует с большой осторожностью или вообще этого делать нельзя.

Выводы и рекомендации могут быть изложены как в одном, так и в отдельных разделах.

Выводы основываются на результатах проведенного исследования. Рекомендации представляют из себя предположения относительно того, какие следует предпринять действия, исходя из изложенных выводов. Осуществление рекомендаций может предполагать использование знаний, выходящих за рамки полученных результатов.

В заключительной части приводятся приложения, содержащие добавочную информацию, необходимую для более глубокого осмысления полученных результатов.

Помимо написания отчета исследователи часто также делают для клиентов устную презентацию о методах исследования и полученных результатах. В данном случае имеется возможность ответить на возникшие вопросы и обсудить полученные результаты.

7. Маркетинговые исследования компании La Ruth Chemical

Определение потребности в проведении маркетинговых исследований. La Ruth Chemical является химической компанией средних размеров, штаб-квартира которой находится в г. Атланта, штат Джорджия. В начале 90-х годов компания имела трудности с производством главного своего продукта — фреона. Это было обусловлено тем, что фреон разрушает озоновый слой, вследствие чего увеличилось регулирование производства данного продукта со стороны государства, в частности путем повышения налогов. Это должно было способствовать поиску альтернативных хладоагентов. Очевидно, что La Ruth была заинтересована в получении информации относительно тех продуктов, которые могли заменить фреон на продуктовой линии компании.

Определение проблемы

Перед учеными La Ruth была поставлена задача по разработке альтернативного продукта. Компания в промышленных масштабах выпускала десиканты, предназначенные для осушения воздуха, который при этом охлаждался. Предполагалось, что компания может разработать десикант, который одновременно будет и охлаждать, и осушать воздух. Однако охлаждение на основе десиканта применялось только в больших промышленных установках, например, для поддержания в надлежащем состоянии воздуха в супермаркетах.

Было предположено, что может быть разработана подобная система охлаждения, применяемая в домашних кондиционерах.

Перед руководством La Ruth возникла маркетинговая проблема определения: воспримет ли рынок новую маломасштабную технологию охлаждения воздуха на основе десиканта? Очевидно, что не имело смысла инвестировать крупные средства в разработку продукта, который не будет иметь спроса на рынке.

Определение целей исследования

Специалисты La Ruth считали, что исследовательские службы компании могут разработать домашние кондиционеры на основе десиканта. Был заключен договор с местной организацией, занимающейся исследованием рынка, на проведение рыночных исследований. Были определены следующие цели данного исследования: 1) определить, существует ли рыночный спрос на данный продукт; 2) выявить ключевых игроков в отрасли кондиционеров, США. Первая цель предполагала поиск ответа на вопрос: «Примет ли рынок новую технологию охлаждения?» Вторая цель была связана с разработкой маркетинговой программы La Ruth исходя из предположения, что рыночный спрос на данный продукт будет существовать. В этом случае следовало искать ответ на вопрос: «Какая компания—производитель кондиционеров может рассматриваться в качестве партнера La Ruth?»

Определение методов исследования

Из-за комплексной природы данной проблемы проводимые исследования носили многоплановый характер (табл. 1).

Таблица 1.

Характеристика методов исследования

Вторичные данные

Определение емкости рынка и динамики изменения данного показателя; выявление разрабатываемых технологий в данной области и ключевых производителей кондиционеров
Разведочное исследование на основе фокус-групп

Сбор мнений по новым кондиционерам, а также предложений по улучшению данной технологии, осуществленный среди производителей кондиционеров
Опрос владельцев

Определение реакции домовладельцев на новую технологию, включая выявление степени готовности и противодействия ее принять

Существовала необходимость в проведении разведочного исследования с целью дальнейшего уточнения проблемы и выявления различных аспектов рыночного спроса, если обнаружится, что он существует. Вследствие того, что La Ruth имела малый опыт в маркетинге кондиционеров, существовала реальная необходимость в проведении дескриптивного исследования. Разведочное исследование протекало в двух главных направлениях. Первоначально было определено отношение отрасли производства кондиционеров к проблеме фреона. Затем надо было определить отношение предприятий данной отрасли к перспективам использования новой технологии охлаждения. Дескриптивное исследование было осуществлено как путем использования фокус-группы, так и опроса домовладельцев.

Определение типа информации и источников ее получения

Вторичные данные нужны для анализа тенденций в отрасли кондиционеров. Могут быть использованы публикации департамента торговли США, а также различных торговых организаций («Воздушное кондиционирование», «Нагревательные и рефрижераторные системы» и др.), отраслевая статистика различного типа. В то же время видно, что необходима и первичная информация.

Определение методов сбора данных

Вторичная информация находится в отраслевых и правительственных документах, поэтому легко может быть получена в библиотеке или, скажем, в торговой палате. Может быть также использована компьютерная система поиска информации. Установщики воздушных Кондиционеров были приглашены для участия в работе фокус-группы. Наконец, был проведен телефонный опрос владельцев домов.

Сбор вторичной информации заключался в копировании статей и таблиц. В состав фокус-группы входило 10—12 человек, работу с ними проводил профессиональный модератор. Работа группы была записана на видеопленку для последующего анализа. Название компании La Ruth никогда не использовалось. Таким образом, это был скрытый неструктуризованный сбор информации.

Опрос домовладельцев осуществлялся на основе формальных вопросников, которые предварительно были протестированы и скорректированы. И опять название компании La Ruth не упоминалось.

Разработка выборочного плана и определение объема выборки

Для формирования фокус-групп было выбрано пять главных мегаполюсных регионов с жарким и влажным климатом. Было решено использовать по 12 человек в каждой фокус-группе. Опрос домовладельцев также был ограничен регионами с влажным, жарким климатом. Размер подвыборок определялся случайным образом на основе номеров телефонов пропорционально численности населения каждого региона. Было решено принять размер общей выборки, равной 1000 домовладельцев с ошибкой ±3%. Данная ошибка сравнима с ошибками выборок для большинства национальных опросов общественного мнения.

Сбор данных

Вторичные данные были собраны, в течение нескольких дней. Работа фокус-групп заняла больше времени. Работу этих групп осуществляли сотрудники отдела разработок десиканта компании La Ruth, которые рассказывали о системах кондиционирования воздуха на основе десикантов, иллюстрируя свои выступления путем показа слайдов и транспарантов. Телефонное обследование домовладельцев, которое заняло около двух недель, было проведено сотрудниками компании, специализирующейся в проведении полевых исследований.

Анализ данных и подготовка заключительного доклада

На достижение первой цели было направлено изучение отраслевой статистики. На рис. 1 приводятся данные, характеризующие динамику годовых продаж воздушных кондиционеров. Объем продаж увеличивался на 5% ежегодно. Ожидается, что этот показатель достигнет 5 миллионов кондиционеров в начале 2000-х годов.

Объем продаж тепловых насосов, новинки, используемой с начала 70-х годов, ежегодно увеличивался на 18%. Таким образом, рынок воздушных кондиционеров характеризовался прочными позициями, и исследования показали, что он положительно отнесся к новой технологии в области тепловых насосов.

Проведенное исследование также выявило рост объема применения домашних систем охлаждения воздуха по сравнению с системами охлаждения воздуха, применяемыми различными организациями (промышленные системы). Эта пропорция устойчиво увеличивалась начиная с 1952 г.

Не менее важной является тенденция увеличения потребности в замене старых систем охлаждения воздуха на новые.

Второй целью исследования возможностей рынка являлось изучение отрасли кондиционеров США. В результате проведенного исследования были идентифицированы все конкуренты с точки зрения их продуктовых линий, рыночной доли (рис. 5), склонности к проведению исследований и инновациям, были выявлены их ключевые сильные и слабые стороны. Эти результаты также позволили наметить партнеров для совместного бизнеса.

Концепция системы охлаждения на основе десиканта была описана домовладельцам. Считалось, что эта система совместима по размеру и цене с обычными кондиционерами. Ниже приведены определенные особенности систем охлаждения воздуха, которые являются особенно привлекательными для потенциальных покупателей:

Не наносят ущерба природной окружающей среде.

Управление уровнем влажности.

Высокое качества воздуха в помещении.

Экономия за счет использования газовых источников энергии,

Большая эффективность.

Являются более простыми в эксплуатации.

1952 г. 2006 г.

Разработка и реализация плана исследований (на примере компании La Ruth Chemical)

Рис. 1. Применение домашних и промышленных систем охлаждения воздуха

На основе проведенных исследований руководство La Ruth пришло к выводу, что необходимо будет иметь сильную систему товародвижения, эффективную организацию сервиса, следует также добиваться признания товарной марки. La Ruth ничем не располагала из числа перечисленного, однако имела сильные позиции в области производства химической продукции и технологии десиканта. Было решено сконцентрировать свои усилия на разработке эффективной, малогабаритной установки по охлаждению воздуха на основе десиканта. Были проведены успешные испытания прототипа, что дало основание вступить в переговоры с рядом компаний—производителей кондиционеров, которые выразили согласие осуществить усилия по созданию кондиционер -ной установки. Кроме того, эти компании обладали системами товародвижения и сервисного обслуживания, а также другими маркетинговыми системами, необходимыми для успешного выхода на рынок. Начало крупномасштабных производства и выхода на рынок было запланировано на 1996 г.

Видно, что результаты данного маркетингового исследования помогли руководству компании принять решения по ряду ключевых вопросов.

Список литературы

1. Малхотра Нереш К. Маркетинговые исследования. Практическое руководство, 3-е изд.: Пер. С англ. – М.: Изд. Дом «Вильямс», 2007.

2. Джоел Джей Девиса. Исследования в рекламной деятельности: теория и практика: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2006.

3. Голубков Е.П. Маркетинговые исследования: теория, методология и практика. – 3-е изд. – М.: Финпресс, 2007.

4. Аакер Д. Стратегическое рыночное управление /Пер. с англ. под ред. Ю.Н. Каптуревского. – СПб: Питер, 2006. – 544 с.

5. Алешина И.В. Поведение потребителей: учебник. – М.: Экономистъ, 2006.

6. Амблер Т. Практический маркетинг /Пер. с англ. под общ. ред. Ю.Н. Каптуревского. – СПб: Питер, 2007. – 400 с.

7. Архипов В.Е. Маркетинг. Техника создания спроса. – М.: Вершина, 2006.

8. Гембл П., Стоун М., Вудкок Н. Маркетинг взаимоотношений с потребителями / Пер. с англ. – М.: ГРАНД-ФАИР, 2006.

Доклад: Последняя из серии «М»

Наталья Дубова

В 1984 году была запущена в производство многопроцессорная машина М-13

Последняя из серии «М»

М-13 представляла собой многопроцессорную машину, в которой каждый процессор был ориентирован на выполнение определенных функций

Михаил Александрович Карцев, главный конструктор целого ряда ЭВМ для советских оборонительных систем, был в нашей стране одним из первопроходцев технологии параллельных вычислений и ее воплощения в практике. Последняя его разработка — запущенная в 1984 году в производство многопроцессорная машина М-13 предназначалась в первую очередь для обработки больших потоков информации в реальном масштабе времени и создавалась на элементной базе четвертого поколения — больших интегральных схемах.

На этот раз Карцев задумал не одну машину, а серию программно-совместимых многопроцессорных систем. Разрабатывались три базовые модели — малая, большая и средняя, созданные на единой элементной, конструктивной и технологической базе, построенные на общих структурных решениях, но с разной мощностью для удовлетворения разных потребностей заказчика. Все модели строились по модульному принципу, а переход от одной модели к другой осуществлялся путем увеличения модулей. Предусматривалась программная совместимость моделей М-13 между собой. У всех у них был единый машинный язык и единое системное ПО, которое поддерживало работу в режимах реального времени либо разделения времени, допуская создание программ на автокоде, Алголе, Фортране и Коболе.

Предыдущая разработка Карцева, машина М-10, предусматривала распараллеливание вычислений на нескольких уровнях — уровне команд (длинное командное слово), уровне данных (векторные команды) и уровне программ — путем построения многомашинных комплексов. В М-13 разработчики ограничились распараллеливанием на уровне данных, но добавили конвейеризацию операций. М-13 стала первой в СССР векторно-конвейерной ЭВМ.

С конца 50-х коллектив Карцева строил машины для советской системы предупреждения о ракетном нападении, и очередные архитектурные находки разработчиков служили увеличению мощности, которого требовали новые задачи СПРН. М-13 не была исключением. В 1980 году правительство страны приняло решение о создании радиолокационной станции нового поколения «Дарьял-У», и руководимому Карцевым НИИ вычислительных комплексов было поручено обеспечить эту РЛС вычислительной системой на основе М-13.

М-13 представляла собой многопроцессорную машину, в которой каждый процессор был ориентирован на выполнение определенных функций. Все устройства этой ЭВМ, а их всего было 13 типов, группировались по функциональному назначению. Основные вычисления выполнялись в центральной процессорной части, которая включала в себя векторное АЛУ из 4, 8 или 16 арифметических процессоров, в зависимости от модели, и процессор мультиплексного канала. В АЛУ была реализована уникальная система аппаратного контроля, которая автоматически обнаруживала любой неисправный блок. Центральная процессорная часть ЭВМ в зависимости от конфигурации обеспечивала производительность 12, 24 и 48 млн. операций в секунду.

Следующая группа устройств представляла собой средства аппаратной поддержки операционной системы и содержала центральный управляющий процессор, таблицы виртуальной трехуровневой памяти и средства поиска. Еще одна часть машины — абонентская система — состояла из программируемых сопрягающих процессоров для подключения различных внешних устройств. Когда разрабатываемая М-13 была выбрана в качестве основы вычислительного комплекса для РЛС «Дарьял-У», понадобилось включить в машину специальный процессор для цифровой обработки сигналов. Так появилась дополнительная специализированная процессорная часть ЭВМ для таких задач, как быстрое преобразование Фурье, вычисление корреляционных функций, сравнение с пороговым значением, проверка гипотез и т. д. Базовая операция специального арифметического процессора — двухточечное преобразование Фурье — выполнялась за один такт.

Разработчики М-13 стремились реализовать машину на самых прогрессивных технических решениях. Но надо учесть, что работа над этой ЭВМ началась в конце 70-х, так что ее создатели ориентировались на то, чего отечественная промышленность достигла к 1978 году. А в производство машина оказалась запущена значительно позже. Но не по вине разработчиков — они оперативно справились со своей задачей, и к 1980 году была готова вся конструкторская документация. А дальше началась крайне неприятная волокита с выбором заводов для производства машины и конфликты с вышестоящими инстанциями. Все эти перипетии с выпуском машины стоили жизни ее главному конструктору — весной 1983 года сердце Михаила Александровича Карцева не выдержало колоссальных перегрузок.

Преемник Карцева на посту директора НИИВК Юрий Васильевич Рогачев вспоминает, что коллектив института очень тяжело переживал эту утрату. И с удвоенной энергией руководство института стало добиваться серийного производства М-13. В конце концов удалось договориться с Загорским электромеханическим заводом, и передача туда в 1984 году документации на М-13 дала наконец путевку в жизнь последней машине Карцева. Государственные испытания непосредственно на объекте М-13 выдержала лишь в 1991 году.

К сожалению, в СССР выпуск очередной ЭВМ подчас превращался в героическую эпопею. В день 15-летия НИИВК в мае 1982 года Карцев говорил: «Нам сейчас кажется, что мы никогда не выпускали в свет такой хорошей разработки, какую пытаемся выпустить сегодня, и что никогда не было столь трудно выпустить разработку в свет, как сейчас. Но я хочу вам напомнить, что мы переживали очередную влюбленность в каждую нашу разработку, и трудности у нас всегда были неимоверные».

Реферат: Использование последовательного порта

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. Ауезова

Кафедра: «Программное и аппаратное обеспечение компьютерных систем и сетей»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: «Системное программное обеспечение»

На тему: Использование последовательного порта: передача файлов и простейшие ЛВС.

по специальности 37.04 «Программное и аппаратное обеспечение систем и сетей»

Разработал (а): _____________________

Студент (ка):_______________________

Руководитель проекта: ____________________________________

(ФИО, подпись)

Курсовой проект защищен с оценкой _____________________________

ШЫМКЕНТ 2004 г.

Содержание

| |Введение…………………………………………………..|3 |
| |………………………………………………………….| |
| |…………. | |
|1. |Асинхронная последовательная передача |3 |
| |данных…………………………………………………….| |
| |………. | |
| |1.1 Стандарт |4 |
| |RS-232…………………………………………………….| |
| |………………………………………………….. | |
| |1.2 Проблемы передачи |5 |
| |данных…………………………………………………….| |
| |…………………………………. | |
| |1.3 Доступ к последовательному порту |5 |
| |компьютера…………………………………………………| |
| |………. | |
| |1.4 Передача и прием |7 |
| |байтов…………………………………………………….| |
| |……………………………………… | |
|2. |Передача файлов и программ между |9 |
| |компьютерами……………………………………………….| |
| |……….. | |
| |2.1 Перекачка |10 |
| |файла……………………………………………………..| |
| |…………………………………………………. | |
| |2.2 Прием |11 |
| |файла……………………………………………………..| |
| |………………………………………………………. | |
| |2.3 Перекачка |12 |
| |программы………………………………………………….| |
| |…………………………………………….. | |
|3. |Простейшая |17 |
| |ЛВС……………………………………………………….| |
| |……………………………………………………. | |
| |3.1 Файловый |17 |
| |сервер…………………………………………………….| |
| |…………………………………………………. | |
| |3.2 Загрузка удаленных файлов в узел |24 |
| |сети………………………………………………………| |
| |………………. | |
| |3.3 Хранение |27 |
| |файлов…………………………………………………….| |
| |…………………………………………………. | |
| |3.4 Использование |30 |
| |ЛВС……………………………………………………….| |
| |………………………………………….. | |
|4. |Заключение: Совершенствование |30 |
| |ЛВС……………………………………………………….| |
| |……………………. | |
|5. |Список использованной |31 |
| |литературы…………………………………………………| |
| |……………………………… | |
Использование последовательного порта: передача файлов и простейшие ЛВС.

Введение.

Пожалуй нет такой дpугой общей беды для всех пpогpаммистов, как асинхpонный последовательный поpт. Непохожий на более пpостой паpаллельный поpт, последовательный поpт, как ни кто более подвеpжен целому семейству pазличных типов ошибок пеpедачи данных. Пpоблема усложняется тем, что сигнал «подтвеpждение связи», котоpый помогает коppектно выполнять соответствующую пеpедачу данных пpименительно к последовательному поpту часто пеpедается «мимо» шины кабеля, связывающего последовательный поpт и внешнее устpойство. Однако, несмотpя на эти пpоблемы последовательный поpт используется шиpе, так как именно он позволяет использовать самый дешевый путь для соединения двух устpойств, pазнесенных на pасстояние, пpевышающее паpу футов.

Цель этой работы — дать основы устpойства последовательного поpта и pаботы с ним, включая инициализацию, пеpедачу и пpием данных, а также обсудить наиболее общие ошибки, возникающие во вpемя pаботы с последовательным поpтом.

Набор опеpаций pаботы с последовательным поpтом обуславливает его использование в качестве составной части по кpайней меpе в двух пpиложениях. Во-пеpвых, это пpогpамма пеpесылки файла, котоpая может использоваться для пеpедачи pазличных типов файлов (включая двоичные файлы) между двумя компьютеpами. Пpогpамма пеpесылки файла особенно полезна пpи pешении пpоблемы стыковки pазличных типов компьютеpов. Во-втоpых, это пpоблема создания пpостейших локальных вычислительных сетей (ЛВС), включающих в себя файловый пpоцессоp (для поддеpжки внешних ЗУ большой емкости) и набоp из двух новых команд, позволяющих удаленным компьютеpам загpужать файлы из или записывать в файловый пpоцессоp.

Пpимеpы, пpиведенные в этой работе, совместимы с компьютеpами IBM PC,
XT, AT или PS/2 (а также на совместимых с этими моделями) под упpавлением
DOS. Однако вы легко сможете осуществить их пеpенос в дpугие опеpационные системы, включая OS/2.

1. Асинхронная последовательная передача данных

Пеpед тем, как пеpейти к изучению последовательного асинхpонного поpта вообще вам необходимо получить некотоpые сведения о пpинципах асинхpонной пеpедачи данных. ( В дальнейшем, для пpостоты изложения матеpиала будем называть асинхpонный последовательный поpт — «последовательным поpтом»).
Данные пеpедаются чеpез последовательный поpт поpциями в один бит за единицу вpемени. В этом состоит отличие последовательного поpта от паpаллельного, котоpый осуществляет пеpедачу данных поpциями в один байт за единицу вpемени. Пеpедача данных называется асинхpонной потому, что длина интеpвала вpемени между пеpедачей очеpедного байта инфоpмации (по 1 биту за единицу вpемени) не имеет никакого значения. Поэтому основными являются синхpонизация и последовательность пеpедачи цепочки бит,котоpые в конечном итоге составляют байт или дpугую инфоpмационную единицу.

Каждый байт данных, пеpедаваемых чеpез последовательный поpт, состоит из следующей последовательности сигнальных битов:

1. Один стаpтовый бит

2. Восемь битов данных ( в некотоpых случаях — 7 )

3. Необязательный бит четности

4. Один или два конечных бита

Между пеpедачей каждого байта может пpоходить некотоpый пpомежуток вpемени.

Вpемя пpостоя канала пеpедачи для этого pежима довольно велико. Младший бит пеpедаваемой «поpции» данных имеет нулевое значение, стаpший бит, завеpшающий очеpедную «поpцию» данных, пpинимает значение pавное единице.
Стаpший бит сигнализиpует о начале пеpедачи нового байта, котоpый считывается в канал за один цикл, начиная с младшего бита. Биты данных пеpедаются вслед за необязательным битом четности. В конце пеpесылаются один или два бита, сигнализиpующих о конце очеpедной «поpции» данных, считанных за один цикл. Завеpшающие (конечные) биты опpеделяют минимальное вpемя между пеpедачей двух байтов. Обычно число завеpшающих битов не имеет большого значения, поэтому вы можете использовать либо один, либо два завеpшающих бита в зависимости от того, какое их число используют пеpедающий и пpинимающий поpты.

Бит четности, если он пpисутствует в пеpедаваемом сообщении, используется для контpоля коppектности пеpедачи и поиска ошибок. Контpоль пеpедачи может пpоводиться как на четность (контpольный pазpяд pавен сумме по модулю 2 инфоpмационных pазpядов и общее число единичных pазpядов четно), так и на нечетность (контpольный pазpяд не pавен сумме по модулю 2 инфоpмационных pазpядов и общее число единичных pазpядов нечетно).

Скоpость пеpедачи битов по каналу измеpяется в бодах (бит в секунду).
Наименьшей скоpостью пеpедачи инфоpмации считается 300 бод. Эта скоpость пеpедачи использовалась в стаpых модемах (сейчас большинство модемов позволяют достигать скоpости пеpедачи от 1200 до 56 000 бод). Семейство компьютеpов IBM PC поддеpживают скоpость пеpедачи данных в 56 000 бод.
Некотоpые типы компьютеpов позволяют достигать скоpости пеpедачи данных в
1 000 000 бод!

1.1 Стандарт RS-232

Несмотpя на то, что изучение стандаpта RS-232 не имеет большого влияния на понимание pаботы асинхpонного последовательного поpта в целом, ознакомление со стандаpтом асинхpонного последовательного интеpфейса RS-232
(аналог в СССР — стык С-2) является целью настоящей работы. Изучение этого матеpиала поможет вам более детально понять, какие пpоблемы возникают пpи использовании последовательного поpта и как эти пpоблемы могут быть pазpешены.

Конфигуpация большинства последовательных поpтов является стандаpтной, однако наиболее шиpокое pаспpостpанение получила конфигуpация, соответствующая стандаpту RS-232. По этому стандаpту pазъем содеpжит 25 контактов. (В компьютеpе IBM PC AT используется 9-ти контактный pазъем).
Следует отметить, что довольно большое число последовательных поpтов не поддеpживают весь набоp сигналов, специфициpованных в стандаpте RS-232.
Некотоpые сигналы не поддеpживаются в связи с тем, что они не пpедназначены для использования в таком пpиложении и служат для дpугих целей; дpугие не поддеpживаются по пpичине того, что они выпускались в то вpемя, когда стандаpт RS-232 еще не существовал вообще или же целью их создания не являлась полная поддеpжка стандаpта RS-232 и они в этом случае включают лишь огpаниченный набоp сигналов RS-232 . Наиболее общими сигналами стандаpта RS-232 являются:

Сигнал Аббpевиатуpа Штыpь pазъема

—— ———— —————

Запpос на посылку данных RTS 4

Очистка для посылки CTS 5

Набоp данных готов DSR 6

Набоp данных завеpшен DTR 20

Пеpедача данных TxD 2

Пpием данных RxD 3

Земля GRD 7

На самом деле сигналов намного больше и это обусловлено тем, что последовательный поpт пеpвоначально pазpабатывался как устpойство поддеpжки модема. В связи с этим, если поpт используется совместно с дpугими устpойствами, то многие из его сигналов пpосто в этом случае не нужны. Эти сигналы используются для установления пpотокола аппаpатного уpовня между модемом и компьютеpом, если этот компьютеp (1) еще не пеpедавал инфоpмацию, но уже готов к ее пеpедаче или (2) пеpедача данных от модема к компьютеpу еще не осуществлялась.

Ошибка кадpирования (т.е. ошибка, возникающая пpи пеpедаче поpции данных, пеpедаваемой канальным уpовнем сетевого взаимодействия) фиксиpуется в случае, если частоты синхpонизиpующих импульсов двух поpтов значительно отличаются дpуг от дpуга. Как вы можете догадаться, последовательный поpт после того, как он обнаpужил стаpтовый бит, выделяет pегистp ввода, котоpый за каждый цикл считывает один бит. Длина этого цикла опpеделяется скоpостью пеpедачи данных. Однако вpемя нахождения бита в peгистpe опpеделяется тактовой частотой системы. Если частота компьютеpа-пpиемника недостаточна для покpытия частоты компьютеpа- источника, то пpоисходит потеpя полученного бита (т.к. pегистp занят), в связи с чем и pегистpиpуется ошибка кадриpования (framing error).

Аппаратное подтверждение связи

Непосpедственная пеpедача данных из последовательного поpта выполняется после того, как монитоp обнаpужит сигнал «очистка-для-посылки» (CTS), отпpавленный из поpта-пpиемника. Вы не должны пеpедавать данные до тех поp, пока с помощью сигнала «очистка-для-посылки» не будет индициpована надежность и безопасность пеpедачи. Таким обpазом, пpи использовании аппаpатного подтвеpждения связи подпpогpамма пеpедачи данных, написанная в теpминах псевдо-СИ, будет иметь вид:

do

while(not CTS) wait;

send(byte);

while(bytes to send);

Если вы имеете соединенные линией связи аппаpатные сpедства и их сопpяжение с линией связи выполнено по стандаpту RS-232, то вы с успехом можете использовать те пpеимущества, котоpые вам дает аппаpатное подтвеpждение связи. Однако совсем недавно этого нельзя было делать

1.2 Проблемы передачи данных

Пpи оpганизации пеpедачи данных с помощью модема некотоpые сигналы используются для опpеделения готовности данных или опpеделения следующего байта посылки. Однако, когда пеpедача данных осуществляется между двумя компьютеpами, то набоp сигналов (не необходимый, но желательный), используемый для обмена данными, может быть огpаничен лишь сигналами GRD,
TxD и RxD. Основными доводами за использование этих тpех аппаpатно- pеализованных микpопpогpамм, является значительное уменьшение стоимости пеpедачи данных по сpавнению с использованием пяти или, скажем, шести микpопpогpамм упpавления. Если два компьютеpа одного типа соединены каналом пеpедачи данных и один из них готов пеpедать данные, то втоpой теоpетически всегда готов пpинять их. Однако в стандаpте RS-232 имеется пpямотаки настоящий ящик Пандоpы, содеpжащий ошибки, связанные с возможностью потеpи или обхода сигналов пpотокола RS-232. Наиболее непpиятными ошибками являются ошибки, связанные с пеpеполнением pегистpа (overrun error).

Переполнение регистра-приемника

Если для соединения двух последовательных поpтов используются только тpи микpопpогpаммы (сигнала), то возникает необходимость использовать своеобpазный «тpюк» с поpтом-источником в пpедположении, что поpт-пpиемник уже готов к пpиему данных. Этот «тpюк» обычно выполняется путем соединения вместе 6, 8 и 20 штыpей 25-штыpевого pазъема. В случае неудачи эта пpоцедуpа позволяет обнаpужить ошибку пеpеполнения pегистpа данных с большой веpоятностью. Допустим тепеpь, что компьютеp А более пpоизводительный, чем компьютеp В. Если аппаpатное подтвеpждение связи не используется, а компьютеp А пpедполагает пеpесылку втоpого байта сообщения в компьютеp В, в то вpемя, как компьютеp В выполняет чтение инфоpмации из pегистpа ввода данных, то будет заpегистpиpована ошибка
«пеpеполнение pегистpа» (oberrun error). Ошибка этого типа будет также заpегистpиpована даже, если компьютеp В более пpоизводительный чем компьютеp А, но пpогpамное обеспечение компьютеpа В менее pеактивно. Эта пpоблема возникает потому, что штыpи 6, 8 и 20 соединены и поpт-источник считает, что поpт-пpиемник всегда готов к пpиему данных. Коpоче, вы сами видите, что этот путь pешения пpоблем является довольно сложным.

1.3 Доступ к последовательному порту компьютера

4.1 ЧЕРЕЗ BIOS

К последовательному поpту компьютеpов семейства PC, а также совместимых с ними моделей можно получить доступ непосpедственно из DOS чеpез ПЗУ-BIOS или в обход DOS и BIOS, используя непосpедственное упpавление аппаpатными сpедствами. Доступ к последовательному поpту чеpез DOS не очень хоpошая идея потому, что DOS не позволяет оpганизовать обpатной связи с последовательным поpтом для анализа его текущего состояния и оpганизует лишь слепое чтение и запись данных в поpт. К тому же нет возможности использовать систему пpеpываний DOS. Несмотpя на то, что в пpедыдущей главе была pассмотpена возможность пpямого аппаpатного упpавления системными pесуpсами, этот метод не является пpиемлемым для pаботы с последовательным поpтом в связи с тем, что наибольшая пpоизводительность обpаботки поpта пpи использовании этого метода может быть достигнута лишь за счет пpеpываний
ПЗУ-BIOS.

Доступ и обpаботку последовательного поpта поддеpживают четыpе специальные утилиты ПЗУ-BIOS. Обpаботка последовательного поpта осуществляется ими с помощью пpеpывания 14H. Разбеpем подpобнее этот метод.

Инициализация порта

Пеpед использованием последовательного поpта вы возможно захотите установить его начальное состояние, отличающееся от пpинятого по умолчанию, или, дpугими словами, инициализиpовать поpт. (По умолчанию, пеpвый последовательный поpт имеет следующие хаpактеpистики: скоpость обмена —
1200 бод, пpовеpка на четность, семь бит данных и один завеpшающий бит).
Пpеpывание 14Н, утилита 0, используется для инициализации последовательного поpта. Совместно с дpугими пpеpываниями BIOS pегистp АН используется для хpанения номеpа утилиты. Регистp АL используется для хpанения паpаметpов инициализации, котоpые кодиpуются в одном байте в следующем поpядке:

номеp бита: 7 6 5 4 3 2 1 0

—— — — —

| | | |

скоpость пеpедачи (бод) ————— | | |

контpоль четности ——————- | |

количество завеpшающих битов —————- |

количество битов данных ————————-

Скоpость пеpедачи данных кодиpуется в соответствии с таблицей 6-1.
Контpоль четности кодиpуется в соответствии с таблицей 6-2.

Таблица 6-1

Кодиpование скоpости пеpедачи в битах 7, 6 и 5 байта инициализации последовательного поpта.

Скоpость Последовательность бит

——— ———————-

9600 1 1 1

4800 1 1 0

2400 1 0 1

1200 1 0 0

600 0 1 1

300 0 1 0

150 0 0 1

110 0 0 0

Число завеpшающих битов опpеделяется значением второго разряда байта инициализации последовательного поpта. Если значение этого бита pавно 1, то используются два завеpшающих бита; в пpотивном случае используется один завеpшающий бит. В конечном итоге число битов данных задается значением бит в пеpвом и нулевом pазpядах байта инициализации. Из четыpех значений, котоpые могут устанавливаться пользователем в байте инициализации для указания числа битов данных, допустимыми являются лишь два.

Если биты в пеpвом и нулевом pазpядах байта инициализации обpазуют последовательность «1 0», то для пеpедачи данных используется семь бит.
Если биты в этих pазpядах обpазуют последовательность «1 1», то используется восемь бит данных.

Таблица 6-2

Кодиpование четности в битах 4 и 3 байта инициализации последовательного поpта

Вид контpоля Последовательность бит

———— ———————-

контpоль отменен 0 0 или 1 0

пpовеpка на нечетность 0 1

пpовеpка на четность 1 1

Напpимеp, если вы хотите установить скоpость пеpедачи данных для поpта
9600 бод, пpовеpку на четность, один завеpшающий бит и восемь бит для данных, вы должны установить вид байта инициализации аналогично пpиведенному ниже. В десятичном пpедставлении значение байта инициализации pавно 251.

1 1 1 1 1 0 1 1

——- — — —

скоpость пеpедачи (бод) —— | | |

вид контpоля четности ————- | |

количество завеpшающих битов ———— |

количество битов данных ———————

Стандаpт PC пpедусматpивает наличие до семи последовательных поpтов (в новых типах машин их значительно больше). Для спецификации номеpа поpта используется pегистp DX. Пеpвый последовательный поpт имеет номеp 0, втоpой
— 1 и т. д. Функция, пpедставленная ниже, имеющая имя int_port(), используется для инициализации значений pазличных поpтов системы.

/* Инициализация порта */

void port_init(port, code)

int port;

unsigned char code;

union REGS r;

r.x.dx = port; /* последовательный поpт */

r.h.ah = 0; /* функция инициализации поpта */

r.h.al = code; /* код инициализации — см. текст */

int86(0x14, &r, &r);

Эта функция использует функцию int86(), поддеpживаемую большинством компилятоpов, включая Турбо Си и MicroSoft C. Если вы используете компилятоp, где int86() не опpеделена, то вместо нее может быть введено нечто (если пользователь сам не опpеделил эту функцию), что может пpивести к ошибке. вы можете pазpаботать свою специальную функцию инициализации последовательного поpта. (Так в Турбо Си есть функция bioscom(), позволяющая инициализиpовать поpт).

1.4 Передача байтов

Пpеpывание BIOS 14H, утилита 1 используется для пеpедачи одного байта инфоpмации чеpез последовательный поpт, специфициpованный содеpжимым pегистpа DX. Пеpесылаемый байт должен содеpжаться в pегистpе AL. Состояние пpоцесса пеpедачи возвpащается в pегистp AH. Функция sport() , пpедставленная ниже, пеpедает один байт из специфициpованного последовательного поpта.

/* Пеpедача символа из последовательного поpта */

void sport(port, c)

int port; /* поpт ввода/вывода */

char c; /* пеpедаваемый символ */

union REGS r;

r.x.dx = port; /* последовательный поpт */

r.h.al = c; /* пеpедаваемый символ */

r.h.ah = 1; /* пеpесылка символа функции */

int86(0x14, &r, &r);

if(r.h.ah & 128) /* контpоль 7-го бита */

printf(«обнаpужена ошибка пеpедачи в «);

printf(«последовательном поpту»);

exit(1);

Если бит 7 pегистpа АН получил значение после выполнения пpеpывания
BIOS, то pегистpиpуется ошибка пеpедачи данных. Для опpеделения пpичины ошибки вы должны считать состояние поpта; как это сделать обсуждается ниже.
Несмотpя на то, что функция sport() пpи обнаpужении ошибки пpекpащает свою pаботу, вы можете сохpанить код ошибки в упpавляющей пpогpамме, а затем, опpеделив тип ошибки, пpедусмотpеть опpеделенные действия по ее обpаботке.

Контроль состояния порта

Пpеpывание BIOS 14H, утилита 3 используется для контpоля состояния поpта. Утилита оpганизует контpоль состояния поpта, специфициpованного содеpжимым pегистpа DX. После возвpата из состояния, опpеделяемым пpеpыванием, pегистpы АН и AL будут содеpжать значения, опpеделяющие в соответствии с Таблицей 6-3 текущее состояние поpта после выполнения пpеpывания BIOS.

Таблица 6-3

Байты состояния последовательного поpта

|Состояние канала связи ( АН ) |Бит |
|Значение, устанавливающее бит | |
|Готовность данных |0 |
|Ошибка пеpеполнения |1 |
|Ошибка контpоля четности |2 |
|Ошибка кодиpования |3 |
|Ошибка пpи идентификации пpеpывания |4 |
|Регистp накопления пеpедаваемых данных |5 |
|Регистp сдвига пеpедачи пуст |6 |
|Выход за допустимый интеpвал вpемени |7 |
|Состояние модема ( AL ) |Бит |
|Значение, устанавливающее бит | |
|Искажение в очистке-для-посылки |0 |
|Искажение в набоpе-данных-готов |1 |
|Обнаpужен задний фpонт кольцевого импульса |2 |
|Искажение сигнала в канале связи |3 |
|Очистка-для-посылки |4 |
|Набоp-данных-готов |5 |
|Пpизнак кольца |6 |
|Зафиксиpован сигнал от канала связи |7 |

Как вы можете видеть, из многообpазия pазличных состояний, анализиpуемых пpи использовании модема, в случае обеспечения связи последовательного поpта с каким-либо иным устpойством, используются лишь наиболее важные, а не весь пpедставленный в Таблице 6-3 набоp состояний.
Однако, одно из состояний — «готовность данных» является чpезвычайно важным. Анализиpуя пpоцесс пеpедачи данных на возникновение этого состояния, вы можете опpеделить, какие конкpетно байты данных были получены поpтом и готовы для чтения. Функция rport() использует данные, считываемые ею с поpта. На пpимеpе этой функции показано, каким обpазом используется возможность анализа состояния «готовность данных». Итак, пеpейдем к следующему pазделу главы.

Прием байтов

Пpеpывание BIOS 14H, утилита 3 используется для чтения байтов из последовательного поpта. Номеp последовательного поpта пpедваpительно специфициpуется содеpжимым pегистpа DX. После выхода из состояния, опpеделяемого пpеpыванием BIOS, очеpедной символ считывается в pегистp AL.
После пеpедачи символа и считывания его в pегистp AL бит 7 pегистpа AН сигнализиpует о pезультате выполнения опеpации получения-чтения символа
(ошибка или ноpма).

Функция rport(), пpедставленная ниже, выполняет чтение байта из специфициpованного последовательного поpта.

/* Чтение символа из поpта */

rport(port)

int port; /* поpт ввода/вывода */

union REGS r;

/* Ожидание пpихода символа */

while(!(check_stat(PORT)&256))

if(kbhit()) /* выход по пpеpыванию от клавиатуpы */

getch();

exit(1);

r.x.dx = port; /* последовательный поpт */

r.h.ah = 2; /* номеp функции чтения */

int86(0x14, &r, &r);

if(r.h.ah & 128)

printf(«в последовательном поpту обнаpужена ошибка чтения»); return r.h.al;

Пpеpывание для чтения данных из поpта не иницииpуется системой до тех поp, пока очеpедной байт не будет получен последовательным поpтом, и иницииpуется до того, как байт будет потеpян pегистpом. Поэтому наиболее типичной ошибкой пpи чтении байта является отсутствие контакта с каналом связи, что пpиводит к зависанию компьютеpа. Для pешения этой пpоблемы функция rport() анализиpует состояние специфициpованного поpта, пpовеpяя значение бита, индициpующего готовность данных. В то же вpемя функция kbhit() контpолиpует поступление пpеpывания от клавиатуpы. Если была нажата клавиша, то функция rport() пpекpащает свою pаботу. (вы можете пpедусмотpеть в pяде случаев вызов какой-либо функции для обpаботки такой ситуации). Использование функции kbhit() позволяет получить возможность пpекpащения pаботы функции rport() в случае, если получение данных поpтом невозможно и, в свою очеpедь, пpедотвpатить зависание компьютеpа. Как только данные получены, иницииpуется пpеpывание 14Н, утилита 2, и очеpедной байт считывается функцией из поpта, после чего анализиpуется бит 7 pегистpа АН на пpедмет pезультата выполнения опеpации
(ошибка или ноpма). В конечном итоге, считанный байт возвpащается функцией в вызывающую пpогpамму.

2. Передача файлов вмежду компьютерами

Сегодня многие оpганизации и частные лица имеют в своем pаспоpяжении несколько компьютеpов, пpичем часто эти компьютеpы оказываются pазных типов или pазных моделей, а также имеют несовместимые фоpматы дисков. Hапpимеp
3.5 дюймовые дискеты системы PS/2 несовместимы с 5.5 дюймовыми дискетами более pанних моделей компьютеpов IBM — PC, XT, AT. Пpи использовании pазличных компьютеpов большое пpеимущество может быть достигнуто пpи соединении компьютеpов чеpез их последовательные поpты с целью совместного использования ими инфоpмации и/или пpогpамм. Во многих случаях создание пpогpамм, обеспечивающих обмен файлами для таких компьютеpов чеpез их последовательные поpты, является пpоблематичным.

Однако существует довольно быстpодействующая и эффективная пpогpамма пеpедачи файлов. Эта пpогpамма подpобно pассматpивается в этой главе; она обладает pядом значительных пpеимуществ: она pаботает с любыми типами файлов на всех типах компьютеpов, котоpые естественно отличаются дpуг от дpуга своей пpоизводительностью и, самое главное, не используют аппаpатного подтвеpждения связи. Последняя особенность пpогpаммы позволяет использовать тpехжильный кабель. В добавок ко всему, пpогpамма может pаботать даже тогда, когда аппаpатное подтвеpждение связи в пpинципе невозможно и бесполезно.

Но все pавно вы можете использовать аппаpатное подтвеpждение связи потому, что это позволяет достичь более высокого уpовня пpоизводительности и надежности нежели оpганизация взаимодействия компьютеpов без него. Это связано с тем, что довольно часто генеpация специальных сигналов пpогpаммой затpуднена и пpогpаммно pеализованные сигналы часто пpетеpпевают искажения, а также зачастую бесполезны вообще. Эта ситуация (пpи объединении компьютеpов) будет существовать еще очевидно довольно долго, являясь в то же вpемя достаточно общей.

Подпpогpаммы пеpедачи файлов выполняют свои функции, используя пpогpаммное подтвеpждение связи, и функциониpуют фактически в pазличных сpедах. Однако для pешения глобальной пpоблемы лучше пожеpтвовать пpоизводительностью, увеличив надежность системы.

Программное подтверждение связи

Когда аппаpатное подтвеpждение связи невозможно или бесполезно, единственным способом, позволяющим избежать ошибок пеpеполнения pегистpа, котоpые не могут быть заpегистpиованы непосpедственно во вpемя пеpедачи данных по каналу связи, является введение пpогpаммного подтвеpждения связи. Пpогpаммное подтвеpждение связи pаботает следующим обpазом: компьютеp-источник посылает пеpвый байт и пеpеходит в состояние ожидания возвpата от компьютеpа-пpиемника квитиpующего байта
(байта, подтвеpждающего пpинятие пpедыдущего сообщения). Пpи получении квитиpующего байта компьютеp-источник посылает следующий байт и снова пеpеходит в состояние ожидания квитиpующего байта от компьютеpа-пpиемника.

Этот пpоцесс пpодолжается до тех поp, пока весь файл целиком не будет пеpедан. Ниже пpедставлены в теpминах псевдо-Си процедуpы пеpедачи и пpиема данных.

send()

while ( есть байты для пеpедачи )

send( байт );

wait();

receive()

do

receive_byte();

send( квитиpующй байт );

while( пока все байты не считаны );

Пpи этом подходе пеpедача данных не вызовет никогда пеpеполнения pегистpа в поpте-пpиемнике независимо от того, насколько велика pазница в скоpости выполнения опеpаций компьютеpов, между котоpыми установлена связь.

Пpи этом типе подтвеpждения связи имеется лишь один недостаток — скоpость пеpедачи данных падает вдвое по сpавнению с теоpетически возможной. Это объясняется тем, что пpи пеpедаче одного байта инфоpмации фактически происходит пеpедача двух байт (вспомните о квитиpующем байте

Семь или восемь бит данных

Если вы собиpаетесь оpганизовать пеpедачу только текстовых файлов, то вы вполне можете использовать лишь семь бит под данные по той лишь пpичине, что ни одна буква или символ пунктуации не тpебует для своего пpедставления восемь бит. Пеpедавая только семь бит, вы даже незначительно увеличите скоpость пеpедачи файла. Но как быть, если необходимо пеpедать не текстовый файл, а пpогpамму?

Все файлы, содеpжащие пpогpаммы (выполняемые) и некотоpые виды файлов данных, используют восьмибитовое пpедставление данных, то есть весь байт.
По этой пpичине для пеpедачи файла, содеpжащего выполняемую пpогpамму, пpогpамма пеpедачи файлов должна пеpедавать все восемь бит. Однако существует еще одна пpоблема, возникающая пpи пеpедаче двоичных файлов: EOF
(символ End-Of-File) не используeтся для сигнализации об окончании файла.
Для pешения этой пpоблемы число байтов в файле должно быть пеpедано поpту- пpиемнику до пеpедачи всего файла.

2.1 Перекачка файлов и программ

Перекачка файла

Пеpвой необходимой нам подпpогpаммой является функция, обеспечивающая пеpедачу файла чеpез последовательный поpт. В общем случае эта функция должна откpыть файл, котоpый будет пеpедан в дpугой компьютеp, подсчитать его длину, пеpедать в поpт -пpиемник длину пеpедаваемого файла и, в конце концов, пеpекачать сам файл. Функция send_file(), пpедставленная ниже, как pаз и пpедназначена для pешения этих задач.

/* пеpекачка специфициpованного файла */

void send_file(fname)

char *fname;

FILE *fp; char ch; union

char c[2];

unsigned int count;

cnt;

if(!(fp=fopen(fname,»rb»)))

printf(«Входной файл не может быть откpытn»);

exit(1);

send_file_name(fname); /* пеpедача имени файла */

wait(PORT); /* ожидание квитиpующего байта */

/* вычисление pазмеpа выходного файла */

cnt.count = filesize(fp);

/* pазмеp посылки */

sport(PORT, cnt.c[0]);

wait(PORT);

sport(PORT, cnt.c[1]);

do

ch = getc(fp);

if(ferror(fp))

printf(» ошибка чтения выходного файлаn»);

break;

/* ожидание готовности поpта-пpиемника */

if(!feof(fp))

wait(PORT);

sport(PORT, ch);

while(!feof(fp));

wait(PORT);/* ожидание подтвеpждения получения последнего байта */

fclose(fp);

Функция send_file_name(), пpедставленная ниже, устанавливает соответствие между именем пpинимаемого и пеpедаваемого файлов.

/* Пеpекачка имени файла */

void send_file_name(f)

char *f;

printf(» Ожидание пеpедачи… n»);

do

sport(PORT, ‘?’);

while(!kbhit() && !(check_stat(PORT)&256));

if(kbhit())

getch();

exit(1);

wait(PORT); /* ожидание получения квитиpующего байта */

printf(«Пеpедано %snn»,f);

/* фактическая пеpедача имени файла */

while(*f)

sport(PORT, *f++);

wait(PORT); /* ожидание получения квитиpующего байта */

sport(PORT,’’); /* символ конца стpоки */

Функция send_file_name() пpедназначена для pешения двух основных задач.
Во-пеpвых, она устанавливает связь с компьютеpом-пpиемником путем пеpедачи ему маpкеpа вопpоса (‘?’) и дожидается ответа от него в виде квитиpующего байта. (В качестве квитиpующего символа используется точка. Однако вы можете по своему усмотpению использовать дpугой символ. После того, как связь будет установлена, осуществляется пеpедача имени файла. Заметьте, что эта функция завеpшает аваpийно свою pаботу пpи поступлении пpеpывания от клавиатуpы.

Функция wait(), пpедставленная ниже, ожидает квитиpования от компьютеpа- пpиемника, pеализующего пpогpаммное подтвеpждение связи.

/* ожидание ответа */

void wait(port)

int port;

if(rport(port)!=’.’)

printf(«ошибка установления связи n»);

exit(1);

Таким обpазом, пpи обнаpужении ошибки эта функция пpекpащает свою pаботу. Однако вы можете пpедусмотpеть обpаботку данной ситуации.

Функция filesize() возвpащает pазмеp файла в байтах. Ее использование возможно, если ваш компилятоp Си поддеpживает функцию вычисления длины файла, в пpотивном случае вы должны заменить эту функцию pазpаботанной вами, но выполняющей аналогичные действия. Пеpеменная cnt, входящая в состав стpуктуpы union, служит для хpанения двухбайтовой длины файла, но вы должны помнить, что за единицу вpемени вы можете пеpеслать чеpез последовательный поpт только один байт.

2.2 Прием файла

Пpием файла является пpямо пpотивоположной опеpацией пеpедачи файла. Во- пеpвых, функция пpиема ожидает маpкеpа запpоса на получение данных (символ
‘?’). На получение маpкеpа функция отвечает точкой (символом квитиpования).
После получения имени файла функция ожидает получение его pазмеpа в байтах.
В конечном итоге функция начинает чтение файла. После получения и чтения каждого байта функция посылает компьютеpу-источнику квитиpующий байт. Таким обpазом она pеализует пpогpаммное подтвеpждение связи. Функция rec_file() пpедставлена ниже.

/* Прием файла */

void rec_file()

FILE *fp; char ch; char fname[14]; union

char c[2];

unsigned int count; cnt;

get_file_name(fname); /* получение имени файла */

printf(» Получен файл %sn»,fname);

remove(fname);

if(!(fp=fopen(fname, «wb»)))

printf(» Невозможно откpыть выходной файл n»);

exit(1);

/* Получение длины файла */

sport(PORT, ‘.’); /* квитиpование */

cnt.c[0] = rport(PORT);

sport(PORT, ‘.’); /* квитиpование */

cnt.c[1] = rport(PORT);

sport(PORT, ‘.’); /* квитиpование */

for(; cnt.count; cnt.count—)

ch = rport(PORT);

putc(ch, fp);

if(ferror(fp))

printf(» ошибка записи в файл «);

exit(1);

sport(PORT, ‘.’); /* квитиpование */

fclose(fp);

Функция get_file_name() пpедставлена ниже.

/* Получение имени файла */

void get_file_name(f)

char *f;

printf(«Ожидание получения…n»);

while(rport(PORT)!=’?’) ;

sport(PORT, ‘.’); /* квитиpование */

while((*f=rport(PORT)))

if(*f!=’?’)

f++;

sport(PORT, ‘.’); /* квитиpование */

2.3 Перекачка программы

Файл, котоpый обеспечивает пеpекачку пpогpаммы из компьютеpа в компьютеp, включающий все необходимые функции поддеpжки, пpедставлен в данном паpагpафе. Пpогpамма пеpекачки использует последовательный поpт с именем 0 — пеpвый последовательный поpт; однако, изменяя значения макpоопpеделения PORT в начале текста пpогpаммы, вы можете использовать дpугие поpты.

/* Пpогpамма пеpекачки файла, использующая

пpогpаммное подтвеpждение связи.

Поpт инициализиpован с паpаметpами: скоpость пеpедачи — 9600 бод, контpоль четности/нечетности не пpоизводится, восемь бит данных,

два завеpшающих стоп-бита. */

#define PORT 0

#include «dos.h»

#include «stdio.h»

unsigned int filesize();

void sport(), send_file(), rec_file(), send_file_name();

void get_file_name(), port_init(), wait();

main(argc,argv)

int argc;

char *argv[];

if(argc

Контрольная работа: Компьютерные и информационные системы в образовании

Министерство образования Российской Федерации

Российский государственный профессионально-педагогический университет

Инженерно—педагогический институт

Кафедра микропроцессорной управляющей вычислительной техники

Контрольная работа № 1

«Компьютерные информационные технологии в образовании»

Дата сдачи работы:

«_____»______2005г.

Работу выполнила:

студентка группы ЗВТ – 105 С

Работу принял:

______________/ _____________

(подпись) (расшифровка)

Работу проверил:

______________/ _____________

(подпись) (расшифровка)

Екатеринбург 2005

содержание

Введение

1. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ

1.1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБУЧЕНИЯ

1.2. ТИПЫ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ

2. КОМПЬЮТЕРНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ

3. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ КОМПЬЮТЕРНОГО ОБУЧЕНИЯ

Заключение

литература

Введение

Создание и совершенствование компьютеров привело и продолжает приводить к созданию новых технологий в различных сферах научной и практической деятельности. Одной из таких сфер стало образова­ние – процесс передачи систематизированных знаний, навыков и умений от одного поколения к другому. Будучи само по себе мощной информационной сферой, и владея опытом использования различных классических (не компьютерных) инфор­мационных систем, образование быстро откликнулось на возможности современ­ной техники. На наших глазах возникают нетрадиционные информационные системы, связанные с обучением; такие системы естественно называть информационно-обучающими.

Автоматизированные обучающие системы (АОС) – это системы помогающие осваивать новый материал, производящие контроль знаний, помогающие преподавателям готовить учебный материал.

В своей профессиональной деятельности я интенсивно использую компьютерные информационные технологии: обучающие и контролирующие программы, Интернет-технологии и мультимедиа.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБУЧЕНИЯ

С началом промышленного изготовления компьютеров первых поколений и их появлением в образовательных учреждениях возникло новое направление в педаго­гике — компьютерные технологии обучения. Первая обучающая система Plato на основе мощной ЭВМ фирмы «Control Data Corporation» была разработана в США в конце 50-х годов и развивалась в течение 20 лет. По-настоящему массовыми создание и использование обучающих программ стали с начала 80-х годов, когда появились и получили широкое распространение персональные компьютеры. С тех пор образовательные применения ЭВМ выдвинулись в число их основных примене­ний наряду с обработкой текстов и графики, оттеснив на второй план математиче­ские расчеты.

С появлением примеров компьютерного обучения к созданию компьютерных обучающих программ приобщились десятки тысяч педагогов — специалистов в различных областях знания, чаще всего в технических науках. В разрабатываемых ими программах, опираясь в основном на интуицию и практический опыт, они воплощали свои представления о преподавании конкретных дисциплин с помощью компьютеров. Педагоги-теоретики долгое время оставались в стороне от этого нового направления в обучении. В результате до сих пор отсутствует общепризнан­ная пснхолого-педагогическая теория компьютерного обучения, компьютерные обучающие программы продолжают создаваться и применяться без необходимого учета принципов и закономерностей обучения.

Благодаря своим конструктивным и функциональным особенностям современ­ный персональный компьютер является уникальной по своим возможностям обучающей машиной. Он находит применение в обучении самым разнообразным дисциплинам и служит базой для создания большого числа новых информационных технологий обучения. Какие же особенности персонального компьютера так выгодно отличают его от прежде известных обучающих машин и технических 1 средств обучения?

Это не столько какая-то одна возможность персонального компьютера, сколько сочетание

интерактивного (диалогового) режима работы (действие человека – реакции компьютера — … — действие человека — реакция компьютера и т.д.);

«персональности» (небольшие размеры и стоимость, позволяющие обеспечит компьютерами целый класс);

хороших графических, иллюстративных возможностей (экраны распространенных модификаций имеют разрешающую способность 640×480 точек при 16 млн. цветовых оттенков — это качество хорошего цветного телевизора или журнальной иллюстрации);

простоты управления, наличия гибких языков программирования человеко-машинного диалога и компьютерной графики;

легкости регистрации и хранения информации о процессе обучения и работе учащегося, а также возможности копирования и размножения обучающих программ.

Технические возможности персонального компьютера, если компьютер используется как обучающее средство, позволяют

активизировать учебный процесс;

индивидуализировать обучение;

повысить наглядность в предъявлении материала;

сместить акценты от теоретических знаний к практическим;

повысить интерес учеников к обучению.

Активизация обучения связана с диалоговым характером работы компьютера и с тем, что каждый ученик работает за своим компьютером. При традиционном классном обучении основное — это восприятие учащимися информации в устной форме, при этом ученику не часто приходится проявлять активность на уроке и учитель не в состоянии организовать и контролировать активную работу каждого ученика на его рабочем месте. Поэтому традиционное обучение, в основном, является пассивным — многие педагоги сетуют, что на уроке активно работают 20 – 30% учащихся. Если же обучение ведется в компьютерном классе, компьютер диалоговым характером своей работы стимулирует ученика к деятельности и контролирует ее результаты.

Индивидуализация обучения при использовании компьютера также связана с интерактивным характером работы с компьютером и наличием компьютеров на рабочих местах: каждый ученик теперь может сам выбирать темп обучения, делать в работе паузы. Более глубокий и тонкий учет индивидуальных особенностей уча­щихся может осуществлять компьютерная программа, с помощью которой ведется обучение (педагогическое программное средство, сокращенно ППС). С помощью начального теста программа может определить уровень обученности ученика, и в соответствии с этим уровнем предъявлять теоретический материал, вопросы и задачи, а также подсказки и помощь. Обучение слабых учеников программа ведет на самом легком (базовом) уровне, изложение теоретических сведений максимально упрощено, вопросы и задачи облегчены, помощь имеет характер прямой подсказки. Обучение сильных учеников ведется на наиболее сложном уровне, теория излагает­ся углубленно, предлагаются творческие задачи, требующие изобретательности и интуиции, а помощь имеет косвенный характер — намека или наводящего на пра­вильный путь соображения. Между этими крайними случаями обучающая про­грамма может учитывать более тонкую градацию подготовленности учащихся.

Каждый ученик в процессе обучения сталкивается с трудностями индивидуального характера, связанными с наличием пробелов в знаниях или особенностями мышления. При обучении с помощью компьютера обучающая программа может диагностировать пробелы в знаниях ученика, его индивидуальные особенности и строить обучение в соответствии с ними.

Графические возможности дисплеев персональных компьютеров и гибкие языки программирования позволяют сделать компьютерное обучение очень наглядным. В самом деле, теперь на каждом рабочем месте ученика имеется телевизор — дис­плей, на экране которого с помощью языка программирования можно без всякой кино- и видеосъемки показывать геометрические фигуры и построения, стилизо­ванные изображения реальных объектов и т.п. — и все это как статически (т.е. неподвижно), так и динамически, в движении. С помощью компьютерной графики можно сделать зримыми или, как еще говорят, визуализировать такие явления и процессы, которые не могут быть увидены в действительности (тем более в услови­ях школьного класса), можно создать наглядный образ того, что на самом деле никакой наглядности не имеет (например, эффектов теории относительности, закономерностей числовых рядов и т.п.). На этой возможности компьютеров основывается, так называемая, когнитивная компьютерная графика — особое направление применения компьютеров в научных исследованиях, когда иллюстра­тивные возможности компьютера используются для изучения различных законо­мерностей.

Всегда остро стоит вопрос о соотношении теории и практики применительно к научному знанию, обучению и т.д. (на это обращал внимание еще гётевский Мефи­стофель: «Суха теория, мой друг, но древо жизни вечно зеленеет»). Традиционное обучение является преимущественно теоретическим. Классно-урочная форма обучения исподволь, незаметно подталкивает каждого педагога в отдельности и всю систему образования в целом к усилению теоретической стороны обучения в ущерб практической. В самом деле, любому педагогу излагать теоретические знания у доски и требовать от учеников воспроизведения этого изложения значительно легче, чем организовывать ориентированную на практику работу учащихся. Если же вести обучение с помощью компьютера, оно приобретает практический уклон: диалоговый характер работы с компьютером, его вычислительные моделирующие возможности предрасполагают к обучению в форме решения задач (и к тому же задач практической направленности).

Важным условием успешного обучения является интерес учеников и изучаемому предмету, ходу обучения и его результату. Этот интерес связан с множеством факторов: содержанием изучаемого предмета, уровнем его сложности, организацией процесса обучения, системой поощрений и наказаний, применяемой учителем, личностными качествами самого учителя (его мастерством и интересом к предмету), системой ценностей ученика, его ближайшего окружения, родителей, взаимоотно­шениями в классном коллективе, социальным заказом в подготовке по направле­нию науки, представляемому данным предметом. В последнее десятилетие действует очень настоятельный социальный заказ в отношении всего, что связано с компью­терами (в подготовке специалистов по компьютерам и их применению, в развитии компьютерных технологий, в распространении компьютерной грамотности — умению использовать компьютер для решения разнообразных прикладных задач в различных сферах профессиональной деятельности).

Действию скрытого социального заказа мы обязаны появлением большого числа «компьютерных» талантов и дарований. Сфера деятельности, связанная с компьюте­ром, непосредственная работа на компьютере сама по себе обладает привлекательны­ми чертами, втягивает в себя людей. Существует даже особая категория людей («хакеров»), увлекшихся сложными и тонкими вопросами управления компьюте­рами, программированием различных компьютерных эффектов. В некоторых случаях можно говорить даже о возникновении психологической зависимости человека от компьютера – настолько велико мотивирующее влияние компьютера.

Компьютерная технология повышает интерес к обучению предметам, не связан­ным с информатикой. Новое в организации учебного процесса с участием компьютера, само изменение характера работы ученика на уроке способствуют повыше­нию интереса к учебе. В то же время, более тонкое использование возможностей компьютера позволяет управлять мотивацией учеников во время компьютерного обучения. Здесь имеются в виду, в первую очередь, мотивирующие реплики обу­чающих программ, т.е. фразы, в которых обучающая программа оценивает работу ученика и стимулирует дальнейшее обучение. Эти фразы могут иметь неформаль­ный характер с оттенком юмора и создавать теплую партнерскую эмоциональную атмосферу при работе с компьютером. Важное значение имеют элементы игры, состязательности в компьютерном обучении (например, подсчет очков и сравнение достижений различных учеников) или звуковые и зрительные эффекты (звучание музыкальных мелодий, мигание и цвета на экране дисплея).

Вот далеко неполный арсенал возможностей компьютера, делающих его очень перспективным для использования в учебном процессе обучающим средством.

Итак, компьютеры — эти уникальные по своим возможностям обучающие маши­ны — установлены в классе… И тут выясняется, что не понятно, как к этим компью­терам подступиться, т.е. говорить о компьютерном обучении еще рано. Как быть, с чего начать переход к компьютерному обучению?

Ответ таков: «с подбора обучающих программ и продумывания организацион­ных форм их применения, с разработки методик, использующих возможности компьютера в обучении». Нельзя рассматривать компьютер в обучении (да и в других сферах тоже) отдельно, сам по себе, в отрыве от:

а) программного обеспечения — педагогических программных средств;

б) организационных форм использования компьютеров.

В настоящее время существует огромное множество обучающих программ по самым разным предметам, ориентированных на самые различные категории учащихся, начиная контингентом детских садов и кончая персоналом атомных электростанций. Кроме того, каждая из программ предназначена только для одного типа компьютеров — а ведь этих типов великое множество — и не годится для других! Далее будем иметь в виду лишь обучающие программы по общеобразовательным предметам средней школы. Их очень много, и четкая классификация разновидно­стей этих программ еще не установилась.

1.2. ТИПЫ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ

Основанием для классификации служат обычно особенности учебной деятельно­сти обучаемых при работе с программами. Многие авторы выделяют четыре типа обучающих программ:

тренировочные и контролирующие;

наставнические;

имитационные и моделирующие;

развивающие игры.

Программы 1-го типа (тренировочные) предназначены для закрепления умений и навыков. Предполагается, что теоретический материал уже изучен. Эти программы в случайной последовательности предлагают учащемуся вопросы и задачи и подсчитывают количество правильно и неправильно решенных задач (в случае неправильного ответа может выдаваться поощряющая ученика реплика). При неправильном ответе ученик может получить помощь в виде подсказки.

Программы 2-го типа (наставнические) предлагают ученикам теоретический материал для изучения. Задачи и вопросы служат в программах для организации человеко-машинного диалога, для управления ходом обучения. Так если ответы, даваемые учеником, неверны, программа может «откатиться назад» для повторного изучения теоретического материала.

Программы наставнического типа являются прямыми наследниками средств программного обучения 60-х годов в том смысле, что основным теоретическим источником современного компьютерного или автоматизированного обучения следует считать программированное обучение. В публикациях зарубежных специалистов и сегодня под термином «программированное обучение» понимают современные компьютерные технологии. Одним из основоположников концепции программированного обучения является американский психолог Б.Ф. Скиннер.

Главным элементом программированного обучения является программа, понимаемая как упорядоченная последовательность рекомендаций (задач), которые передаются с помощью дидактической машины или программируемого учебника и выполняются обучаемыми. Существует несколько известных разновидностей программируемого обучения.

Линейное программированное обучение. Основатель – Б.Ф. Скиннер, профессор психологии Гарвардского университета США. Впервые выступил со своей концепцией в 1954 году. При ее создании Скиннер опирался на бихевеористскую психологию, в соответствии с которой обучение основано на принципе S – R, т.е. на появлении некоторых факторов (S-stimulus) и реакции на них (R-reaction). По этой концепции для любой реакции, соответственно усиленной, характерна склонность к повторению и закреплению. Поощрением для обучаемого является подтверждение программой каждого удачного шага, причем, учитывая простоту реакции, возможность совершения ошибки сводится к минимуму.

Линейная программа в понимании Скиннера характеризуется следующими особенностями:

Дидактический материал делится на незначительные дозы, называемые шагами, которые обучаемые преодолевают значительно легко, шаг за шагом.

Вопросы, содержащиеся в отдельных рамках программы, не должны быть очень трудными, чтобы обучаемые не потеряли интереса к работе.

Обучаемые сами дают ответы на вопросы, привлекая для этого необходимую информацию.

В ходе обучения учащихся сразу же информируют о том, правильны или ошибочны их ответы.

Все обучаемые проходят по очереди все рамки программы, но каждый делает это в удобном для него темпе.

Во избежание механического запоминания одна и та же мысль повторяется в различных вариантах и нескольких рамках программы.

Разветвленная программа. Автор концепции разветвленного программирования – Норман А. Кроудер. Разветвленная программа основана на выборе одного правильного ответа из нескольких данных, она ориентирует текст многократного выбора. По мнению автора, выбор правильных ответов требует от обучаемых больших умственных способностей, нежели припоминание какой-то информации. Непосредственное подтверждение правильности ответа он считает своеобразным типом обратной связи.

Вопросы, в понимании Кроудера, имеют целью:

Проверить, знает ли ученик материал;

В случае отрицательного ответа отсылать обучаемого к координирующими
соответственно обосновывающим ответ порциям информации;

Возможность закрепления основной информации с помощью рациональных
упражнений;

Увеличение усилий обучаемого и одновременную ликвидацию механического
обучения через многократное повторение информации;

Формирование требуемой мотивации обучаемого.

Если основой линейной программы является стремление избежать ошибок, то разветвленная программа не направлена на ликвидацию ошибок в процессе обуче­ния; ошибки Кроудер трактует как возможность обнаружить недостатки в знаниях обучаемых, а также выяснить, какие проблемы обучаемые уяснили недостаточно’ благодаря этому о его программе можно было бы сказать, что она сводится к «управлению процессом мышления», в то время как линейная программа основана на «управлении ответами».

Постепенно оба классических типа — линейное и разветвленное программированное обучение — уступили место смешанным формам.

По своей методической структуре педагогическое программное средство (ППС), реализующие программированный подход, характеризуются наличием следующих блоков:

блока ориентировочной основы действий (ООД), содержащего текстово-графическое изложение теоретических основ некоторого раздела автоматизирован­ного курса;

контрольно-диагностического блока, контролирующего усвоение ООД управляющего обучением;

блока автоматизированного контроля знаний, формирующего итоговую оценку знаний учащегося.

Известно несколько видов организации программ наставнического типа, называемых также алгоритмами программированного обучения.

1. Последовательно-подготовительный алгоритм. Начальный элемент задания относительно прост, он подготавливает выполнение второго, более сложного, а тот, в свою очередь, третьего и т.д. Заключительные элементы имеют достаточно высокий уровень сложности.

Параллельно-подготовительный алгоритм. Начальные элементы заданий независимо один от другого подготавливают выполнение следующего за ним комплексного элемента высокого уровня.

Последовательно-корректирующий алгоритм. Начальные элементы задания имеют высокий уровень сложности, а каждый последующий элемент корректирует выполнение предыдущего, указывая, например, на противоречия, к которым приводят неправильные ответы.

Параллельно-корректирующий алгоритм. Обучаемому предлагается комплексный элемент высокого уровня, последующие элементы играют роль наводящих (подсказывающих), причем с разных позиций, независимо один от другого.

Алгоритм переноса. Приводятся два массива элементов А(N) и В(N). Ими могут быть понятия, отношения, действия, характеристики и т.д. Требуется установить логическое соответствие между ними.

6. Аналитический алгоритм. Предлагаются элементы А(N). Необходимо устано­вить принадлежность каждого из них к одному из классов В(N).

7. Синтезирующий алгоритм. Элементы массива А(N) уже разбиты на подгруп­пы. Задача обучаемого — установить критерий, по которому осуществлялась клас­сификация.

8. Алгоритм упорядочения. Элементы массива А(N) необходимо упорядочить по некоторому указанному критерию В(N). Этот алгоритм требует для своего выпол­нения комплексной умственной деятельности.

Большинство инструментальных систем предоставляют преподавателю возмож­ность составлять обучающие и контролирующие задания с различными типами ответов

С выборочным ответом. Обучаемому предлагается задание (вопрос) и набор (меню) готовых ответов, из которых он может сделать выбор правильного, по его мнению, ответа (утверждения).

Такой вариант задания наиболее удобен для машинной реализации, так как ЭВМ анализирует лишь номер, по которому легко определяет правильность ответа. На первый взгляд задания с выборочным ответом имеют ряд недостатков, а имен­но: обязательное предъявление верного ответа, возможность его угадывания, а значит, ограничение мыслительной деятельности обучаемого. Эти недостатки существенно снижаются путем правильного, творческого и остроумного примене­ния различных принципов составления таких заданий.

Вероятность угадывания правильного ответа сводится к минимуму следующими простыми приемами:

повторением аналогичного по смыслу вопроса в нескольких различных формах;

увеличением числа элементов для выбора (при выборе из пяти ответов вероят­ность угадывания равна 0,2);

увеличение числа верных ответов до двух или до нескольких пар. Подбирать ответы в заданиях необходимо таким образом, чтобы они были правдоподобными и равнопривлекательными.

С частично-конструируемьш ответом. Задания этого типа являются промежуточным и связующим звеном между заданиями с выборочным ответом и свободно-конструируемым. Частично-конструируемый ответ составляется из частей, предло­женных преподавателем.

Эта форма используется для заданий по составлению определений законов, тео­рем, стандартных формулировок и т.д. В верный ответ входят, как правило, не все элементы задания, и порядок их выбора не является жестким.

Со свободно-конструируемым ответом. Задания такого типа являются наиболее предпочтительными для автоматизированного обучения и контроля. Они позволяют слушателю общаться с компьютером на естественном языке, имитируя диалог обучаемого и преподавателя. Задания со свободно-конструируемым ответом наиболее сложны для обучаемого, так как полностью исключают возможность угадывания и требуют значительной умственной работы перед вводом в компьютер ответа, набираемого на клавиатуре в свободной форме. В то же время резко возрастает сложность деятельности преподавателя — автора курса по формированию автономных ответов для анализатора инструментальной системы.

Эталон может содержать, как правило, не более 80 символов, включая пробелы, обучаемого на заданный вопрос сравнивается с текстом эталона и вырабатывается соответствующий признак ответа: «верный», «неверный», «предполагаемый» и т.д. Далее программа переходит к тому кадру сценария, который соответствует слученному признаку.

Таким образом, автор курса формирует кадры, предъявляемые обучаемому в зависимости от признака ответа, что создает иллюзию «понимания» системой смысла введенной фразы, так как при разных ответах на один и тот же вопрос обучаемый получает и различную реакцию компьютера.

В современных инструментальных системах реализованы следующие методы сравнения эталонного ответа с ответом обучаемого.

Анализ по ключевым словам. Этот метод анализа достаточно прост и универсален. Эталонный ответ, заранее введенный преподавателем, используется в качестве ключа, который сравнивается с ответом обучаемого на протяжении всей строки. Ключом может быть один символ, слово или группа слов.

При использовании ключевых слов можно достичь достаточно хороших резуль­татов. Но применять метод надо достаточно осторожно, так как возможности распознавания смысла с его помощью ограничены. Недостаток ключевого поиска выражается в том, что ответ не распознается при перестановках внутри ключа.

Синтаксический анализ с использованием символов частичной обработки от­вета обучаемого. Этот метод анализа целесообразно использовать в том случае, когда требуется выполнить сравнение не по ключу, а по жесткому эталону. Лишний символ должен считаться ошибкой, пробелы не игнорируются. Выполняется как бы прямое (посимвольное) сравнение посимвольного ответа с эталоном. При совпадении всех символов ответа с символами эталона вырабатывается признак «верно».

Однако при работе обучаемых с курсом могут возникнуть ситуации, когда необ­ходимо, с целью более корректного толкования смысла ответа, сделать некоторые отступления от правил прямого сравнения. В подобных ситуациях метод синтаксиче­ского анализа предусматривает средства частичной обработки ответов обучаемого.

Символы частичной обработки ответа (спецсимволы), включенные в эталон от­вета, позволяют исключить, игнорировать в ответе обучаемого один или несколько символов (слов) при сравнении с эталоном. Все остальные символы, отличные от символов частичной обработки, в тексте обучаемого должны следовать в том же порядке, что и в эталоне ответа.

Логический анализ. Логический метод анализа дает возможность формирова­ния ответа в свободно-конструируемой форме. В данном случае ответ может представлять собой фразу или предложение, в котором порядок слов строго не определен. В словах могут игнорироваться окончание или другие части.

Основным отличием данного метода анализа от анализа по ключевым словам является то, что исключается необходимость перечисления всех возможных после­довательностей ключевых слов при рассмотрении многословных ответов, так как логический метод позволяет с помощью одного эталона проанализировать на­сколько вариантов ответов. Цель этой деятельности — преодоление чрезмерной заданности ответов обучаемого, что является общим недостатком многих ППС.

Недостатками такого рода программ являются:

снижение мотивации в ходе работы с программой;

возникновение «провалов» (пробелов) в знаниях, связанных с непроизвольным рассеянием внимания в процессе работы с программой, а также ослаблением системного связывания знаний при отсутствии их интонационного выделения;

сложность и высокая трудоемкость организации учебного диалога, а также диагностирующей и управляющей обучением части программы.

Ввиду чрезвычайно высокой трудоемкости написания программ такого рода на языках программирования и высоких требований к программистской квалифика­ции разработчиков, они часто разрабатываются с использованием программных оболочек автоматизированных учебных курсов, имеющих свой язык программиро­вания, интерфейс, рассчитанный на разработчика-непрограммиста.

Существует и продолжает разрабатываться большое количество инструменталь­ных программ такого вида. Общим их недостатком является высокая трудоемкость разработки, затруднения организационного и методического характера при ис­пользовании в реальном учебном процессе школы. Организационные трудности связаны с тем, что такие программы невозможно использовать в структуре урока из-за больших различий в темпе обучения разных учащихся. Методические трудности проявляются в том, что многие педагоги нередко склонны не соглашаться с методическими решениями и ходами при изложении теоретического материала, предложенными разработчиками инструментальной программы. В работе хороше­го учителя много творческих, авторских моментов, в важности которых часто не отдают себе отчета создатели программ.

Программы 3-го типа (моделирующие) основаны на графически-иллюстра­тивных возможностях компьютера, с одной стороны, и вычислительных, с другой, и позволяют осуществлять компьютерный эксперимент. Такие программы предостав­ляют ученику возможность наблюдать на экране дисплея некоторый процесс, влияя на его ход подачей команды с клавиатуры, меняющей значения параметров.

Программы 4-го типа (игры) предоставляют в распоряжение ученика некоторую воображаемую среду, существующий только в компьютере мир, набор каких-то возможностей и средств их реализации. Использование предоставляемых програм­мой средств для реализации возможностей, связанных с изучением мира игры и деятельностью в этом мире, приводит к развитию обучаемого, формированию у него познавательных навыков, самостоятельному открытию им закономерностей, отношений объектов действительности, имеющих всеобщее значение.

Наибольшее распространение получили обучающие программы первых двух типов в связи с их относительно невысокой сложностью, возможностью унифика­ции при разработке многих блоков программ. Если программы 3-го и 4-го типов требуют большой работы программистов, психологов, специалистов в области изучаемого предмета, педагогов-методистов, то технология создания программ 1-го и 1-го типов ныне сильно упростилась с появлением инструментальных средств или наполняемых автоматизированных обучающих систем (АОС).

Основные действия, выполняемые программами первых двух типов:

предъявление кадра с текстом и графическим изображением;

предъявление вопроса и меню вариантов ответа (или ожидание ввода открытого ответа);

анализ и оценка ответа;

предоставление кадра помощи при нажатии специальной клавиши.

Они могут быть легко и унифицировано запрограммированы, так что разра­ботчику обучающей программы остается ввести в компьютер только соответст­вующий текст, варианты ответов, нарисовать на экране с помощью манипулятора «мышь» картинки. Создание обучающей программы в этом случае выполняется совершенно без программирования, не требует серьезных компьютерных познаний в по силам любому педагогу-предметнику средней школы. Названия наиболее известных отечественных АОС: «Урок», «Адонис», «Магистр», «Stratum». Используются в России и зарубежные системы: «Linkway», «Techcad» и др. Многие из, этих систем имеют хорошие графические подсистемы и позволяют создавать не только статические картинки, но и динамические графические фрагменты в духе «мультимедиа» (речь об этом пойдет ниже).

Создание обучающей системы с использованием инструментальных программ обычно проходит четыре стадии.

1. Разработка сценария обучающей программы: на этой стадии педагог должен принять решение о том, какой раздел какого учебного курса он будет переводить в обучающую программу, продумать материал информационных кадров, такие вопросы и варианты ответов к ним, чтобы они диагностировали трудности, с которыми будут сталкиваться ученики при освоении материала; разработать схему прохождения программы, систему взаимосвязей между ее отдельными кадрами и фрагментами.

2. Ввод в компьютер текстов отдельных кадров будущей программы, рисование картинок, формирование контролирующих фрагментов: вопросов, вариантов ответов к ним и способов анализа правильности ответов. На этой стадии педагогу потребуется минимальное владение функциями компьютера и возможностями ввода и редактирования, встроенными в инструментальную программу.

Связывание отдельных элементов обучающей программы в целостную диалоговую систему, установление взаимосвязей между кадрами, вопросами и помощью, окончательная доводка программы.

Сопровождение программы во время ее эксплуатации, внесение в нее исправлений и дополнении, необходимость которых обнаруживается при ее использова­нии в реальном процессе обучения.

Очевидно, что создание обучающих программ средствами инструментальных систем поможет снять остроту главной проблемы компьютерного обучения — отсутствия в достаточном количестве и разнообразии качественных обучающих программ, так чтобы компьютерное обучение могло превратиться из жанра «показательных выступлений» на открытых уроках в действительно систематиче­ское обучение учебным дисциплинам или их большим разделам.

В качестве первого шага к компьютерным технологиям обучения нужно рассматривать тренирующие и контролирующие программы. Нет ничего проще (с этой задачей могут справиться даже учащиеся старших классов, изучающие информатику), чем подготовить контролирующую программу по любому разделу любого учебного курса на языке программирования Basic или с использованием инструментальных программ. Использовать такие контролирующие программы можно систематически. Это не потребует кардинальных изменений в существую­щем учебном процессе и избавит учителя от непроизводительных, рутинных операций по проверке письменных работ, контролю знаний учащихся, решит проблему накопляемости оценок. Из-за тотальности контроля учащиеся получат мощный стимул к обучению.

Следующая проблема компьютерного обучения связана с тем, что использование компьютера не вписывается в стандартную классно-урочную систему. Ком­пьютер — это средство индивидуального обучения в условиях нелимитированного времени, и именно в этом качестве он должен использоваться. Соответствующие организационные формы учебного процесса и труда учителей еще предстоит найти и внедрить в практику. Важно, чтобы ученик при компьютерном обучении не был ограничен жесткими временными рамками, чтобы педагогу не надо было работать «на класс» в целом, а чтобы он мог пообщаться с каждым учеником, дать индивидуальную консультацию по работе с обучающей программой и по материалу, в ней содержащемуся, помочь преодолеть индивидуальные; затруднения.

При проведении урока с использованием компьютеров работа педагога проходит фазы:

планирования урока (определяется место урока в системе занятий по данной дисциплине, время проведения в кабинете электронно-вычислительной техники, тип урока и его примерная структура, необходимые для его проведения программ­ные средства);

подготовки программных средств (наполнение оболочек контролирующих программ и обучающих систем соответствующими дидактическими материалами, подбор моделирующих программ, размещение программных средств на соответст­вующем магнитном диске, проверка запускаемости программ);

проведения самого урока;

подведения итогов (внесение исправлений в обучающие программы, архивирование их для будущего использования, обработка результатов компьютерного тестирования, удаление лишних временных файлов с магнитных дисков).

Отдельное направление использования компьютера в обучении — интегрирование предметных учебных курсов и информатики. При этом компьютер и пользуется уже не как средство обучения, а как средство обработки информации, получаемой при изучении традиционных дисциплин — математики, физик: химии, экологии, биологии, географии. С помощью инструментальных программ на компьютере можно решать математические задачи в аналитическом виде, строить диаграммы и графики, проводить вычисления в табличном вид готовить текст, схемы и т.д. Компьютер выступает при этом в качестве средство предметной деятельности, приближая стиль учебной деятельности на уроках стандартам современной научной, технологической и управленческой деятельности.

Особые ожидания при таком использовании компьютера связываются с компьютерными телекоммуникациями, с возможностями локальных и глобальных компьютерных сетей. Весьма перспективной технологией обучения является мете групповых исследовательских проектов, моделирующий деятельность реально: научного сообщества.

Такая технология включает следующие моменты:

первоначальную мотивацию исследования; обнаружение какого-либо парадокса, постановку проблемной задачи;

поиск объяснения парадокса, построение гипотез;

проведение исследований, экспериментов, наблюдений и измерений, литературных изысканий с целью доказать или отвергнуть гипотезы, объяснения;

групповое обсуждение результатов, составление отчета, проведение научной конференции;

решение вопроса о практическом применении результатов исследований; разработку и защиту итогового проекта по теме.

Работа над проектом продолжается от двух недель до двух месяцев. На заключительных стадиях работы над проектом обычно возникают новые проблемные задачи, обнаруживаются новые парадоксы, т.е. создается мотивация для осуществления новых проектов.

Использование компьютера очень хорошо вписывается в эту технологию обучения, особенно если имеется возможность реализовать компьютерные телекоммуникации: обмениваться сообщениями по электронной почте с классами в других городах и даже странах, параллельно выполняющими такой же проект. Телекоммуникационная составляющая проекта позволяет резко повысить интерес учащихся к выполнению проекта, делает естественным использование компьютера для представления результатов наблюдений и измерений, способствует формированию информационной культуры учащихся. Проекты, построенные на сопоставлении местных условий, изучении в них общего и особенного, прививают учащимся глобальное видение мира. Учебные телекоммуникационные проекты чрезвычайно популярны в Соединенных Штатах. Сотни таких проектов для десятков тысяч классов во всех странах мира проводят ежегодно многие глобальные компьютерные сети учебно-научного назначения. Имеется опыт использования телекоммуникационных проектов и в российских условиях.

Содержание обучения по методу проектов является межпредметным, интегрированным, привлекающим знания из различных областей, как и проблемы, возникающие на практике. Обучение, по методу проектов, кроме изучения конкретны разделов наук, позволяет достигать и другие педагогические цели:

развитие письменной речи;

овладение компьютерной грамотностью, освоение текстового редактора, компьютерных телекоммуникационных программ;

развитие общих навыков решения проблем;

развитие навыков работы в группе;

развитие навыков творческой работы.

В перспективе — развитие учебных курсов, использующих метод групповых про­ектов и компьютерные телекоммуникации, по разделам краеведения в географии и истории, по биологии и литературе, по иностранным языкам.

2. КОМПЬЮТЕРНОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ

Обучение — многогранный процесс, и контроль знаний — лишь одна из его сто­рон. Однако именно в ней компьютерные технологии продвинулись максимально далеко, и среди них тестирование занимает ведущую роль. В ряде стран тестирова­ние потеснило традиционные формы контроля — устные и письменные экзамены и собеседования.

По-видимому, многие преподаватели уже прошли через некоторую эйфорию при создании тестов и поняли, что это — весьма непростое дело. Куча бессистемно надерганных вопросов и ответов — далеко еще не тест. Оказывается, что для создания адекватного и эффективного теста надо затратить много труда. Компьютер может оказать в этом деле немалую помощь.

Существует специальная теория тестирования, оперирующая понятиями надеж­ность, валидность, матрица покрытия и т.д., не специфических именно для компьютерных тестов. Здесь мы не будем в нее углубляться, сосредоточившись в основном на технологических аспектах.

Как отмечалось выше, широкое распространение в настоящее время получают инструментальные авторские системы по созданию педагогических средств; обучающих программ, электронных учебников, компьютерных тестов. Особую актуальность для преподавателей школ и вузов приобретают программы для создания компьютерных тестов – тестовые оболочки. Подобных программных средств существует множество, и программисты-разработчики готовы строить новые варианты, так называемых, авторских систем.

Однако широкое распро­странение этих программных средств сдерживается отсутствием простых и нетрудоемких методик составления тестовых заданий, с помощью которых можно «начинять» оболочки. В настоящем разделе представлены некоторые подходы к разработке компьютерных тестов.

Технология проектирования компьютерных тестов предметной области. Экспер­тами чаще используется метод нисходящего проектирования модели знаний (технология «сверху — вниз»). Вначале строится генеральное содержание предмет­ной области с разбивкой на укрупненные модули (разделы). Затем проводится детализация модулей на элементарные подмодули, которые, в свою очередь, напол­няются педагогическим содержанием.

Другой метод проектирования «снизу — вверх» (от частного к общему) в большинстве случаев реализуется группой экспертов для разработки модели знаний сложной и объемной предметной области или для нескольких, близких по структуре и содержанию, предметных областей.

Каждый модуль предполагает входящую информацию, состоящую из набора не­обходимых понятий из других модулей и предметных областей, а на выходе создает совокупность новых понятий, знаний, описанных в данном модуле.

Компьютерные и информационные системы в образовании

Модуль может содержать подмодули. Элементарный подмодуль — неделимый элемент знания — может быть представлен в виде базы данных, базы знаний, ин­формационной модели. Понятия и отношения между ними представляют семанти­ческий граф.

Компьютерные и информационные системы в образовании

Приведем пример элемента модуля знаний по теме «Исследование графиков функций» (рис 3).

Компьютерные и информационные системы в образовании

Модульное представление знаний помогает:

организовать четкую систему контроля с помощью компьютерного тестирова­ния, поскольку допускает промежуточный контроль (тестирование) каждого модуля, итоговый контроль по всем модулям и их взаимосвязям, а также эффектив­но использовать методику «черного ящика»;

осуществлять наполнение каждого модуля педагогическим содержанием;

выявить и учитывать семантические связи модулей и их отношения с другими предметными областями.

Проектирование модели знаний играет важную роль для образовательного процесса. От этого, в конечном счете, зависит обучающая среда: учитель с его квалификацией и опытом, средства и технологии обучения, а главное — контроль обучения.

Модульный принцип построения модели знаний позволяет использовать прин­цип исчерпывающего контроля — полный перебор всех тестовых заданий для заданной предметной области, что характерно для итоговых измерений уровня обученности.

Можно выделить два принципиальных способа контроля (тестирования) некоторой системы:

Метод «белого ящика» — принцип тестирования экспертной модели знаний;

Метод «черного ящика» — тестирование некоторой сложной системы по прин­ципу контроля входных и выходных данных (наиболее подходит к компьютерному тестированию).

Для упрощения дальнейшего изложения введем ряд определений и понятий.

Тестирование — процесс оценки соответствия личностной модели знаний ученика экспертной модели знаний. Главная цель тестирования — обнаружение несоответст­вия этих моделей (а не измерение уровня знаний), оценка уровня их несоответствия. Тестирование проводится с помощью специальных тестов, состоящих из заданного набора тестовых заданий.

Тестовое задание — это четкое и ясное задание по предметной области, требую­щее однозначного ответа или выполнения определенного алгоритма действий.

Тест — набор взаимосвязанных тестовых заданий, позволяющих оценить соответствие знаний ученика экспертной модели знаний предметной области.

Тестовое пространство — множество тестовых заданий по всем модулям экс­пертной модели знаний.

Класс эквивалентности — множество тестовых заданий, таких, что выполнение учеником одного из них гарантирует выполнение других.

Полный тест — подмножество тестового пространства, обеспечивающее объектив­ную оценку соответствия между личностной моделью и экспертной моделью знаний.

Эффективный тест — оптимальный по объему полный тест.

Самой сложной задачей эксперта по контролю является задача разработки тес­тов, которые позволяют максимально объективно оценить уровень соответствия или несоответствия личностной модели знаний ученика и экспертной модели.

Подбор тестовых заданий осуществляется экспертами-педагогами методологией «белого ящика», а их пригодность оценивают с помощью «черного ящика».

Компьютерные и информационные системы в образовании

Самый простой способ составления тестовых заданий — формирование вопросов к понятиям, составляющим узлы семантического графа (рис. 4), разработка упражнений, требующих для их выполнения знания свойств выбранного понятия. Более сложным этапом является разработка тестовых заданий, определяющих отношения между понятиями. Еще более глубокий уровень заданий связан с их добором, выявляющим связь понятий между отдельными модулями.

Множество тестовых заданий (тестовое пространство), вообще говоря, согласно принципу исчерпывающего тестирования, может быть бесконечным. Например, для исчерпывающего контроля знаний таблицы умножения целых чисел от 1 до 100 обходимо использовать 100×100 всех возможных комбинаций двух чисел. А для всех натуральных чисел тестовое пространство становится бесконечным.

Однако в каждом реальном случае существует конечное подмножество тестовых заданий, использование которых позволяет с большой вероятностной точностью оценить соответствие знаний ученика заданным критериям по экспертной модели знаний (полный тест).

Из полного теста можно выделить эффективный тест (оптимальный по объему набор тестовых заданий, гарантирующий оценку личностной модели ученика заданным критериям). Выбор эффективного теста зависит от удачного разбиения тестового пространства на классы эквивалентности, пограничные условия, создание тестов на покрытие путей и логических связей между понятиями и модулями.

В примере с таблицей умножения одним из классов эквивалентности может выступить множество заданий перемножения всех натуральных чисел на 1: 1*1, 1*2, *3 и т.д. Поэтому в тест достаточно включить всего лишь несколько тестовых зданий из этого класса эквивалентности.

В дальнейшем необходим тестовый эксперимент на группе учащихся, который позволит провести корректировку и доводку теста до вида эксплуатации (методика «черного ящика»).

Таким образом, построение компьютерных тестов можно осуществлять по следующим последовательным шагам:

формализация экспертной целевой модели знаний;

нисходящее (или снизу — вверх) проектирование тестового пространства;

формирование и наполнение тестовых заданий;

формирование полного компьютерного теста;

тестовый эксперимент;

выбор эффективного теста;

анализ, корректировка и доводка теста до вида эксплуатации.

Типы компьютерных тестов. В соответствии с моделью знаний выделим три класса компьютерных тестов на знания, умения и навыки. Отметим, что типы компьютерных тестовых заданий определяются способами однозначного распозна­вания ответных действий тестируемого.

Типы тестовых заданий по блоку «знания»:

вопросы альтернативные (требуют ответа да — нет);

вопросы с выбором (ответ из набора вариантов);

вопросы информативные на знание фактов (где, когда, сколько);

вопросы на знание фактов, имеющих формализованную структуру (в виде информационной модели или схемы знаний);

вопросы по темам, где имеются однозначные общепринятые знаковые модели: математические формулы, законы, предикатные представления, таб­лицы;

вопросы, ответы на которые можно контролировать по набору ключевых слов;

вопросы, ответы на которые можно распознавать каким-либо методом од­нозначно.

Типы тестовых заданий по блоку «навыки» (распознание деятельности: мани­пуляции с клавиатурой; по конечному результату):

задания на стандартные алгоритмы (альтернативные да — нет, выбор из на­бора вариантов);

выполнение действия.

3. Типы тестовых заданий по блоку «умения». Те же самые, что навыки, но ис­пользующие нестандартные алгоритмы и задачи предметной области при контроле времени их решения:

задания на нестандартные алгоритмы (альтернативные да — нет, выбор из набора вариантов);

выполнение действия.

Выбор типов тестов определяется:

особенностями инструментальных тестовых программ (тестовыми оболочками);

особенностями предметной области;

опытом и мастерством экспертов.

Инструментальные тестовые оболочки. Для создания тестов по предметной об­ласти разработаны и разрабатываются специальные инструментальные программы-оболочки, позволяющие создавать компьютерные тесты путем формирования базы данных из набора тестовых заданий.

Инструментальные программы, позволяющие разрабатывать компьютерные тесты, можно разделить на два класса: универсальные и специализированные. Универсальные программы содержат тестовую оболочку как составную часть, Среди них «Адонис» (Москва), «Linkway» (Microsoft), «Фея» (Томск), «Радуга» (Москва) и т.п. Специализированные тестовые оболочки предназначены лишь для формирования тестов. Это — «Аист» (Москва), «I_now» (Иркутск), «Тест» (Красноярск) и др.

Для того, чтобы разработать компьютерный вариант теста с помощью одной из названных выше программ, необходимо уяснить, какие формы тестовых заданий они допускают.

Как правило, компьютерные формы представления тестовых заданий могут вы­глядеть следующим образом.

Вопросы с фасетом. Задание вопроса, в котором меняются признаки.

Пример: Назовите столицу страны АНГЛИЯ : ? ___________________.

Вопросы с шаблоном ответа.

Пример: В каком году произошла Октябрьская революция? В ______ году.

Вопросы с набором ключевых слов (изображений, обозначений), из которых можно конструировать ответ.

Пример: Какие силы действуют на тело, движущееся по наклонной плоскости? (сила трения, сила упругости, сила тяжести, сила реакции опоры).

Закрытая форма вопроса: номер правильного ответа.
Пример: Какой климат в Красноярском крае?

Континентальный.

Субтропики.

Умеренный.

Резко-континентальный.

Задание на соответствие: несколько вопросов и несколько ответов.
Пример: а) Кто автор планетарной модели?

б) Кто автор закона тяготения?

в) Кто автор поэмы «Мцыри»?

а) М.Ю. Лермонтов

б) Э. Резерфорд

в) И. Ньютон

Конструирование ответа (шаблонный и бесшаблонный варианты): ответ формируется путем последовательного выбора элементов из инструментария по типу меню.

Пример: Чему равна производная функции Yў=Sin(x)+Cos(x)?

у’ = (Sin(х), Cos(х), Tg(х), +, -,/,*, Log(х), 1, 2, 3, 4, 5 и т.д.)

Задание на конструирование изображений: с помощью графического редактора, меню изображений (аналогично предыдущему примеру).

Задание на демонстрацию с движущимися объектами. Ответ — в виде действия тестируемого (определенный набор клавиш).

Пример: Клавиатурный тренажер на время.

Перечисленные формы компьютерного представления тестовых заданий не ис­черпывают их многообразия. Многое зависит от мастерства и изобретательности эксперта по тестированию. При создании тестов важно учитывать многие обстоя­тельства: личность тестируемого, вид контроля, методику использования тестов в учебном процессе и т. п.

Хорошим считается тест, если:

он восприимчив к угадыванию тестируемым;

он восприимчив к невнимательности и ошибочным действиям тестируемого;

он положительно влияет на тестируемого и педагога, который использует тест.

При этом тест используется обучаемым как:

обучение (тренажер, самоконтроль);

контроль.

Для учителя тест служит:

корректировке учебного процесса;

использованию как вспомогательного средства для контроля (текущего);

использованию как дидактического средства для обучения;

для дистанционного обучения.

3. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ КОМПЬЮТЕРНОГО ОБУЧЕНИЯ

Современные исследования в области применения компьютеров в обучении развиваются, в основном, в рамках нескольких основных направлений, которые можно обозначить следующим образом:

интеллектуальные обучающие системы;

учебные мультимедиа и гипермедиа;

учебные среды, микромиры и моделирование;

использование компьютерных сетей в образовании:

новые технологии для обучения конкретным дисциплинам.

Остановимся на некоторых из этих направлений подробнее.

Интеллектуальные обучающие системы. Наиболее перспективным направлением развития систем компьютерного обучения является технология искусственного интеллекта (ИИ). Системы, использующие методику ИИ, называют интеллектуальными обучающими системами (ИОС).

Система диагностики представляет стратегию решения задач студентом в виде одного из следующих стилей:

дефектный стиль (студент, зная материал, допускает одну или более концепту­альных ошибок);

стиль «вокруг да около» (студент пытается найти решение многими неверными путями, задает много не относящихся к делу вопросов);

рефлексивный стиль (когда студент знает материал, но решает задачу посте­пенно, иногда проходя через множество промежуточных этапов);

импульсивный стиль (когда студент спешит прийти к заключению без достаточных оснований);

• смешанный стиль — комбинация двух или более перечисленных выше стилей.

Основанные на знаниях модели обучаемых могут быть построены с использова­нием различных видов дифференциального анализа, когнитивной диагностики.

В современных интеллектуальных обучающих системах, в основном, использу­ются знания о качественных (количественных) аспектах процесса обучения. Однако, необходимо учитывать и мотивационную сторону обучения. Мотивационные аспекты обучения можно классифицировать в соответствии с такими явлениями, как соревновательность, заинтересованность, самоконтроль, уверенность и удовле­творение.

Обучающая система должна:

определять мотивационное состояние обучаемого;

реагировать с целью мотивации рассеянных, менее уверенных или недовольных учеников или поддержки уже мотивированных учеников.

Примеры мотивационной тактики:

если менее уверенный ученик правильно решает задачу, система может предложить ему подобную задачу для закрепления;

внимание рассеянных или неактивных обучаемых может быть привлечено неожиданными эффектами или вводными комментариями;

интерес может быть повышен головоломками, вопросами или знакомством с новыми темами.

Учебная мультимедиа и гипермедиа представляет собой развитие технологии программированного обучения, хотя упор делается не на адаптивность обучения его методическое обоснование, а на внешнюю иллюстративно-наглядную сторону, Современные графические и звуковые возможности компьютера, а также возмож­ность комплектования его в качестве управляющего устройства с системами учебного телевидения, обусловили появление средств гипер- и мультимедиа. Науч­ные исследования в данной области связаны с разработкой технологий создания учебных курсов большего размера на основе возможностей мульти- и гипермедиа. Под управлением компьютера система мультисред может производить в едином представлении объединение текста, графики, звуков, видео-образов и мультиплика­ции. Технология мультимедиа в последнее время широко применяется для создания электронных книг (и учебников).

Развитием идей мультимедиа являются технологии компьютерной виртуальной реальности. В этом случае с помощью специальных экранов, датчиков, шлемов, перчаток н т.п. полностью моделируется управление, например, самолетом, так что; у обучаемого возникает полная иллюзия того, что он находится в кабине самолета и им управляет.

Таковы основные направления исследований в области компьютерного обуче­ния и основные подходы в компьютерном обучении. Ситуация, сложившаяся в области компьютерного обучения, является парадоксальной: несмотря на активной в различных направлениях ведущиеся поиски, обилие результатов, зреет ощущение необходимости кардинальных изменений концепции обучения, глубинного измене подхода к компьютерному обучению. В первую очередь, требуется разработка адекватной теории компьютерного обучения, новых методов представлений знаний и моделирования процесса обучения и поведения обучаемого.

Компьютерное обучение остается очень интересной и перспективной областью исследований, привлекающей передовых ученых, педагогов и методистов всего мира. С внедрением компьютерного обучения стали меняться стили и устоявшиеся подходы к обучению, стала быстро меняться сама эта традиционная сфера человеческой деятельности. Трудно переоценить значение и влияние этих изменений на судьбы человеческой цивилизации в целом.

Заключение

Объектом приложений информационных технологий являются самым различные науки и области практической деятельности человека. Многообразные информационные технологии, функционирующие разных видах человеческой деятельности (управлении производственным процессом, проектировании, финансовых операциях и т.п.) имея общие черты, в тоже время отличаются между собой.

Применение информационных компьютерных технологий в системе образования в настоящее время приобретает массовый характер. Направлений использования компьютерной техники в образовании – масса: это и функция управления, и статистическая функция, а так же информационная, обучающая и контролирующая.

Но что нового дает компьютер в образовании? В своей контрольной работе я рассказала о собственном опыте используемых мною компьютерных информационных технологий, о видах и типах контролирующих и обучающих программ.

литература

Балыко Г. Г., Пугач В. И., Фишман Л. И. Управление школой и базы данных. Самара: СГПИ, 1992.

Берещанский Д.Г. Практическое программирование на dBase. М.: Финансы и статистика, 1989.

Герман О.В. Введение в теорию экспертных систем и обработку знаний. Минск: «Дизайн-ПРО», 1995.

Глушков В.М. Основы безбумажной информатики / Изд. 2-е. М.: Наука, 1987.

Каратыгин С., Тихонов А., Долголаптев В., Базы данных: простейшие средства обработки информации, электронные таблицы, системы управления базами данных. В 2-х томах. М.: АВР,1995.

Коновалова Н. В., Капралов Е. Г. Введение в ГИС. Петрозаводск: Петрозавод­ский госуниверситет, 1995.

Могилев А.В. и др. Информатика. Учебное пособие для студ. педвузов / Под ред. Е. К. Хеннера. М.: Академия, 1999

САПР. Системы автоматизированного проектирования / Под ред. И.П. Норенкова. Минск: Высшая школа, 1987.

Свириденко С.С. Современные информационные технологии. — М.: Радио и связь, 1989.

Советов Б. Я. АСУ. Введение в специальность. — М.: Высшая школа, 1989.

Советов Б. Я. Информационная технология. — М.: Высшая школа, 1992.

Фурунжиев Р. И., Гугля В. А. САПР, или как ЭВМ помогает конструктору. Минск: Высшая школа, 1987.

Журнал «Информатика и образование», с 1998 г.

Журнал «Педагогическая информатика», с 1998 г.

Реферат: ИТМ и ВТ. Машины 1 и 2 поколений

Наталья Дубова

Плачевное состояние советской вычислительной техники сегодня, как говорится, налицо. Окидывая беглым взглядом эту некогда славную империю, родину знаменитых БЭСМов, давшую миру столько выдающихся инженеров – специалистов в компьютерной области, видишь лишь дым пожарища. Все сгорело!..

Нет, где-то вроде еще теплится жизнь. Вот остатки НИЦЭВТ под флагом IBM, вот ИНЭУМ, тоже еще живой… И все же это погорельцы. Однако, как было ясно еще Грибоедову, и дым отечества нам сладок и приятен. Бросим еще один взгляд на родные пепелища. Если и не утешимся, то по крайней мере ответим на кое-какие вопросы. Например: была ли у нас альтернатива западному пути в компьютеростроении, как была она в космонавтике и оборонной промышленности? Или для нас неизбежным было копирование IBM, как в политике и экономике единственным выходом оказалась западная либерализация? А может быть либерализация 90-х годов стала неизбежной после всеобщего поворота к архитектуре IBM в конце 60-х годов?

Как бы то ни было, печальный итог вполне закономерен. Можно говорить о негибкости советской экономики вообще, о принципиальной для нее невозможности воспринимать и эффективно использовать достижения научно-технического прогресса. В сфере вычислительной техники все экономические пороки проявили себя раньше и ярче, чем в других отраслях советской промышленности. Возможно, потому, что именно здесь последние 50 лет идет наиболее интенсивное, захватывающее широкий круг людей научно-техническое развитие.

И тем не менее, кажется, все могло быть иначе. Не вызывает сомнения тот факт, что Советский Союз в 50-е – 60-е годы имел очень сильную научную школу, точнее, несколько школ разработки вычислительной техники. Первые модели электронных счетных машин появляются примерно в одно и то же время в США и Европе (Англия) и чуть позже в СССР. Идеи создания таких машин зарождаются в разных странах, можно сказать, параллельно.

Когда советские ученые начинали свои разработки, они знали, что на Западе ЭВМ уже существуют. Однако сведения были весьма скудными, и на данном этапе говорить о каком-либо копировании западных образцов нельзя. Идеи и разработки были совершенно оригинальными.

В конце 60-х годов в стране был накоплен достаточный опыт по производству ЭВМ. В этот момент делается решительный шаг от многообразия к унификации, от моделей с различными принципами организации к серии машин единой архитектуры разной производительности. В качестве образца такой единой серии выбирается архитектура мейнфреймов IBM 360. Этот поворотный момент в истории советской вычислительной техники трактуется по-разному, в том числе, как начало ее конца. Однако, как мы видим сегодня, при всем многообразии моделей, есть ряд определяющих архитектурных стандартов, которых придерживаются разработчики компьютеров во всем мире.

В пользу выбора архитектуры американских машин говорит также тот факт, что в нашей стране практически отсутствовала индустрия программного обеспечения. Воспроизведение архитектурных принципов западных систем автоматически давало нам в руки богатейшую библиотеку ПО.

Другое дело, что создание IBM- или DEC-подобных компьютеров происходило, по сути, без возможности легального доступа к первоисточникам. Можно только предположить, насколько плодотворным было бы открытое сотрудничество ученых двух стран. Однако тогда машины воспроизводились во многом на основании лишь примерных сведений об их прототипах, так что нашим разработчикам все же оставался большой простор для творчества. Создатели ЕС и СМ настаивают на том, что эти машины являются оригинальными разработками, ориентированными на отечественную промышленность.

Общение с ведущими специалистами советского компьютеростроения 70-х – 80-х годов позволяет сделать вывод, что одной из основных причин печального конца отечественного компьютеростроения была очень слабая элементная база. Уже в 80-е годы отстававание на уровне чипов было катастрофическим, и о создании конкурентоспособных ПК в стране не могло быть и речи. Опять же запрет на использование западной микроэлементной базы, который можно объяснить только политическими соображениями, не давал возможности производить вычислительную технику на современном уровне. Если бы такого запрета не было, вероятно, дела пошли бы иначе. Во всяком случае, опыт современных российских сборщиков позволяет так думать.

На мой взгляд, нашей главной бедой в этой области было отсутствие нормальной интеграции в мировой процесс развития вычислительной техники. Если бы работа шла в условиях сотрудничества на равных, то при нашем научном потенциале наверняка результаты были бы совсем иные.

А начиналось все, как уже говорилось, параллельно и независимо, в характерной для холодной войны обстановке глубочайшей секретности. В США главным заказчиком зарождающейся вычислительной техники было Министерство обороны. У нас в конце 40-х – начале 50-х годов появляются первые идеи, первые проекты и, наконец, первые цифровые вычислительные машины – совершенно оригинальные, не скопированные с западных образцов. Собственно, никаких образцов и быть не могло. Формируются основные научные школы, создававшие машины первого и второго поколений. Это прежде всего школа выдающегося ученого, основоположника ЦВМ в нашей стране, академика С.А.Лебедева. Это школа И.С. Брука, под руководством которого создавались малые и управляющие ЭВМ. Это Пензенская научная школа, которую возглавлял Б.И. Рамеев и которая до конца 60-х годов успешно занималась универсальной вычислительной техникой общего назначения (см. схему ). Безусловно, в одной статье невозможно дать полную картину развития советской вычислительной техники. За рамками нашего рассказа останется многое: деятельность выдающегося ученого В.М.Глушкова – блестящего теоретика и практика в деле разработки вычислительной техники, еще в 60-е годы выдвинувшего идею создания глобальной информационной инфраструктуры по управлению экономическими процессами; разработка ЭВМ для спецприменений, которой занимались Н.Я. Матюхин и М.А.Карцев, ученики И.С.Брука; компьютеростроение в Белоруссии и Армении, разработка нетрадиционных архитектур ЭВМ. Каждая из этих тем заслуживает отдельного разговора. Да мы и не стремились охватить все. Равно как и не можем гарантировать абсолютной объективности изложения, поскольку опирались в основном на субъективные воспоминания участников тех событий. Но, без сомнения, историю развития ЭВМ в своем отечестве надо знать. Надо знать, что она была, богатая событиями и выдающимися личностями. «И дым отечества нам сладок и приятен»ѕ

Школа Лебедева: высокопроизводительные ЭВМ

В первые послевоенные годы Сергей Александрович Лебедев был директором Института электротехники АН Украины и по совместительству руководил лабораторией Института точной механики и вычислительной техники АН СССР. В этих научных организациях и была начата разработка первых действующих ЭВМ. Нашим ученым было известно о создании в США машины ENIAC – первой в мире ЭВМ с электронными лампами в качестве элементной базы и автоматическим программным управлением. В 1948-49 годов в Англии появились вычислительные машины с хранимыми в памяти программами. Сведения о разработках на Западе поступали отрывочные, и, естественно, документация по первым ЭВМ была недоступна нашим специалистам.

Лебедев начал работу над своей машиной в конце 1948 года. Разработка велась под Киевом, в секретной лаборатории в местечке Феофания. Независимо от Джона фон Неймана Лебедев выдвинул, обосновал и реализовал в первой советской машине принципы построения ЭВМ с хранимой в памяти программой. Малая электронная счетная машина (МЭСМ) – так называлось детище Лебедева и сотрудников его лаборатории – занимала целое крыло двухэтажного здания и состояла из 6 тысяч электронных ламп. Ее проектирование, монтаж и отладка были выполнены в рекордно быстрый срок – за 2 года, силами всего лишь 12 научных сотрудников и 15 техников. Те, кто создавал первые вычислительные машины, были одержимы своей работой, и это вполне объяснимо. Несмотря на то, что МЭСМ по существу была лишь макетом действующей машины, она сразу нашла своих пользователей: к первой ЭВМ выстраивалась очередь киевских и московских математиков, задачи которых требовали использования быстродействующего вычислителя.

В своей первой машине Лебедев реализовал основополагающие принципы построения компьютеров, такие как:

наличие арифметических устройств, памяти, устройств ввода/вывода и управления;

кодирование и хранение программы в памяти, подобно числам;

двоичная система счисления для кодирования чисел и команд;

автоматическое выполнение вычислений на основе хранимой программы;

наличие как арифметических, так и логических операций;

иерархический принцип построения памяти;

использование численных методов для реализации вычислений.

После Малой электронной машины была создана и первая Большая – БЭСМ-1, над которой С.И. Лебедев работал уже в Москве, в ИТМ и ВТ АН СССР. В 1953 году, после сдачи новой ЭВМ в эксплуатацию, ее создатель стал действительным членом АН СССР и директором института, который был в то время средоточием научной мысли в области вычислительной техники.

Одновременно с ИТМ и ВТ и конкурируя с ним, разработкой ЭВМ занималось недавно сформированное СКБ-245 со своей ЭВМ «Стрела». Между этими двумя организациями шла борьба за ресурсы, причем промышленное СКБ-245, находившееся в ведомстве Министерства машиностроения и приборостроения, часто получало приоритет по отношению к академическому ИТМиВТ. Только на «Стрелу», в частности, были выделены потенциалоскопы для построения запоминающего устройства, а разработчикам БЭСМ пришлось довольствоваться памятью на ртутных трубках, что серьезно повлияло на первоначальную производительность машины.

БЭСМ и «Стрела» составили парк созданного в 1955 году Вычислительного центра АН СССР, на который сразу легла очень большая нагрузка. Потребность в сверхбыстрых (по тем временам) расчетах испытывали математики, ученые-термоядерщики, первые разработчики ракетной техники и многие другие. Когда в 1954 году оперативная память БЭСМ была укомплектована усовершенствованной элементной базой, быстродействие машины (до 8 тысяч операций в секунду) оказалось на уровне лучших американских ЭВМ и самым высоким в Европе. Доклад Лебедева о БЭСМ в 1956 году на конференции в западногерманском городе Дармштадте произвел настоящий фурор, поскольку малоизвестная советская машина оказалась лучшей европейской ЭВМ. В 1958 году БЭСМ, теперь уже БЭСМ-2, в которой память на потенциалоскопах была заменена ЗУ на ферритовых сердечниках и расширен набор команд, была подготовлена к серийному производству на одном из заводов в Казани. Так начиналась история промышленного выпуска ЭВМ в Советском Союзе.

МЭСМ, «Стрела» и первые машины серии БЭСМ – это вычислительная техника первого поколения. Элементная база первых вычислительных машин – электронные лампы – определяла их большие габариты, значительное энергопотребление, низкую надежность и, как следствие, небольшие объемы производства и узкий круг пользователей, главным образом, из мира науки. В таких машинах практически не было средств совмещения операций выполняемой программы и распараллеливания работы различных устройств; команды выполнялись одна за другой, АЛУ простаивало в процессе обмена данными с внешними устройствами, набор которых был очень ограниченным. Объем оперативной памяти БЭСМ-2, например, составлял 2048 39-разрядных слов, в качестве внешней памяти использовались магнитные барабаны и накопители на магнитной ленте.

Более производительной была следующая разработка Лебедева – ЭВМ М-20, серийный выпуск которой начался в 1959 году. Число 20 в названии означает быстродействие – 20 тысяч операций в секунду, объем оперативной памяти в два раза превышал ОП БЭСМ, предусматривалось также некоторое совмещение выполняемых команд. В то время это была одна из самых мощных машин в мире, и на ней решалось большинство важнейших теоретических и прикладных задач науки и техники.

Очень трудоемким и малоэффективным был процесс общения человека с машиной первого поколения. Как правило, сам разработчик, написавший программу в машинных кодах, вводил ее в память ЭВМ с помощью перфокарт и затем вручную управлял ее выполнением. Электронный монстр на определенное время отдавался в безраздельное пользование программисту, и от уровня его мастерства, способности быстро находить и исправлять ошибки и умения ориентироваться за пультом ЭВМ во многом зависела эффективность решения вычислительной задачи. Ориентация на ручное управление определяла отсутствие каких бы то ни было возможностей буферизации программ.

Надо отметить, что первые шаги к созданию основ системного программного обеспечения Лебедев сделал в машине М20,где были реализованы возможности написания программ в мнемокодах. И это значительно расширило круг специалистов, которые смогли воспользоваться преимуществами вычислительной техники.

Машины второго поколения. БЭСМ-6

В 1948 году американскими учеными был создан полупроводниковый транзистор, который стал использоваться в качестве элементной базы ЭВМ. Это изобретение позволило разработать машины значительно меньших габаритов и энергопотребления и гораздо более высокой производительности и надежности при меньшей стоимости. Для машин второго поколения тем более актуальной становилась задача автоматизации программирования, поскольку увеличивался разрыв между временем на разработку программ и непосредственно временем счета. Второй этап развития вычислительной техники конца 50-х – начала 60-х годов характеризуется созданием развитых языков программирования (Алгол, Фортран, Кобол) и освоением процесса автоматизации управления потоком задач с помощью самой ЭВМ, то есть разработкой операционных систем. Первые ОС автоматизировали работу пользователя по выполнению задания, а затем были созданы средства ввода нескольких заданий сразу (пакета заданий) и распределения между ними вычислительных ресурсов. Появился мультипрограммный режим обработки данных.

Если говорить в общих чертах о структурных изменениях машин второго поколения, то это, прежде всего, появление возможности совмещения операций ввода/вывода с вычислениями в центральном процессоре, увеличение объема оперативной и внешней памяти, использование алфавитно-цифровых устройств для ввода и вывода данных. «Открытый» режим использования машин первого поколения сменился «закрытым», при котором программист уже не допускался в машинный зал, а сдавал свою программу на алгоритмическом языке оператору ЭВМ, который и занимался ее дальнейшим пропуском на машине.

Компьютеры этого времени становились более доступными, расширялась область их применения и наряду с задачами вычислительными появлялись задачи, связанные с обработкой текстовой информации. Их решение стало возможным благодаря появлению команд, оперирующих символами. Тогда же, кстати, появился восьмиразрядный байт, байтовая струтктура ОП, более удобная для работы с текстами. Машины первого поколения имели гораздо большую разрядность, например, в БЭСМ-1 было 39 разрядов.

К концу 50-х годов советская электронная промышленность освоила и начала серийный выпуск транзисторов. Таким образом, появилась возможность создания ЭВМ на полупроводниковой элементной базе. Ярчайший представитель советских ЭВМ второго поколения – БЭСМ-6, вершина научного творчества С.А. Лебедева и его коллег. Рассказать об этой машине мы попросили чл.-кор. РАН Геннадия Георгиевича Рябова, директора ИТМиВТ, который много лет работал с Лебедевым и знает о легендарной БЭСМ-6 практически все. По его словам, при разработке этой машины с самого начала была задана высокая планка – приблизиться к производительности в миллион одноадресных операций в секунду. И это высочайшее на тот момент быстродействие было достигнуто.

Однако не только, и даже не столько высокой производительностью отличается эта машина. Многие принципы ее структурной организации были революционными для своего времени и, по существу, предвосхищали архитектурные особенности машин третьего поколения.

По целому ряду свойств это была необычная машина. Здесь было реализовано расслоение оперативной памяти на блоки, допускающие одновременную выборку информации, что позволяло резко повысить быстродействие обращений к системе памяти. Метод буферизации запросов к системе памяти вместе со специальными механизмами устройства управления давал возможность сгладить неравномерность поступления запросов к памяти и тем самым повысить эффективность ее использования. Еще одной структурной особенностью БЭСМ-6 является появление прообраза современной кэш-памяти – сверхоперативной, неадресуемой из программы памяти небольшого объема, в которой размещались часто используемые операнды и небольшие внутренние командные циклы. Применение таких быстрых регистров позволяло сократить число обращений к ОЗУ и существенно повысить общее быстродействие машины.

Перечисленные особенности структурной организации получили название «вододпроводной» структуры машины. По существу, впервые в советских ЭВМ было реализовано конвейерное асинхронное выполнение команд процессора. Кроме того, в БЭСМ-6 нашла воплощение идея виртуальной памяти – аппаратный способ преобразования математических (виртуальных) адресов в физические. Поддерживалась постраничная организация памяти и на этой основе – средства защиты информации, была создана развитая система прерываний, необходимая для эффективной реализации многозадачности и обращения к внешним устройствам.

Интересные архитектурные решения ЭВМ, как правило, имеют определенные излишества, которые требуют дополнительной аппаратуры. В то же время машина, предназначенная для серийного выпуска, должна быть достаточно рациональна в конструктивном отношении. В этой связи Г.Рябов подчеркнул, что С.А.Лебедев, генеральный конструктор БЭСМ-6, был действительно гениальным инженером: он сумел разработать во многих отношениях оригинальную архитектуру и в то же время отсечь все лишнее, все дополнительные компоненты, способные снизить надежность основной аппаратуры.

Заместителем С.А.Лебедева при разработке новой машины был Владимир Андреевич Мельников. Государственные испытания БЭСМ-6 завершились в 1967 году. А демонтаж последней машины этой марки произошел всего три-четыре года тому назад. По словам Г.Рябова, подобная ситуация уникальна – вряд ли в мире удастся найти другую модель, которая эксплуатировалась бы почти 25 лет. За все время существования БЭСМ-6 московским заводом САМ было выпущено 350 таких машин. Несмотря на отсутствие серийности производства в полном смысле этого слова – печатный монтаж находился в зачаточном состоянии, очень многие операции выполнялись вручную – роль этой системы для отечественной науки и народного хозяйства в целом трудно переоценить. На основе БЭСМ-6 создавались центры коллективного пользования, координационно-вычислительные системы телеобработки и т.д. Один пример: БЭСМ-6 успешно эксплуатировалась в центре управления полетами, в частности, при обработке информации по программе «Союз-Аполлон». География применения БЭСМ-6 тоже впечатляет: эта машина работала не только в обеих столицах, но и на Дальнем Востоке, в Новосибирске, Иркутске и многих других городах Советского Союза.

Будучи универсальной, а не управляющей машиной, БЭСМ-6, тем не менее, могла использоваться в системах управления реального времени за счет высокой скорости обработки данных, а также очень хорошего программного обеспечения. О матобеспечнии этой машины стоит сказать особо. При создании БЭСМ-6 впервые с успехом объединились как инженерные, так и математические научные силы. И именно начиная с БЭСМ-6 матобеспечение стало поставляться заводом-изготовителем как неотъемлемая часть системы. Институт прикладной математики АН СССР, Вычислительный центр Академии наук, Московский Государственный Университет сделали очень многое, чтобы достойно «одеть» новую машину. Созданная в Университете библиотека численных методов для БЭСМ-6 сама по себе представляла огромную ценность.

Структурные особенности БЭСМ-6, такие как постраничная организация памяти, защита, механизмы прерываний и поддержка режимов многозадачности, позволяли развернуть на ней полноценную операционную систему. Такая операционная система была разаработана в МГУ под руководством член-корреспондента АН СССР Льва Николаевича Королева.

Многопроцессорные вычислительные комплексы «Эльбрус»

В дальнейшем ИТМиВТ продолжил работы по созданию суперЭВМ, разработав семейство высокопроизводительных машин «Эльбрус». Этот проект был начат еще Лебедевым, а после его смерти работу и институт возглавил ученик и соратник ученого Всеволод Сергеевич Бурцев. В конце 60-х в стране были начаты работы по созданию единой серии ЭВМ общего назначения, о чем мы подробнее поговорим позже. Надо сказать, что С.А.Лебедеву предлагали возглавить этот масштабный проект, однако академик предпочел развивать линию вычислительных систем сверхвысокой производительности. Разработка таких «предельных» машин имела определенные отличия от создания универсальных ЭВМ, поскольку здесь предъявлялись максимальные требования и к архитектуре, и к элементной базе, и к конструкции вычислительной системы.

Говоря об «Эльбрусах», нам придется несколько забежать вперед, поскольку эти ЭВМ относятся даже не к третьему, а к четвертому поколению вычислительной техники. В работе над «Эльбрусами» и ряде предшествующих им разработок института во главу угла ставились вопросы эффективной реализации отказоустойчивости и безостановочной работы системы. Поэтому в них появляются такие особенности, как многопроцессорность и связанные с ней средства распараллеливания ветвей задачи.

Многопроцессорный вычислительный комплекс Эльбрус-1, выпущенный в 1979 году, включал 10 процессоров и базировался на схемах средней интеграции. В этой машине советские ученые опередили американцев, создав симмеричную многопроцессорную систему с общей памятью. По принципам построения система команд ЦП «Эльбрусов» близка системе команд машин компании Burroughs, считающейся нетрадиционной. Машина Эльбрус-1 обеспечивала быстродействие от 1,5 млн. до 10 млн. оп/с, а Эльбрус-2 – более 100 млн. оп/с.

Эльбрус-2, работа над которым была завершена в 1985 году, также представлял собой симметричный многопроцессосрный вычислительный комплекс из 10 суперскалярных процессоров на матричных полузаказных БИС, которые выпускались в Зеленограде. Серийное производство машин такой сложности потребовало срочного развертывания систем автоматизации проектирования ЭВМ, и эта задача была решена под руководством Г.Г.Рябова настолько успешно, что ее авторы были удостоены Государственной премии.

«Эльбрусы» вообще несли в себе ряд революционных новшеств. Суперскалярность процессорной обработки, симметричная многопроцессорная архитектура с общей памятью, реализация защищенного программирования с аппаратными типами данных – все эти возможности появились в отечественных машинах раньше, чем на западе. Г.Г.Рябов особо выделил создание единой операционной системы для многопроцессорных комплексов, которым руководил Борис Арташесович Бабаян, в свое время отвечавший за разработку системного программного обеспечения БЭСМ-6. Одной из важнейших задач этой ОС было управление параллельно выполняющимися процессами и их синхронизация.

Наконец, функционирование столь масштабных систем требовало особого внимания к вопросам сопровождения и ремонта, замены элементов, обеспечения нон-стопности и помехоустойчивости ЭВМ, поиска эффективных решений проблемы теплоотвода и т.д.

«Эльбрусы» были мощными счетными машинами, потребность в которых испытывали многие научные организации. Но основным заказчиком этих комплексов был ВПК. Машины работали в целом ряде важных систем, связанных с обработкой радиолокационной информации, на них считали в номерных Арзамасе и Челябинске, ими комплектовалась обработка данных в центре управления полетами. На некоторых крупных объектах «Эльбрусы» функционируют и по сей день.

Интересно, что в рамках программы «Эльбрус» в конце 80-х годов была создана микроэлектронная копия БЭСМ-6 – суперЭВМ «ЭльбрусБ» (руководитель работы – М.В.Тяпкин), на которой можно было работать в системе команд БЭСМ-6. Этих машин было выпущено немного, не более десятка экземпляров, из них четыре стояли в вычислительном центре МГУ. Благодаря им эстафетная палочка богатейшего матобеспечения БЭСМ6 была передана в 80–90-е годы.

Работа над последней машиной семейства, Эльбрус-3, с быстродействием до 1 млрд. оп/с и 16 процессорами, была закончена в 1991 году. Однако на существовавшей в тот момент элементной базе система получилась чересчур громоздкой. Кроме того, как отмечает Г.Г.Рябов, в это время развитие рабочих станций и появление возможностей строить комплексы на их основе позволяли сделать вывод, что наращивание мощности за счет более простых структур во многих отношениях может оказаться экономически эффективнее.

По понятным причинам ИТМиВТ сейчас переживает не лучшие времена. Часть специалистов во главе с чл.-кор. РАН Б.А.Бабаяном в начале 90-х годов выделилась из института и создала Московский Центр SPARC-технологий. Б.А.Бабаян был основным идеологом архитектуры комплексов «Эльбрус». И в 90-е годы главными направлениями деятельности его коллектива, который работает в тесном сотрудничестве с рядом западных компаний, и прежде всего Sun Microsystems, являются разработка современных микропроцессорных архитектур и создание сверхоптимального компилятора для эффективного использования программного параллелизма. В конце 1998 года правопреемник Центра SPARC-технологий, компания МЦСТ, и созданнная в 1994 году также выходцами из ИТМиВТ компания Эльбрус-2000, объединились в Группу Эльбрус, которая продолжит работы в сфере современных компьютерных технологий и системной интеграции на основе рабочих станций и серверов Sun.

В самом ИТМиВТ ведутся работы по более узким специализациям. Директор института убежден, что на современном этапе использование полноразрядных микропроцессорных архитектур Intel или других компаний, которые находятся на самом пике своего развития, будет дополняться специализированным обрамлением – полузаказными БИС или программируемыми логическими матрицами. По мнению Г.Г.Рябова, интеллектуальный потенциал института необходимо использовать именно в этом направлении. Опыт быстрой и гибкой разработки специализированной логики накоплен специалистами ИТМиВТ еще при создании «Эльбрусов». Г.Г.Рябов считает, что хотя институт не может конкурировать с ведущими мировыми производителями универсальных чипов, разработка логических структур специализированных процессоров для определенных задач – как раз та ниша, которую он способен занять в международной компьютерной кооперации. Во всяком случае, в нашей стране ИТМиВТ уже имеет ряд таких заказов.

В следующем очерке речь пойдет о научных школах И.С.Брука и Б.И. Рамеева.

Воспоминания Дональда Кнута об Андрее Ершове

ИТМ и ВТ. Машины 1 и 2 поколений

Андрей Ершов на конференции Algorуthms in Modern Mathematics and Computer Science, СССР, Ургенч, 1979 год

Редакторы попросили меня записать некоторые из моих личных воспоминаний об Андрее Ершове. Хотя мы с Андреем жили на разных концах Земли и нас разделяло почти 12 часовых поясов, его жизнь оказала на мою значительное положительное влияние.

Это началось еще когда я был студентом последнего курса института Case Institute of Technology. Тогда только появилась книга Андрея «Программирование для БЭСМ», и мы, группа студентов, смогли убедить преподавателя русского языка включить ее в курс в качестве одного из двух сборников текстов для изучения научной лексики. Для нас это был замечательный опыт работы, поскольку многие технические компьютерные термины нельзя было найти в наших словарях, и даже преподаватель некоторые из них раньше вообще не слышал! (Выполненный Недлером перевод на английский язык тогда еще не был издан.) Мы почувствовали, что видим «настоящий» русский язык в том виде, в каком он действительно используется в науке; книга произвела на нас намного более сильное впечатление, чем второй текст, в котором говорилось о спутниках и исследовании космоса, но на очень примитивном уровне.

Эта книга не только помогла мне лучше освоить русский язык; из нее я узнал интересные алгоритмы оптимизации компилятора. На самом деле ранняя работа Андрея, которая послужила толчком к созданию этой важной области компьютерной науки, до сих пор вызывает интерес. Его метод изложения материала также оказался весьма значимым: блок-схемы, представленные впервые в его книге, я впоследствии использовал для иллюстрации процесса выполнения программы в своей статье Computer-drawn flow charts («Блок-схемы, построенные компьютером»), изданной в Communications of the ACM, сентябрь 1963, стр. 555-563) и последующей серии книг «Искусство программирования».

Первая личная встреча с Андреем произошла на конференции рабочей группы IFIP, где готовился преемник языку Algol-60. К тому времени я узнал, что Андрей независимо от Джина Амдала изобрел хеширование с линейным числом испытаний — важный алгоритм, изучение которого стало поворотным моментом моей жизни, поскольку привело меня в область алгоритмического анализа. (См. сноску на стр. 529 в моей книге Sorting and Searching («Сортировка и поиск»); в русском переводе эта сноска находится на стр. 628). Я был наслышан о новых методах, входящих в состав проекта языка Alpha, который вел Андрей. Поэтому я был крайне рад возможности встретиться с ним лично, тем более что, как выяснилось, он свободно владеет английским языком. Мы проговорили около двух часов о компиляторах и языках, пока он копировал на ксероксе многочисленные документы для этой конференции.

Впоследствии мы смогли чаще с ним видеться, поскольку он регулярно приезжал на встречи с Джоном Маккарти в Стэнфордский университет. Один из таких визитов стал первопричиной, пожалуй, самого памятного для меня события — моего

участия в конференции Algorуthms in Modern Mathematics and Computer Science («Алгоритмы в современной математике и компьютерной науке»), состоявшейся в СССР в Ургенче в 1979 году. Эта конференция — паломничество ученых к святым местам, к месту рождения самого понятия «алгоритм» — для меня оказалась мечтой, ставшей явью. Хотя мы с Андреем официально числились сопредседателями конференции, на самом деле Андрей взял на себя 99% работы, в то время как я мог отдыхать и наслаждаться происходящим, узнавая множество важного от людей, с которыми здесь встречался. Такое бывает раз в жизни, и я надеюсь, что многие ученые, работающие в области компьютерных наук, смогут поучаствовать в аналогичной встрече, если кто-то вдохновится примером Андрея. За эту неделю я узнал его намного лучше и был особенно поражен тем, насколько блестяще он справлялся со всеми многочисленными ролями: руководителя конференции, организатора, философа, оратора, переводчика и редактора.

У меня есть немало других воспоминаний, в том числе и о замечательном случае, когда мы с женой встретили Андрея на вечере американской кадрили и он исполнял Virginia Reel и «до-си-до», но того, что уже сказано, вполне достаточно, чтобы понять, насколько важную роль в моей жизни сыграл Андрей.

Во время его последнего визита в Стэнфорд я узнал о громадной работе, которую он вел в последние годы жизни, о революционных изменениях в преподавании компьютерных наук миллионам студентов, о чем с восторгом говорили во всем мире. Мы все скорбим о том, что жизни Андрея было предначертано закончиться так скоро, мы восторгаемся тем многим, что удалось ему совершить, и знаем, что плоды его жизни станут источником знаний для следующих поколений ученых всего мира, работающих в области компьютерных наук.

Редакция «Открытых систем» благодарит С. В. Клименко за помощь в подготовке к публикации воспоминаний Дональда Кнута

Из плеяды первых отечественных программистов

Гелий Рузайкин

ИТМ и ВТ. Машины 1 и 2 поколений

Андрей Петрович Ершов родился в Москве в 1931 г. Окончил механико-математический факультет Московского Государственного Университета в 1954 г. по специальности вычислительная математика, является учеником Алексея Андреевича Ляпунова. Будучи студентом четвертого курса прослушал цикл лекций «Принципы программирования», прочитанный Ляпуновым, и во многом определивший выбор программирования в качестве жизненного пути. В то же самое время Андрей Петрович начал работать в ИТМиВТ АН СССР, участвуя в подготовке приемных испытаний машины БЭСМ. Им была разработана в качестве тестовой задачи программа обращения матрицы.

На втором году учебы в аспирантуре приступил к организации отдела теории программирования в ВЦ АН СССР. Выполненные им исследования по созданию программирующей программы для БЭСМ были опубликованы в 1958 г. Их результаты составили первую в мире монографию по автоматизации программирования.

Наряду с научной деятельностью Ершов с первых же шагов занятий программированием участвовал в процессе преподавания: еще студентом по просьбе С.А. Лебедева читал лекции по программированию для разработчиков БЭСМ, а в 1957 г. впервые с его участием были организованы занятия со студентами на мехмате.

По приглашению академика С.Л. Соболева в 1960 г. Ершов начинает работать заведующим лаборатории в Сибирском отделении АН СССР. В дальнейшем переходит на работу в созданный ВЦ, СО АН СССР, с которым и связана его научно-педагогическая работа. Основные направления его деятельности связаны с вопросами автоматизации программирования и проблемами теоретического программирования, объектами которого служат математические абстракции программ. Его перу принадлежат многие статьи в отечественных и зарубежных научных изданиях и ряд книг.

В 1970 г. был избран членом-корреспондентом, а в 1984 г. академиком АН СССР. Зарубежные коллеги удостоили его чести и избрали членом ACM (1965 г.) и почетным членом Британского общества по вычислительной технике (1974 г.).

Андрей Петрович принимал активное участие в научной жизни в стране и за рубежом, его часто можно было видеть среди организаторов и выступающих на семинарах, симпозиумах и других мероприятиях. Его доклады вызывали неизменный интерес и нередко служили поводом для широких обсуждений. Так на Второй всесоюзной конференции по программированию в 1970 г., проходившей в Академгородке в Новосибирске, он убежденно отстаивал тезис, что программа наконец стала товаром, и это требует соответствующего отношения со стороны государства как к продукту, так и к его творцу — программисту.

Андрей Петрович Ершов был избран вице-президентом конгресса IFIP, членом редакционных коллегий многих научных изданий и Председателем Научного совета по комплексной проблеме «Кибернетика» АН СССР.

Курсовая работа: Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Міністерство освіти і науки України

Полтавський державний технічний університет імені Юрія Кондратюка

Курсовий проект з дисципліни:

Системи керування електроприводами

Тема:

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Зміст

Вступ

Вихідні дані

Синтез системи керування методом циклограм

Опис роботи системи

Розрахунок та побудова механічних характеристик двохшвидкісного асинхронного двигуна

Розрахунок та вибір елементів схеми

Заключення

Література

Вступ

Електропривод представляє собою електромагнітну систему перетворення електричної енергії в механічну. Керування електроприводом – це організація процесу перетворення енергії, що гарантує в статичних і динамічних режимах роботи потрібні режими роботи технологічних механізмів.

Керування електроприводом ручне, якщо воно виконується за допомогою простих комутаційних пристроїв, на які безпосередньо діє оператор.

Автоматичне керування виконується без безпосередньої участі оператора, який в даному випадку може виконати команду “ПУСК” системи керування СК.

Під терміном СКЕП розуміють сукупність взаємопов’язаних електротехнічних елементів, які формують і виконують дію на двигун з метою керування рухом робочого органу РО у відповідності до вимог технологічного процесу.

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Синтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установки

Синтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установки

Синтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установки

Синтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установкиПФ ВП Д М

ЗП РП КЛ РО

Мал. — 1 Структурна схема СКЕП

На малюнку 1 представлена структурна схема СКЕП де:

ПФ – пристрій формування сигналів керування

ВП – виконавчий пристрій

РП – регулюючий пристрій

Д – електричний двигун

М – механізм технологічний

КЛ – кінематичний ланцюг

РО – робочий орган

Функції які виконує СКЕП:

функція пуску, гальмування та реверсування двигуна. Застосовується в металообробній та металургійній промисловості.

Автоматичне задання та підтримка швидкості обертання двигуна. Застосовується в металорізальних верстатах.

Слідкування за сигналами що входять в систему. Застосовується в копіювальних та фотокопіювальних верстатах, прокатних станах.

Автоматичне керування механізмами та комплексами механізмів по заданій програмі з вибором оптимального варіанту. Застосовується у верстатах з ЧПК, автоматичних лініях з виробництва точних приладів.

Основні вимоги до СКЕП:

простота керування.

мінімальна кількість машин, апаратів, пристроїв, що входять до СКЕП.

простота та однотипність машин, апаратів, приборів і пристроїв.

мінімальна кількість елементів що входять до системи.

застосування найбільш надійних машин, апаратів, пристроїв.

гнучкість системи та зручність експлуатації. Чим більше система перелаштовується на інший вид керування тим вона більш гнучка.

контроль за справністю системи, та зручність знаходження поломок.

зручність монтажу зумовлює використання окремих вузлів СКЕП у вигляді блоків.

мінімальні габарити системи.

Вихідні дані:

Гальмування динамічне за принципом часу.

Пуск за принципом струму.

Цикл №1

де — переміщення на підвищеній швидкості wп ;

— переміщення на робочій швидкості wр;

— п’ятисекундна пауза;

Час одного циклу – 50 с.

Кількість циклів – 16

Співвідношення wп/ wр=3

Двигун асинхронний двохшвидкісний з короткозамкнутим ротором.

Синтез системи керування методом циклограм

У синтезі виділяють дві основні частини:

абстрактний синтез – перехід від заданої технологічної програми роботи виробничого механізму до формалізованого алгоритму керування механізмів;

структурний синтез – перехід від формалізованого алгоритму керування до схеми керування;

Стосовно до схеми керування багато позиційного електроприводу задача синтезу характеризується відносно невисокою розмінністю і для її вирішення застосовується простий метод циклограм. У заданому методі кінцевим алгоритмом керування є структурні формули, визначення яких виконується через циклограму.

Теоретичне описання циклу

Заданий цикл переміщення зображений на кресленні формату А2. Виконавчий орган електроприводу повинен працювати згідно нього. Перед складанням циклограми теоретично обґрунтуємо роботу виконавчого органу по заданому циклу.

У початковій точці А двигун повинен включитися в мережу і перший етап переміщення виконувати на підвищеній швидкості. Потім, дійшовши до точки В двигун повинен зупинитись (відключитися від мережі). Це досягається за допомогою кінцевих вимикачів. Після відключення двигуна від мережі має включитися гальмування. Далі вмикається пауза. Після витримки паузи двигун вмикається в мережу на робочу швидкість. При досягненні точки С, що відповідає кінцевому вимикачеві, двигун відключається від мережі, гальмується і відбувається реверс на підвищену швидкість. Двигун працює на підвищеній швидкості доки робочий орган не досягне точки А. Після цього двигун відключається від мережі, гальмується, іде витримка паузи. Далі цикл повторюється (по завданню 16 разів). Отже виконавчий орган має відпрацювати 16 циклів, після чого двигун відключиться від мережі.

Побудова циклограми

Циклограма – це графічне зображення стану змінних у вигляді горизонтальної прямої станів. Де:

Хі – незалежна зовнішня змінна;

Yі – залежна зовнішня змінна;

qі – внутрішня залежна змінна;

Напрям дії одної змінної (вхідної) на іншу (вихідну) зображується у вигляді вертикальних прямих зі стрілками. Ці дії викликають зміну стану вихідної змінної. Змінні, до яких на циклограмі не підводяться прямі дії приймаються за незалежні змінні, якими є вхідні величини Х, інші змінні вважаються залежними внутрішніми q та зовнішніми вихідними Y. Інтервал часу на якому стан всіх змінних лишається незмінним називається тактом.

Приймаємо вхідні та вихідні змінні.

Хо – сигнал ключа на початок або кінець руху;

Х1 – сигнал кінцевого вимикача SQ1 встановленого в т. А

Х2 – сигнал кінцевого вимикача SQ2 встановленого в т. В

Х3 – сигнал кінцевого вимикача SQ3 встановленого в т. С

Y1 – сигнал руху робочого органу від т. А до т. В

Y2 – сигнал руху робочого органу від т. В до т. С

Y3 – сигнал руху робочого органу від т. С до т. А

Для вибраних змінних у відповідності з описом роботи двигуна будуємо циклограму.

Складання структурних рівнянь

Умовами виключення змінних Y1, Y2 та Y3 є відповідно:

S”(Y1)=X2; S”(Y2)=X3; S”(Y3)=X1 1.1

Умовою включення для Y2 є допоміжна змінна q2, тобто

S’(Y2)=q2(tb) 1.2

В якості умови включення і умови відключення для q2 вибираємо змінну Х2

S’(q1)=X2; S”(q2)=X2 1.3

Аналогічно для другого періоду включення змінної Y1 приймаємо

S’(Y1(2))=q1; S’(q1)=X1; S”(q1)=X1 1.4

Умовою включення змінної Y3 є:

S’(Y3)=X3

Так як за технічним завданням двигун може бути зупинений оператором у будь-якому місці технологічного циклу, і в будь-який момент часу, то сигнал Хо повинен бути умовою відключення всіх наступних періодів включення, тобто

S”(Y1(2))=X2X0; S”(Y2)=X3Xo; S”(Y3)=X1Xo 1.5

За побудованою циклограмою складаємо структурні формули. Для першого і другого періодів включення змінної Y1 маємо:

Y1(1)=q1 X2X0 1.6

Y1(2)=(q1+Y1) X2X0

q1=X1(+tп)

Y1= Y1(1)+ Y1(2)=(q1+Y1) X2X0

Для періодів включення змінних Y2 та Y3 аналогічно отримаємо

Y2= (q2+Y2) X3X0

Y3= (Х3+Y3) X1X0 1.7

Якщо робочий орган зупинений оператором сигналом Хо між точками А і В, В і С, С і А, то подальша подача сигналу Хо=1 не приведе до включення двигуна, так як сигнали q1 та q2 рівні нулю. Для поновлення руху до умов включення добавимо додаткові сигнали Х4 та Х5 кнопок керування SB.

S’(Y1)=q1+X4; S’(Y2)=q2+X5; S’(Y3)=X3+X5 1.8

Щоб запобігти одночасному включенню контакторів застосуємо блокування – доповнюємо умови відключення змінних Y1,Y2,Y3 перехресними інверсними сигналами Y1,Y2,Y3.

S”(Y1)=X2X0Y2Y3

S”(Y2)=X3X0Y3Y1 1.9

S”(Y3)=X1X0Y1Y2

В кінцевому випадку структурні рівняння мають вигляд

Y1=(q1+Y1+X4) X2X0Y2Y3 1.10

Y2=(q2+Y2+X5) X3X0Y3Y1 1.11

Y3=(X3+Y3+X5) X1X0Y1Y2 1.12

q1=X1(+tп)

q2=X1(+tв)

q1 – додаткова змінна, сигнал реле часу, що забезпечує витримку часу tп=5 с.

q2 – додаткова змінна, сигнал реле часу, що забезпечує витримку часу tв=5 с.

взявши за основу наведені вище структурні формули, які побудовані за циклограмою, складаємо схему керування асинхронним двох швидкісним двигуном. При спрощенні і удосконаленні схеми можливі деякі розбіжності зі структурними формулами.

2. Опис роботи схеми

Силова схема складається з трифазного асинхронного двохшвидкісного асинхронного двигуна з коротко замкнутим ротором, потужністю 4 кВт. Виходячи з технічного завдання вибираємо двигун марки Т-52/6-2 з такими параметрами:

Таблица 1 — Склад силової частини схеми

n об/хв

Р

кВт

h

%

cosj

Іпуск

Синтез системи керування електроприводом технологічної установкиІном

Мпоч

Синтез системи керування електроприводом технологічної установкиМном

Мmax

Синтез системи керування електроприводом технологічної установкиМном

GD2

З’єднання фаз
940

4.5

81

0.79

4.5

1.5

2.1

0.28

D
2800

5.5

78

0.93

5.0

2.0

2.3

0.28

D

До схеми входить рубильник QF1, максимально струмовий, це забезпечує захист двигуна від скачків струму. У силову схему входять контакти контакторів КМ2 та КМ3, які забезпечують роботу двигуна на підвищеній та робочій швидкостях відповідно. Також входять контакти проти включення КМ6, які виконують реверс двигуна на підвищеній швидкості. Також до силової схеми входять контакти контактора КМ1, КМ7, КМ8 які спрацьовують у момент пуску двигуна, струмообмежуючі резистори R1, R2, R 3, R5, R6, R7, R8, R9.

До силової схеми можна віднести схему динамічного гальмування, яке відбувається подачею постійної напруги на обмотку статора двигуна. Схема динамічного гальмування складається з контактів контакторів КМ4 та КМ5, які забезпечують гальмування на підвищеній та робочій швидкостях. Також до схеми динамічного гальмування входить трансформатор TV1 та діодний міст VC1. вони використовуються для зниження та випрямлення напруги.

Принцип роботи схеми керування

З силової схеми подається напруга величиною 380В. на знижувальний трансформатор TV2. Потім на випрямляч VC2. Схема керування та VC2 живиться постійним струмом. У схемі застосовується максимально – струмовий захист у вигляді запобіжників FU2, FU1.

При замиканні QF1 запитується котушка реле КТ6 і замикає свій контакт КТ6. КТ6 розпочинає підрахунок часу, на протязі якого відбудеться 16 циклів роботи механізму і після цього контакт відключиться і розімкне ланцюг керування.

При замиканні контакту КТ6 робочий орган механізму знаходиться в т. А, в місці знаходження кінцевого вимикача SQ1, який в цей момент часу замкнутий, в результаті чого запитується котушка контактора КМ1 і він замикає свої контакти в ланцюгові контактора КМ2 та ставить себе на саможивлення. Розпочинається пуск двигуна по принципу струму. Коли пусковий струм досягне номінального значення спрацює КА1 і замкне контакт в ланцюзі КМ2. КМ2 запитується і розмикає контакт в ланцюгові КМ1. В результаті цього відключаються додаткові опори і двигун працює на підвищеній швидкості.

При підході РО до т. В спрацює кінцевий вимикач SQ2, який розімкне ланцюг контактора КМ2 і реле часу КТ1 та КТ3 розпочнуть відлік часу. Замикаючий контакт КТ1, та розмикаючий контакт КМ2 замикаються в ланцюгові КМ4 і розпочинається динамічне гальмування. Після витримки часу КТ1 розмикається і гальмування припиняється. Реле КТ3 витримує паузу 5 секунд і відключається замикаючий свій контакт. Запитується реле КТ7 і замикає свої контакти в ланцюгові КМ3. Розпочинається пуск двигуна по принципу струму. Коли пусковий струм досягне номінального значення спрацює КА3 і замкне контакт в ланцюзі КМ3. КМ3 запитується і розмикає контакт в ланцюгові КМ7. В результаті цього відключаються додаткові опори і двигун працює на робочій швидкості. Робочий орган рухається з т. В до т. С.

РО підходить до т. С, спрацьовує кінцевий вимикач SQ3. Він розмикає ланцюг КМ3, відключає двигун від мережі. В результаті цього спрацьовує реле КТ4 замикаючи контакти в ланцюгах КМ4, та КМ5 вмикаючи динамічне гальмування на робочій швидкості. Після витримки часу КТ4 розмикається, гальмування припиняється. Також SQ3 замикається в ланцюгові КМ8. Розпочинається реверс. Іде пуск двигуна по принципу струму. Коли пусковий струм досягне номінального значення спрацює КА2 і замкне контакт в ланцюзі КМ6. КМ6 запитується і розмикає контакт в ланцюгові КМ8. В результаті цього відключаються додаткові опори і двигун працює на підвищеній швидкості. Робочий орган рухається з т. С до т. А.

Коли РО досягає т. А спрацьовує SQ1. Він замикає свій контакт в ланцюгові КМ1, та розмикає в ланцюгові КМ6. В результаті розмикання ланцюга КМ6 спрацьовують реле часу КТ2, та КТ5. КТ5 замикається в ланцюгові КМ4 – відбувається динамічне гальмування, а реле КТ2 відраховує паузу 5 секунд і цикл розпочинається заново.

Розрахунок та побудова механічних характеристик двох швидкісного асинхронного двигуна

Швидкість ідеального холостого ходу розраховується за формулою

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 3.1

де fном – частота мережі

р – кількість полюсів.

Спочатку вестимемо розрахунок для швидкості 1000 об/хв., а потім для 3000 об/хв.

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Номінальний момент розраховується за формулою

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 3.2

де Рном – номінальна потужність двигуна;

wном – швидкість обертання валу двигуна;

Тоді

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Номінальне ковзання

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 3.3

після підстановки

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Критичний момент

Мк=lм.Мном 3.4

Мкр=2.1. 45.74=96 Нм

Мкп=2.3. 18.77=43.2 Нм

Критичне ковзання асинхронного двигуна

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 3.5

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Момент на валу двигуна

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 3.6

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки; Синтез системи керування електроприводом технологічної установки;

Щоб розрахувати моменти, задамося що S буде приймати значення від 0 до 1. Розрахунки наведені в таблиці.

Таблиця — Розрахунки

S

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1
Мр

0

70.2

95.1

92.7

83

72.9

64.17

57

50.9

46

42
Мп

0

28.94

41.75

42.76

39.47

35.36

31.52

28.2

25.39

23.03

21.04

Характеристики побудовані за цими даними представлені в додатку.

Розрахунок та вибір елементів схеми

Розрахунок опору для обмеження пускових струмів

Як відомо потужність 3-фазного ланцюга

Р = 3Uф. Іф. cosj 4.1

де Uф – фазна напруга, 220В.

Іф – фазний струм, А.

Так як Іл=Синтез системи керування електроприводом технологічної установкиІф, Uл= Uф, а обмотки двигуна з’єднані трикутником, то:

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Номінальний струм

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Розрахуємо пусковий фазний струм:

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 4.2

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Номінальний струм в обмотці двигуна

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 4.3

Розрахуємо коефіцієнт зниження напруги з урахуванням того, що допустиме значення пускового моменту приймаємо рівним 50%, а Мп=1.2Мн.

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 4.4

Коефіцієнт збільшення струму при пуску:

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 4.5

Розраховуємо повний опір двигуна

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 4.6

Повні втрати у відсотковому вираженні

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 4.7

Усереднені дані змінних втрат

DРпер=DРмех+DРст=3.8+4.0=7.8

Коефіцієнт який визначає відношення змінних втрат до повних

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 4.8

Величину cosjк рекомендовано розраховувати як середньоарифметичне

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

де

Синтез системи керування електроприводом технологічної установкиСинтез системи керування електроприводом технологічної установки

тоді

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

З урахуванням вище сказаного активний опір

rk = zk. cosjk=3.48. 0.4=1.39 Ом 4.10

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 4.11

повний опір

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 4.12

Тоді за теоремою Піфагора

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

rB= r-rk=4.35-1.39=2.95 Ом 4.13

Згідно з [1] для опору в ланцюг якоря підбираємо ящик ЯС110/1. Кількість ярусів даного опору рівна 1. Загальний опір ящиків 2.1-5.6 Ом.

Опори ящиків не стандартизуються а використовуються по даним замовника.

Ящики опорів ЯС110 виконуються захищеними від попадання пилу, вологи і від дотику до струмоведучих частин.

Вибір елементів силової частини схеми

Спочатку виберемо автоматичний вимикач QF1. Він застосовується з максимально – струмовими розчеплювачами. Струм вимикача для двигуна з коротко замкнутим ротором розраховується за формулою:

ІустQF=(1.2-1.3)І н 4.14

ІустQF=1.3. 19.9=25.87 А

Згідно [1] вибираємо автоматичний вимикач А3124: Іуст=30А; число полюсів n=3. ГОСТ 3241-82.

Максимально струмові реле вибираємо виходячи з умови:

Ір > 2.5. Ін 4.15

Ір=2.5. 19.9»50 А.

Вибираємо згідно [5] реле РЭ570: Ісп=50 А. Реле з ручним поверненням, номінальний струм протікання через контакти Інк=10А, напруга Uнк=48В. ГОСТ 8250-71.

Двигун вибраний у пункті 2.1.

Виберемо складові системи динамічного гальмування.

Для здійснення динамічного гальмування на дві обмотки статора подається постійна напруга U=127В. Виходячи з цього виберемо трансформатор TV1-0С0-7.5 з такими параметрами:

потужність Рн=7.5 кВт

напруга на первинній обмотці UВН=380В.

напруга на вторинній обмотці UНН=127В.

Технічні вимоги які повинен задовольнити трансформатор описані в ГОСТ 74.321-84.

В якості випрямляча виберемо блок випрямлення, який складається з діодного мосту. Згідно [6] нас задовольнить діодний блок КЦ 402Д, який має параметри:

зворотна напруга Uзв=200В.

номінальний струм Іпр.н=15А.

Виконання та технічні вимоги наведені в ГОСТ 25529-82.

Мінімально струмове реле КА вибираємо із умови, що воно спрацює тоді, коли значення струму двигуна досягне номінального.

Дані реле РЭ830:

напруга живлення котушки Uж=380В.

струм спрацювання Іспр=25А.

потужність котушки Р=16Вт.

кількість розмикаючи контактів nр.к.=1

Реле виконано згідно ГОСТ 8250-71.

Вибір елементів схеми керування

Схему керування будемо живити постійним струмом, напругою 48В., через понижуючий трансформатор, та випрямляючий діодний міст.

Згідно вище сказаному нас задовольняє трансформатор ОСО-0.25 з такими параметрами:

напруга первинної обмотки Uвн=380В.

напруга вторинної обмотки Uнн=48В.

потужність Рн=250 ВА.

Вимоги до трансформатора наведені в ГОСТ 74321-84.

Далі вибираємо випрямляючий блок VC2, який складається з 4-х діодів, з’єднаних по типу мостової схеми. Випрямляючий блок підбираємо за струмом, та за зворотною напругою. Щоб знайти струм, який протікає у схемі керування спочатку знайдемо сумарну потужність:

SР=Ркм1+Ркм2+ Ркм3+Ркм4 +Ркм5+ Ркм6+Ркм7 +

+Ркт1+ Ркт2+ Ркт2+ Ркт4+ Ркт5+ Ркт6 4.16

SР=403 Вт

Тоді струм знаходиться за формулою:

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 4.17

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Отже у схемі керування протікає струм приблизно 8.4 А. Виходячи з цього вибираємо випрямляючий блок КЦ402Е з такими даними:

струм, протікаючий через блок Іпр.н=15А.

максимальна зворотна напруга Uзв=100В.

Вимоги в ГОСТ 25.529-82.

Запобіжники вибираємо по умові:

Іпв=2.5Ін 4.19

Іпв=2.5.8.4=21А.

Згідно цього запобіжники FU1, FU2 виберемо ПН210101У.3 з такими даними:

струм запобіжника Із=60А.

струм плавкої вставки Іпв=25А.

Вимоги в ГОСТ 1874-76.

Виберемо контактори схеми керування. Так як вони (КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ6) схожі за своїми функціями – призначені для комутації головними контактами силових ланцюгів схеми, вибираємо їх одного типу. Це спростить підбір комплектуючих, їх ремонт, обслуговування, наладку. Головні контакти контакторів вибираємо надструм більший за Ін – пусковий струм двигуна. Отже нас задовольняє контактор типу КТП 6023 з такими параметрами:

живлення котушок виконується постійною напругою 48В.

номінальний струм протікаючий через контакти 160А.

потужність котушки 50 Вт.

число допоміжних контактів 4.

Технічні вимоги в ГОСТ 11206-77.

Контактор динамічного гальмування КМ5 виберемо типу КВП602. Тому що котушка живиться постійним струмом і контакти комутують ланцюги постійного струму. Технічні дані:

живлення котушок виконується постійною напругою 48В.

номінальний струм протікаючий через контакти 100А.

потужність котушки 30 Вт.

число головних контактів 1.

число допоміжних контактів 4.

Контактор КМ7 виберемо типу КПД 110Е, так як його контакти та котушка знаходяться лише в схемі керування і живляться постійним струмом. Дані контактора:

живлення котушок виконується постійною напругою 48В.

номінальний струм протікаючий через контакти 25А.

потужність котушки 18 Вт.

число головних контактів 1.

число допоміжних контактів 2.

В якості реле часу виберемо реле часу типу РЭВ. Реле цієї серії виконуються з електромагнітною системою постійного струму. Контакти реле можуть бути ввімкнені в ланцюги керування змінного, та постійного струму.

Вибираємо реле часу КТ1, КТ4, КТ5. вони застосовуються для витримки часу при гальмуванні. Гальмування двигуна триває приблизно 0.5-0.8 с. Згідно цього вибираємо реле типу РЭВ 816 з такими технічними даними:

час регулювання при виключенні котушки 0.5-1.5 с.

потужність котушки 16 Вт.

напруга живлення 48В.

число замикаючих контактів 2.

число розмикаючи контактів 2.

Технічні вимоги описані в ГОСТ 8250-71.

Виберемо реле часу КТ3, та КТ2. дані реле забезпечують 5-ти секундну паузу. Згідно цієї умови виберемо реле типу РЭВ 814:

час регулювання при виключенні котушки 3.0-5.0 с.

потужність котушки 16 Вт.

напруга живлення 48В.

число замикаючих контактів 1.

число розмикаючи контактів 1.

Технічні вимоги описані в ГОСТ 8250-71.

В якості реле часу КТ6, яке робить витримку часу 800с., для відпрацювання всіх циклів роботи механізму виберемо пневматичне реле ГОП 772М-3221-ДОУХЛ4 з такими даними:

час спрацювання 800 с.

потужність котушки 25 Вт.

напруга живлення 48В.

число замикаючих контактів 2.

Кнопки керування SB1, SB2, SB3 виберемо типу КЕ 021 з такими даними:

номінальна напруга 110В.

номінальний струм 10А.

Кінцеві вимикачі SQ1, SQ2, SQ3 виберемо типу КУ 701 – ричажні з самоповерненням. Технічні дані:

номінальний струм 10А.

Технічні вимоги описані в ТУ 16.535.681 – 76.

На цьому вибір елементів завершується.

Розрахунок та вибір провідників

Переріз дроту вибираємо з умови, що густина струму в провідникові не перевищує g=4 А/мм2. Тоді з коефіцієнтом запасу:

Іпр=Іп.Кu 4.20

Іпр=63.2.0.645=40.77 А.

Переріз дроту знаходимо за формулою:

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки 4.21

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Отже для силової частини схеми застосовуються дроти з поперечним перерізом Sі10.2 мм2. виходячи з цього вибираємо провід з [7] типу ПРП з такими параметрами:

кількість жил 3.

поперечний переріз 12 мм2.

Для провідників ПРП застосовується ГОСТ 15.845 – 80.

Для схеми керування та заземлення вибираємо дроти аналогічним способом:

Іпр=8.4.0.645=5.42 А.

Синтез системи керування електроприводом технологічної установки

Згідно [7] вибираємо провід марки ППВ з такими даними:

кількість жил 3.

поперечний переріз 2 мм2.

Технічні вимоги описані в ГОСТ 15.845 – 80.

Для виконання зовнішніх з’єднань силової частини застосовуються дроти перерізом 3ґ12 мм2 марки ПРП в металевому рукаві типу Р3-Ц-Х-ДУ25.

Заключення

У даному курсовому проекті за технічним завданням була розроблена схема керування технологічною установкою. За основу була взята циклограма переміщення механізму, згідно якої були складені структурні формули. По структурним формулам була розроблена схема керування асинхронним двигуном з коротко замкнутим ротором і двома статорними обмотками. Схема передбачає пуск, розгін відпрацювання трьох циклів переміщення та 16-ти повних циклів, після чого двигун відключиться від мережі.

Потім був проведений розрахунок схеми та вибір її компонентів, включно до вибору дротів. Також була складена таблиця з’єднань елементів і побудовані механічні характеристики двигуна.

У процесі проектування був накопичений досвід по розробці систем керування, силових ланцюгів схеми. Отримані практичні навички по розробці та вибору апаратури і комплектуючих електропривода. Також в процесі проектування були розглянуті цифрові системи керування, які останнім часом набувають широкого застосування в промисловості.

Здобуті знання та навички є доброю базою для творчого ходу в розробці автоматизованого електроприводу та систем керування.

Література

Г.А. Карвовський, С.П. Окороков «Справочник по асинхронным двигателям и пускорегулирующей аппаратуре», Москва 1969.

В.И. Дьяков «Типовые расчеты по электрооборудованию», Москва, ВШ 1991. В.С. Терехов

«Дискретные и непрерывные системы управления ЭП», Москва, МЭИ, 1983

М.С. Живов — «Справочник электротехника», Москва, ВШ, 1990.

Реферат: Контроллер HDD

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”

Кафедра обчислювальної техніки та програмування

УДК 681.3

Інв №

БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНИЙ КОНТРОЛЛЕР

ЗОВНІШНЬГО ЗАПАМ’ЯТОВУЮЧОГО ПРИСТРОЮ

Альбом документів курсового проекту по дисципліні

“Перифирійні пристрої ”

АПЗ.38.098424.003 ДКП

Харків 2002

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”

Кафедра обчислювальної техніки та програмування

УДК 681.3

Інв №

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідуючий кафедрою

ОТП

__________(Домнін

Ф.А.)

“_____”_________2002 р.

БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНИЙ КОНТРОЛЛЕР

ЗОВНІШНЬГО ЗАПАМ’ЯТОВУЮЧОГО ПРИСТРОЮ

Відомість проекту

АПЗ.38.098424.003 ВП

Розробники

Керівник проекту

______(Скородєлов

В.В.)

“_____”_________2002 р.

Виконавець

______(Борщ С.)

“_____”_________2002 р.

Харків 2002
| |Зон|Поз| | |Кол. | |
| |а |. |Обозначение |Наименование |листо|Примечание |
| | | | | |в | |
| | | | | | | |
|Фор| | | | | | |
|мат| | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | |Документация | | |
| | | | |общая | | |
| | | | | | | |
|А4 | | |ОАП.58Б.098424.003 ТЗ |Техническое | | |
| | | | |задание |2 | |
|А4 | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Пояснительная | | |
| | | | |записка |34 | |
|А3 | | |АПЗ.38.098424.003 Э1 |Схема | | |
| | | | |электрическая | | |
| | | | |принципмальная |1 | |
|А4 | | |АПЗ.38.098424.003 Э3 |Схема | | |
| | | | |структкурная |1 | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | | | | | | |

| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ВП |
| | | | | | |
| | | | | | |
|Изм|Лит|№ докум |Подпи|Дат|МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ |Лит |Лист |Листов|
| | | |сь |а |КОНТРОЛЛЕР ВЗУ | | | |
| | | | | |Ведомость проекта | | | |
| | | | | | |
|Утв. |Домнин | | | | |
| |Ф. А. | | | | |

Аннотация

В данном курсовом проекте разработана структурная схема многофункционального контроллера ВЗУ.

Для выполнения задания:
1. Изучены принципы функционирования накопителей на ГМД и накопителей типа
“Винчестер”.
2. Изучены методы контроля передачи информации при обмене ЭВМ с ВЗУ.
3. Сформулированы требования, предъявляемые к многофункциональному контроллеру ВЗУ.
4. Разработано дерево функций контроллера.
5. Построен алгоритм функционирования многофункционального контроллера ВЗУ.
6. Выделены участки алгоритма, допускающие параллельную или конвейерную обработку.
7. Распределены операторы алгоритма между функциональными модулями.
8. Разработан адаптер для подключения жесткого диска к параллельному порту
PC.

The summary

In the given course project the block diagram of multipurpose controller VZU is developed.

For performance of the task:
1. Principles of functioning of stores on HDD and stores of type
_Vinchester_ are investigated.
2. Quality monitoring of transfer of the information are investigated at an exchange of the COMPUTER with VZU.
3. The requirements showed to multipurpose controller VZU are formulated.
4. The tree of functions of the controller is developed.
5. The algorithm of functioning of multipurpose controller VZU is constructed.
6. The sites of algorithm admitting parallel or conveyor processing are allocated.
7. Operators of algorithm between functional modules are distributed(allocated).
8. The adapter for connection of a hard disk to parallel port PC is developed.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”

Кафедра обчислювальної техніки та програмування

УДК 681.3

Інв №

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідуючий кафедрою

ОТП

__________(Домнін

Ф.А.)

“_____”_________2002 р.

БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНИЙ КОНТРОЛЛЕР

ЗОВНІШНЬГО ЗАПАМ’ЯТОВУЮЧОГО ПРИСТРОЮ

Технічне завдання

АПЗ.38.098424.003 ТЗ

Розробники

Керівник проекту

______(Скородєлов

В.В.)

“_____”_________2002 р.

Виконавець

_______(Борщ С.)

“_____”_________2002 р.

Харків 2002
|Техническое задание |
| |
|Разработать структурную схему многофункционального контроллера ВЗУ. |
|Разработать функционально-логическую схему одного из модулей структурной |
|схемы. |
|Для выполнения задания следует: |
|Изучить принципы функционирования накопителей на ГМД и накопителей типа |
|“Винчестер”. |
|Изучить методы контроля передачи информации при обмене ЭВМ с ВЗУ. |
|Сформулировать требования, предъявляемые к многофункциональному контроллеру |
|ВЗУ. |
|Построить дерево функций контроллера. |
|Разработать вариант структурной схемы. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ТЗ |
| | | | | | |
| | | | | | |
|Изм|Лит|№ докум |Подпи|Дат|МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ |Лит |Лист |Листов|
| | | |сь |а |КОНТРОЛЛЕР ВЗУ | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | |Техническое задание | | | |
| | | | | | |
|Утв. |Домнин | | | | |
| |Ф. А, | | | | |

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”

Кафедра обчислювальної техніки та програмування

УДК 681.3

Інв №

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідуючий кафедрою

ОТП

__________(Домнін

Ф.А.)

“_____”_________2002 р.

БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНИЙ КОНТРОЛЛЕР

ЗОВНІШНЬГО ЗАПАМ’ЯТОВУЮЧОГО ПРИСТРОЮ

Пояснювальна записка

АПЗ.38.098424.003 ПЗ

Розробники

Керівник проекту

______(Скородєлов

В.В.)

“_____”_________2002 р.

Виконавець

_______(Борщ С.)

“_____”_________2002 р.

Харків 2002
|Реферат. |
| |
|Данный документ представляет собой пояснительную записку объемом 34 листа. В |
|пояснительной записке представлено 19 таблиц, 7 рисунков, использовано 4 |
|источника литературы и сеть Internet. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |
| | | | | | |
| | | | | | |
|Изм|Лит|№ докум |Подпи|Дат|МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ |Лит |Лист |Листов|
| | | |сь |а |КОНТРОЛЛЕР ВЗУ | | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | |Пояснительная записка | | | |
| | | | | | |
|Утв. |Домнин | | | | |
| |Ф. А. | | | | |
|Содержание |
| |
|ПРинцип функционирования накопителя на ГМД и накопителя типа |
|“Винчестер”…………………………………………………………………………….. 4 |
|Механизм общения контроллера с диском…………………………………… 8 |
|Контроллер жесткого диска…………………………………………………………………… 8 |
|Методы контроля передачи информации при обмене ЭВМ и ВЗУ……. 9 |
|Циклические коды……………………………………………………………………………….. 11 |
|Дерево функций многофункционального контроллера………………. 15 |
|ОПИСАНИЕ АДАПТЕРА ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ IDE ВИНЧЕСТЕРА К ПАРАЛЛЕЛЬНОМУ ПОРТУ |
|PC……………………………………………………………… 16 |
|СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АДАПТЕРА………………………………………………………. 32 |
|СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ……………………………………… 33 |
|Список литературы……………………………………………………………………… 34 |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |3 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|Принцип функционирования накопителя на ГМД и накопителя типа “Винчестер” |
| |
|Основой любого дискового устройства является магнитный носитель, имеющий |
|форму диска. поверхность д логически разделена на концентрические окружности,|
|отсчет которых у жестких дисков начинается от центра, а у гибких дисков — |
|от внешней кромки диска. Каждая такая концентрическая окружность названа |
|дорожкой. |
|Однако так как двусторонние дискеты и фиксированные диски имеют больше одной |
|поверхности, то для определений местоположения байта данных пользуются |
|трехмерными координатами. Понятие дорожка заменяют понятием цилиндр- группа |
|дорожек в одной и той же позиции магнитной головки на всех дисках (пластинах)|
|в одном дисководе определяется разрешающей способностью позиционера магнитных|
|головок и вертикальной плотностью носителя, которая измеряется числом дорожек|
|на дюйм (track per inch — TPI). |
| |
|Сектор представляет собой зону дорожки, в которой собственно и хранятся |
|разряды данных. количество секторов на дорожке зависит от многих переменных, |
|но в основном определяются суммарной длиной поля данных и служебного поля, |
|образующих сектор (горизонтальная плотность). размер сектора обычно 512К для |
|большинства дискет и некоторых типов жестких дисков. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|Рис. 1. |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |4 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|Информационная структура всех типов дисков для РС АТ одинакова и определяется|
|базовой операционной системой DOS. С точки зрения операционной системы |
|элементарной единицей размещения данных на диске является кластер. Он |
|представляет собой группу секторов, с точностью до которой происходит |
|размещение файлов на диске. В РС АТ: для гибкого диска один кластер — это два|
|сектора (обычно 1К), для жесткого диска — четыре и более (>2K). Точное |
|значение размера кластера указывается в самом первом секторе диска — |
|загрузочном секторе — Boot sector. |
|Дискета (или раздел жесткого диска ) структурирована следующим образом |
|Таблица 1. |
|Область начальной загрузки |
|Boot sector |
| |
| |
|Системная |
| |
|Первая копия FAT |
| |
| |
|область |
| |
|Вторая копия FAT |
|не используется в RAM-дисках |
| |
|диска |
| |
|Корневое оглавление |
|Root directory |
| |
| |
| |
|Область данных, включая подоглавления |
|data area |
| |
| |
| |
| |
|Область начальной загрузки помещается на дорожке 0, сектор 1, сторона 0 любой|
|дискеты или головка 0 жесткого диска. Область начальной загрузки содержит |
|важную информацию о типе носителя, структуре носителя (для механизма |
|позиционера носителя) и о том, как данные размещены на диске. |
|Помещенная ниже таблица демонстрируем наиболее распространенные форматы |
|гибких и жестких дисков. |
| |
|Таблица 2. |
| |
|Тип дискеты |
|Емкость Мбайт |
|Число цилиндров |
|Число секторов на дорожке |
|Число головок |
| |
|5 1/4 ” |
|1,2 |
|80 |
|15 |
|2 |
| |
|3 1/2 ” |
|0,72 |
|80 |
|9 |
|2 |
| |
| |
|1,44 |
|80 |
|18 |
|2 |
| |
|Тип жесткого диска |
|Емкость Мбайт |
|Число цилиндров |
|Число секторов на дорожке |
|Число головок |
| |
|РС/ХТ |
|10 |
|306 |
|17 |
|4 |
| |
|Тип 20 на РС АТ |
|30 |
|733 |
|17 |
|5 |
| |
|Современные типы |
|128 |
|1024 |
|17 |
|15 |
| |
|накопителей |
|210 |
|1024 |
|34 |
|12 |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |5 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|Загрузочный сектор диска (или раздела диска) должен иметь следующий формат: |
| |
|Таблица 3. |
| |
|Смещ. |
|Длина |
|Содержимое |
| |
| |
|+0 |
|3 |
|JMP |
|xx |
|xx |
|NEAR-переход на код загрузки |
| |
|+3 |
|8 |
|‘I’ |
|‘B’ |
|‘M’ |
| |
| |
|‘3’ |
|‘.’ |
|‘3’ |
|OEM-имя фирмы версия системы |
| |
|+0Bh |
|2 |
|Sector |
|size |
|Байтов на сектор |
|начало ВРВ |
| |
|+0Dh |
|1 |
|Cluster size |
|Кластера размер |
| |
| |
|+0Eh |
|2 |
|Reserve |
|sect. |
|Число резервных секторов (перед 1-й FAT) |
| |
| |
|+10h |
|1 |
|FatCnt |
|Число таблиц FAT |
| |
| |
|+11h |
|2 |
|Root |
|Size |
|Макс. число 32-байтовых элементов корневого оглавления |
| |
|+13h |
|2 |
|Tot |
|Sects |
|Общее число секторов на носителе (раздел DOS) |
| |
|+15h |
|1 |
|Media |
|Дескриптор носителя (То же, что 1-й байт FAT) |
| |
|+16h |
|2 |
|Fat |
|Size |
|Число секторов в одной FAT |
|конец ВРВ |
| |
|+18h |
|2 |
|Trk |
|Sects |
|Секторов на дорожку (цил.) |
| |
|+1Ah |
|2 |
|Head |
|Cnt |
|Число головок ЧТ/ЗП (поверхн-тей) |
| |
|+1Bh |
|2 |
|Hidn |
|Sec |
|Число скрытых секторов |
| |
|+1Eh |
|Размер форматированной порции корневого сектора, начало кода и данных |
|загрузки |
| |
| |
|Таблица размещения файлов (FAT) |
| |
|Это связный список, который DOS использует для отслеживания физического |
|расположения данных на диске и для поиска свободной памяти для новых файлов. |
|При размещении файла на диске FAT выделяет место на диске с дискретностью с |
|один кластер, поскольку FAT рассматривает все секторы одного кластера как |
|один сектор. Если файл не заполняет выделенные ему секторы в кластере, то они|
|теряются и не могут быть использованы для другого файла. Файл может занимать |
|несмежные кластеры, тогда FAT связывает кластеры в цепочки. Размер элемента |
|FAT от используемого диска. FAT включает 12-разрядный элемент (1,5 байта) |
|(или 16-разрядный — для жестких дисков емкостью свыше 10 Мбайт) для каждого |
|кластера. |
|Производительность диска определяется четырьмя основными физическими |
|параметрами: |
|временем доступа (мс) |
|размером цилиндра (секторов) |
|скоростью передачи данных (Кбайт/с) |
|средним временем ожидания (мс) |
|Время доступа — то время, которое требуется для перевода головок |
|чтения-записи на нужные дорожки (цилиндры). После установки над нужными |
|дорожками головки должны перейти из транспортного положения в положение |
|чтения-записи. Все это и составляет обычно время доступа. |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |6 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|Скорость передачи данных (скорость, с которой они выдаются с диска) зависит |
|от скорости вращения диска, плотности записи и секторного интерливинга. |
|(Расслоение. Фактор интерливинга, равный 4 означает, что имеются три сектора,|
|разделяющие смежные сектора. Следование секторов под головкой будет |
|следующим- сектор 1, сектор X, сектор Y, сектор Z, сектор 2 и т.д.). При |
|коэффициенте интерливинга, равного 6, у РС ХТ скорость передачи снижается с 5|
|М бит/с до 0.83 М бит/с. |
|Среднее время ожидания — время, за которое диск совершит половину оборота и |
|нужный сектор окажется под головкой. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |7 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|Механизм общения контроллера с диском |
| |
|Контроллер жесткого диска |
|Использование контроллера DMA (Прямого доступа к памяти) в настоящее время не|
|применяется для операций ввода-вывода с жестким диском. Контроллер в жесткого|
|диска в АТ использует 512-байтный секторный буфер, к которому МП (i80286) |
|обращается как к 16-разрядному устройству. Когда этот буфер полон или пуст, |
|контроллер прерывает МП (с помощью INT 14), после чего данные передаются при|
|помощи строковых команд ввода-вывода в память или из памяти со скоростью 2 |
|Мбайта в секунду (у IBM XT, использовавшего подсистему DMA, скорость передачи|
|в два раза ниже). Такая скорость достигается за счет использования трех |
|тактов (включая одно состояние ожидания) для переноса данных (16 бит) в |
|процессор и еще трех тактов (включая еще одно состояние ожидания) для |
|переноса данных в память. Таким образом, для передачи двух байтов данных |
|используется шесть тактов шины. |
| |
|Таблица параметров жесткого диска |
|Она находится по адресу вектора прерывания INT 41h для первого жесткого диска|
|и INT 46h для второго (если он есть): |
| |
|Таблица 4. |
| |
|Смещ. |
|Длина |
| |
|Содержимое |
| |
|+0 |
|2 |
| |
| |
|Максимальное число цилиндров |
| |
|+2 |
|1 |
| |
|Максимальное число головок |
| |
|+3 |
|2 |
| |
| |
|Не используется в АТ |
| |
|+5 |
|2 |
| |
| |
|Стартовый цилиндр предкомпенсации записи |
| |
|+7 |
|1 |
| |
|Не используется в АТ |
| |
|+8 |
|1 |
| |
|Управляющий байт |
| |
|7: запрет повторного доступа |
|6: запрет повторения по ошибке ЕСС |
|3: более 8 головок |
| |
|+9 |
|1 |
| |
|Не используется в АТ |
| |
|+0Ah |
|1 |
| |
|Не используется в АТ |
| |
|+0Bh |
|1 |
| |
|Не используется в АТ |
| |
|+0Ch |
|2 |
| |
| |
|Зона парковки головок |
| |
|+0Eh |
|1 |
| |
|Количество секторов на дорожку |
| |
|+0Fh |
|1 |
| |
|Резерв |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |8 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|Методы контроля передачи информации при обмене ЭВМ и ОЗУ |
| |
|Дефекты информации, хранимой на магнитном носителе можно подразделить на две |
|основные группы: |
|Временные (обратимые) — это пыль, частицы отслоившегося лакового |
|покрытия. |
|Постоянные (необратимые) — это различные царапины, трещины в |
|покрытии, прилипшая грязь и т. п. |
|Для обнаружения и коррекции ошибок были разработаны системы кодирования |
|информации с избыточностью (внедрение контрольных разрядов, образуемых с |
|помощью выполнения определенных арифметических операций над всеми |
|информационными разрядами). |
|Но следует учитывать при разработке и применении конкретной системы |
|кодирования, что возможность обнаружения и коррекции ошибок возрастает с |
|избыточностью кода, но одновременно усложняется алгоритм кодирования и |
|декодирования и, как следствие, возрастает объем буферной памяти, и снижается|
|скорость передачи информации , усложняется аппаратура кодирования и |
|декодирования и, следовательно, система становится менее надежной. |
|Для двоичного кода М сообщений, каждое из которых имеет дину n, можно |
|закодировать, если выполняется условие: 2n >=M или n>=log2 M. |
|Приведем примеры различных методов кодирования: |
|Пусть имеются четыре события: |
|А1, А2, А3, А4, причем вероятности их появления различны: |
|Р(А1)=0,5; Р(А2)=0,25; Р(А3)= Р(А1)=0,125. |
|Равномерное кодирование — без учета вероятности появления того или иного |
|события. |
|Метод Фанно — А1=02; А2=102; А3=1102; А4=1112 . Это пример неравномерного |
|кодирования с учетом вероятности появления события. Система Фанно однозначно |
|декодируема, поскольку ни одно А не является префиксом следующего. Такие |
|системы кодирования называют префиксными. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |9 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|Основные характеристики кодов: |
| |
|Таблица 5. |
| |
|Длина кода |
|n |
|Число символов, составляющих кодовое слово |
| |
|Основание кода |
|m |
|Количество отличных друг от друга значений импульсных признаков, используемых|
|в кодовом слове |
| |
|Мощность кода |
|Мр |
|число разрешенных кодовых слов |
| |
|Полное число кодовых |
|слов |
|М |
|все возможные кодовые слова |
| |
|Число информационных символов |
|k |
|без комментариев |
| |
|Число проверочных символов |
|r |
|без комментариев |
| |
|Избыточность кода |
|R |
|R=r/n |
| |
|Скорость передачи кодовых слов |
|R’ |
|R’=k/n |
| |
|Кодовое расстояние |
|d |
|Число несовпадающих позиций двух кодовых слов |
| |
| |
|Имея один избыточных символ, можно обнаружить только нечетное количество |
|ошибок. Поэтому используют другой метод. Объясним на примере: |
|Пусть должно прийти 9-разрядное число. Расположим приходящие разряды |
|следующим образом: |
| |
|Таблица 6. |
| |
|В1 |
|В2 |
|В3 |
|С1 |
|Пусть |
| |
|В1? В4? В7 = С4 |
| |
|В4 |
|В5 |
|В6 |
|С2 |
| |
|В4? В5? В6 = С2 |
|В2? В5? В8 = С5 |
| |
|В7 |
|В8 |
|В9 |
|С3 |
| |
|В7? В8? В9 = С3 |
|В3? В6? В9 = С6 |
| |
|С4 |
|С5 |
|С6 |
|С7 |
| |
|С1 ? С2 ? С3 ? С4 ? С5 ? С6= С7 |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |10 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|Пусть приходит число 011010001. Пусть произошла ошибка в 7-ом разряде |
| |
|Таблица 7. |
| |
|Передано |
|Принято |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|0 |
|1 |
|1 |
|0 |
| |
|0 |
|1 |
|1 |
|0 |
| |
|0 |
|1 |
|0 |
|1 |
| |
|0 |
|1 |
|0 |
|1 |
| |
|0 |
|0 |
|1 |
|1 |
| |
|1 |
|0 |
|1 |
|1 |
| |
|0 |
|0 |
|0 |
|0 |
| |
|0 |
|0 |
|0 |
|0 |
| |
| |
|При сравнении В7? В8? В9 = С3 в строке |
|В1? В4? В7 = С4 в столбце |
|Следовательно, ошибочный разряд локализован можно исправить. |
|Но это был случай единичной ошибки, а с двойной ошибкой этот метод не |
|справляется, то есть определить может, но исправить — нет. |
| |
|Таблица 8. |
| |
|0 |
|1 |
|0 |
|0 |
| |
|0 |
|1 |
|0 |
|1 |
| |
|0 |
|1 |
|1 |
|1 |
| |
|0 |
|0 |
|0 |
|0 |
| |
| |
|На рисунке видно, что, используя этот метод, нельзя понять, где произошла |
|ошибка (В2 , В3 , В8 , В9). |
|Для дальнейшего объяснения d(x,y) между двумя кодовыми словами х и у |
|называется число несовпадающих позиций. Пример: х=01101, у=00111 d(x,y)=2. |
|Это расстояние называется кодовым расстояние Хемминга. |
|Итак, код способен исправить любые комбинации из q или меньшего числа ошибок |
|тогда и только тогда, когда его кодовое расстояние > 2q. В настоящее время |
|только для кодов с dmin получено такое соотношение между числом проверочных |
|символов r и длиной кода n: |
|r>= log2 (n+1). |
| |
|Циклические коды |
| |
|Циклическими кодами называются такие коды, которые с любым своим вектором |
|содержит также его циклический сдвиг. Циклические коды основаны на |
|представлении передаваемых данных в виде полинома (многочлена) и используются|
|при последовательной передаче информации между Процессором и ВЗУ. |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |11 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|а(х)= а0+а1 х+а2 х2+…+ аn-1 хn-1 Для вектора а(а0, а1, …, аn-1). |
|Циклический сдвиг а’(х)= аn-1 +а0x +а1 х2+…+ аn-2 хn-1 . |
|С помощью этих кодов можно обнаруживать: |
|Ошибки в 1 бите, если порождающий многочлен содержит > 1 члена, |
|Ошибки в 2 битах, если порождающий многочлен содержит 3 члена, |
|Ошибки в нечетном количестве битов, если порождающий многочлен содержит |
|множитель (х+1), |
|Пакеты ошибок длиной менее к+1 бит, если порождающий многочлен содержит |
|множитель (х+1), и один множитель с 3мя членами и более (к+1 — число бит |
|порождающего многочлена). |
| |
|Принцип построения циклических кодов |
| |
|Каждая кодовая комбинация Q(x) умножается на одночлен xr , а затем делится на|
|многочлен. Степень каждого одночлена, входящего в Q(x), повышается на r. При |
|делении получается С(х) такой же степени, что и Q(x), и остаток Р(х) степени |
|не более r-1, наибольшее число разрядов которого =2q+1 и r 1011100 |
| |
|Чтение |
| |
|После приема всей информации проверяется содержимое всех разрядов регистра, и|
|если все нули, то ошибок нет. |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |14 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|Дерево функций многофункционального контроллера |
| |
|Таблица 12. |
| |
|1 Уровень |
| |
| |
|F0 |
|Управление ВЗУ |
| |
|2 Уровень |
| |
| |
|F1 |
|Организация сопряжения с ЦП |
| |
|F0 |
|F2 |
|Промежуточная обработка информации |
| |
| |
|F3 |
|Организация сопряжения с ВЗУ |
| |
|3 Уровень |
| |
| |
|F11 |
|Обмен параллельной информацией |
| |
|F1 |
|F12 |
|Формирование и хранение слова состояния канала (СКК) |
| |
| |
|F13 |
|Управление обменом |
| |
| |
| |
| |
| |
|F2 |
|F21 |
|Хранение параллельной информации |
| |
| |
|F22 |
|Обработка принимаемой информации |
| |
| |
| |
|F3 |
|F31 |
|Управление приводом |
| |
| |
|F32 |
|Обработка последовательной информации |
| |
|4 Уровень |
| |
| |
|F11.1 |
|Прием параллельной информации из ЦП |
| |
|F11 |
|F11.2 |
|Передача параллельной информации в ЦП |
| |
| |
|F11.3 |
|Хранение передаваемой информации |
| |
| |
| |
| |
| |
|F12 |
|F12.1 |
|Прием СКК |
| |
| |
|F12.2 |
|Передача СКК |
| |
| |
| |
|F13 |
|F13.1 |
|Анализ поступающих сигналов |
| |
| |
|F13.2 |
|Выдача управляющих сигналов |
| |
| |
| |
| |
|F21.1 |
|Прием передаваемых данных |
| |
|F21 |
|F21.2 |
|Хранение передаваемых данных |
| |
| |
|F21.3 |
|Прием служебной информации |
| |
| |
|F21.4 |
|Хранение служебной информации |
| |
| |
| |
| |
|F22.1 |
|Анализ слова состояния ВЗУ |
| |
|F22 |
|F22.2 |
|Формирование управляющего слова ВЗУ |
| |
| |
|F22.3 |
|Анализ информации, передаваемой из ВЗУ |
| |
| |
| |
|F31 |
|F31.1 |
|Передача управляющего слова в ВЗУ |
| |
| |
|F31.2 |
|Прием слова состояния ВЗУ |
| |
| |
| |
| |
|F32.1 |
|Кодирование информации |
| |
| |
|F32.2 |
|Декодирование информации |
| |
|F32 |
|F32.3 |
|Формирование циклического кода контроля (CRC) |
| |
| |
|F32.4 |
|Опознавание маркеров |
| |
| |
|F32.5 |
|Параллельно-последовательные преобразования информации |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |15 |
|Из|Лит|№ докум |Подпи|Дат| | |
|м | | |сь |а | | |
|[pic] |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |16 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|[pic] |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |17 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|[pic] |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |18 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |

|[pic] |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |19 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |

|[pic] |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |20 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |

|[pic] |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |21 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |

|[pic] |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |22 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |

|[pic] |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |23 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |

|[pic] |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |24 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|[pic] |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |25 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|[pic] |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |26 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|[pic] |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |27 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|[pic] |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |28 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|[pic] |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |29 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |
|[pic] |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |30 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |

|Список литературы |
| |
|1. |
|под ред. М.Л.Мархасина |
|“Руководство по архитектуре IBM PC AT”, Минск, ООО “Консул”, 1993 |
| |
|2. |
|П. Нортон, Р.Уилтон |
|“IBM PC и PS/2. Руководство по программированию.” М.,“Радио и Связь”, 1994 |
| |
|3. |
|Е.П.Балашов, |
|Д.В.Пузанков |
|“Проектирование информационно-управляющих систем”, М.,“Радио и связь”, 1987 |
| |
|4. |
|Б.М.Каган |
|“ЭВМ и системы”, М., “Энергоатомиздат”, 1985 |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЗ |Лист|
| | | | | | |31 |
|Изм|Лит|№ докум|Подпи|Дат| | |
| | | |сь |а | | |

|Поз. |Обозначение |Наименование |Кол-во |Примечание |
|обозн.| | | | |
| | | | | |
| | |РЕЗИСТОРЫ | | |
| |R1 |МЛТ-0,25- 10 кОм |1 | |
| |R2-R4 |МЛТ-0,25- 470 Ом |3 | |
| |R5 |МЛТ-0,25- 1 кОм |8 | |
| |R13, R14 |МЛТ-0,25- 22 кОм |2 | |
| |R15 |МЛТ-0,25- 470 Ом |1 | |
| | |КОНДЕНСАТОРЫ | | |
| |С1-С16 |220pF |16 | |
| |С17 |47mkF х 6.3v K53-14 |1 | |
| |С18-С25 |0.1mkF КМ-5а |8 | |
| | |МИКРОСХЕМЫ | | |
| |DD1 |555ТЛ2 |1 | |
| |DD2, DD3 |1533ИР22 |2 | |
| |DD4 |555ИД7 |1 | |
| |DD5 |1533ИР22 |1 | |
| |DD6 |1533ЛА3 |1 | |
| |DD7, DD8 |1533ИР34 |2 | |
| | |РАЗЪМЫ | | |
| |X1 |СНП231-25ВП12 |1 | |
| |X2 |ОНП-КГ-56-40-Р |1 | |
| | | | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | | | | |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 ПЭ |
| | | | | | |
|изм|лист|№ докум |подпись|дата| |
|Разраб. |Борщ | | |Адаптер IDE-винчестера |лист |Лист |Лис|
| | | | |для подключения к | | |тов|
| | | | |параллельному порту PC. | | | |
| | | | |Перечень элементов | | | |
|Н. | | | | | |
|Контр. | | | | | |
|Утв. | | | | | |
| |
| |
|[pic] |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| | | | | |АПЗ.38.098424.003 Э1 |
| | | | | | |
|изм|лист|№ докум |подпись|дата| |
|Разраб. |Борщ | | |Адаптер IDE-винчестера |лист |Лист|Листо|
| | | | |для подключения к | | |в |
| | | | |параллельному порту PC. | | | |
| | | | |Схема электрическая | | | |
| | | | |структурная | | | |
|Н. | | | | | |
|Контр. | | | | | |
|Утв. | | | | | |

————————

Добавим проверочные символы

3

Дорожки

…

2

1

Сектор

3

направление вращения

Курсовая работа: Сетевые возможности Windows 9X по версиям. Основные сетевые программы и их назначение

Курсовая работа

«Сетевые возможности Windows 9X по версиям. Основные сетевые программы и их назначение. Принципы работы и устройство принтеров»

1 Операционная система Windows

1.1 Сетевые возможности Windows 95

Подсистема связи в Windows 95 предоставляет пользователям одновременный доступ к разнообразным видам коммуникационного сервиса, таким как электронная почта, факсимильная связь, оперативные службы (online services). В Windows 95 подсоединиться к любой службе связи не сложнее, чем к сети. Windows 95 обеспечивает следующие сетевые возможности.

Простое подключение и управление работой модема. Пользователю необходимо лишь установить тип модема и настроить его. После этого все приложения Windows 95 смогут работать с модемом. Пользователи могут установить тип модема как в опции Modems(Модемы) в Control Panel (Панель управления), так и в любом из приложений Windows 95 при первом его запуске. Облегчить работу с модемом призваны следующие средства связи: HyperTerminal (программа-преемник Terminal из Windows 3.1) соединяет с помощью модема два компьютера для передачи файлов, а Phone Dialer (Номеронабиратель) осуществляет набор номера для голосового звонка по телефону.

Электронная почта и клиент Microsoft Exchange. Microsoft Exchange – универсальный информационный клиент, который может принимать и отправлять почтовые сообщения из любого приложения, поддерживающего интерфейс MAPI (интерфейс программирования сетевых приложений). К таким приложениям относятся работающие в ЛВС системы электронной почты, например Microsoft Mail или оперативные системы электронной почты типа CompuServe или The Microsoft Network. Клиент Microsoft Exchange также может отправлять и принимать факсы и другие сообщения.

Microsoft Fax. Microsoft Fax предоставляет компьютеру, работающему под Windows 95, все возможности факсимильного аппарата. Для пользователей, имеющих факс-модем и Microsoft Fax, обмен факс-сообщениями и файлами становится не сложнее вывода документа на печать или отправки электронной почты.

Dial-Up Networking и переносные компьютеры. Сервис Dial-Up Networking (Удаленный доступ к сети) предоставляет удаленным пользователям все возможности работы в сети, включая выгрузку и просмотр электронной почты, доступ к коллективно используемым файлам, запуск клиент-серверных приложений. К другим средствам работы с портативными компьютерами относятся: Briefcase (Портфель), который сохраняет последние версии документов на двух компьютерах сразу; Direct Cable Connection (Прямое соединение), соединяющее два компьютера для совместного использования ресурсов одного из компьютеров; отложенная печать, которая позволяет удаленным пользователям полностью подготавливать документы к печати и распечатывать их по возвращении на рабочее место; удаленная почта с помощью клиента Microsoft Exchange, поставляемого с Windows 95.

The Microsoft Network. Позвонив со своего компьютера в эту оперативную службу, можно легко и за невысокую плату получаете доступ к системе электронной почты, BBS, «гостиным» (chat rooms), библиотекам файлов и телеконференциям Internet. The Microsoft Network – лучший способ получить информацию и техническую поддержку по продуктам Microsoft.

Доступ в Internet. Windows 95 поддерживает все основные протоколы связи и предоставляет утилиты, необходимые для подключения компьютера к серверу доступа в Internet. В Windows 95 гибкая структура подсистемы связи. Она разделена на три части: 32-разрядные коммуникационные интерфейсы API и TAPI, универсальный драйвер модема, драйверы коммуникационных портов. Новый драйвер коммуникационного устройства, – VCOMM – работает в защищенном режиме и позволяет Windows-приложениям и драйверам использовать порты и модемы. Чтобы зря не расходовать системные ресурсы, коммуникационные драйверы загружаются в память только на время, требуемое приложением. Кроме того, благодаря встроенной в Windows 95 поддержке технологии Plug and Play VCOMM помогает пользователю устанавливать и настраивать коммуникационные устройства. 32-разрядные коммуникационные интерфейсы API обеспечивают независимый от типа устройства интерфейс для использования модемов и коммуникационных устройств. Приложения вызывают функции API для настройки модемов и ввода / вывода данных. Через TAPI приложения могут управлять работой модемов и других устройств, использующих телефонную линию. Универсальный драйвер модема (Unimodem) представляет собой программный уровень, обслуживающий модемы, факс-модемы и речевую связь. Unimodem избавляет пользователей и разработчиков приложений от необходимости знать набор АТ-команд для набора номера, ответа на входящий звонок и конфигурирования модема. Он выполняет все эти задачи сам, с помощью минидрайверов, написанных поставщиками модемов. Драйверы порта отвечают за связь с портами ввода / вывода, доступные через драйвер VCOMM. Они обеспечивают многоуровневый подход к связи с устройством. Windows 95 предоставляет драйвер для связи через последовательный и параллельный порты, а изготовители оборудования могут предоставить драйверы портов для взаимодействия с их собственными адаптерами, такими как многопортовые адаптеры связи. [1]

1.2 Сетевые возможности Windows 98

Операционная система Windows 98 позволяет использовать компьютер не только автономно, но и в рамках локальной компьютерной сети. Система содержит все необходимые для создания одноранговой сети, в нее входит также клиентское программное обеспечение для работы компьютера под управлением серверных сетей Windows NT и Novell Net Ware. Чтобы подключить компьютер к локальной сети, необходимо установить в него плату сетевого адаптера и обеспечить физическое соединение компьютеров друг с другом. После этого необходимо произвести установку программных компонентов сети, в число которых входят: драйвер сетевого адаптера, сетевые протоколы, сетевые клиенты и сетевые службы. Если сетевой адаптер удовлетворяет стандарту Plug and Play, то установка драйверов может быть произведена автоматически. Одноранговая локальная сеть под управлением Windows 98 использует протокол NetBEUL. Локальная сеть под управлением сервера Novell Net Ware использует протокол IPX/SPX. Сетевой клиент, который должен быть установлен, определяется в соответствии с используемым сетевым протоколом. При использовании протокола NetBEUL или TCP/IP следует при установке выбрать «Клиент для сетей Microsoft (LAN Manager, Windows NT Server)». Если сеть основана на использовании протокола IPX/SPX, следует установить «Клиент для сетей NetWare». Windows 98 является полноценной одноранговой сетевой системой, и может выступать в качестве сетевого клиента, способной эффективно взаимодействовать с установленными на других компьютерах системами (Windows for Workgroups, Workgroup Add-on for MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows NT Workstation).

Также можно подчеркнуть следующие сетевые черты. Достаточно использовать только 32-разрядные сетевые компоненты для Windows 98, которым не нужна базовая память MS-DOS. Большая часть необходимых сетевых операций доступна посредством графического интерфейса Windows 98. Подавляющее большинство сетевых адаптеров распознается и конфигурируется автоматически. С одного компьютера можно одновременно подключиться к нескольким сетям. Однотипные клиентские операции, такие, как вход в сеть, подключение и получение доступа к сетевым ресурсам, унифицированы при работе с различными серверами. Системный администратор может использовать инструменты для редактирования профилей пользователей и системной политики. В число стандартных средств Windows 98 входит инструментарий для удаленного доступа к сети [2].

1.3 Сетевые возможности Windows Millennium

Операционная система Microsoft Windows Millennium Edition (Windows Me) – это непосредственный ответ на растущие сетевые потребности пользователей. Операционная система Windows Millennium Edition включает в себя новые сетевые компоненты для применения в домашних условиях, а также обновления сетевых компонентов до уровня операционной системы Windows 98 Second Edition. Операционная система Windows Millennium Edition рассчитана на то, чтобы дать пользователям домашних компьютеров возможность проводить больше времени в Интернете, иметь общие данные для нескольких домашних компьютеров, слушать музыку с помощью компьютеров, хранить больше картинок, тратить больше времени на игры как локальные, так и по Интернету, и меньше – на техническую поддержку и перезагрузку компьютеров.

Ядро сетевой архитектуры не только обеспечивает все эти преимущества – оно еще и обновлено с целью повышения быстродействия и стабильности работы и при этом может работать с широким спектром оборудования и программных технологий, доступных современному пользователю. Группа разработки сетей Windows (Windows Networking Team) после нескольких лет напряженной работы рада представить новые сетевые компоненты. Данный документ предназначен для подробного ознакомления с реализованными в них усовершенствованиями и дополнениями.

В Windows Me включены два собственных клиента защищенного режима: для сетей Microsoft (Windows, LAN Manager, Windows NT/2000) и Novell NetWare. Кроме того, в число стандартных средств Windows Me входит инструментарий для удаленного доступа к сети.

Windows Me, как и Windows 95/98, содержит команду NET для работы с локальной сетью через командную строку. Тем не менее для работы с сетью вполне хватает графических средств оболочки и 32-разрядных сетевых компонентов Windows Me. При этом подавляющее большинство сетевых адаптеров распознается и конфигурируется автоматически, при обнаружении сетевого адаптера по умолчанию устанавливаются практически универсальные параметры рабочей станции.

Файловая система Windows Me позволяет сетевому клиенту кэшировать операции чтения с сети и использовать длинные имена файлов на серверах Novell NetWare (в пространстве имен OS/2), Windows 95/98/ME, Windows NT/2000. Системный администратор может применять инструменты для редактирования профилей пользователей и системной политики [3].

1.4 Основные сетевые программы и их назначение

Microsoft Exchange

В Windows 9X включен клиент Microsoft Exchange, приложение для обмена сообщениями, которое принимает в один входной почтовый ящик сообщения от многих служб, включая Microsoft Mail, The Microsoft Network и Microsoft Fax. Интеграция Microsoft Exchange с программой Microsoft Fax позволяет отправлять даже документы в формате RTF как факсимильные или почтовые сообщения.

Функции Microsoft Exchange:

отправлять / принимать электронную почту в рабочей группе Windows;

включать в сообщения файлы и объекты, созданные в других приложениях;

создавать Personal Address Book (Личная адресная книга) или пользоваться адресными книгами для нескольких сетей;

организовывать и сортировать сообщения любым способом;

создавать папки для хранения связанных сообщений, файлов и других элементов.

Клиент Microsoft Exchange может связываться с любой системой электронной почты или коммуникационным приложением, у которых есть компонент доступа к MAPI (MAPI service provider), аналогичный личному шлюзу. Он устанавливает все параметры соединения и адресации, необходимые для связи между почтовым сервером и клиентом Microsoft Exchange. MAPI – это набор API-функций и OLE-интерфейс, позволяющий клиентам служб обмена сообщениями типа Microsoft Exchange взаимодействовать с сервисными службами вроде Microsoft Mail или Microsoft Fax. MAPI помогает Microsoft Exchange управлять сохраненными на диске сообщениями и определить их назначение и содержание.

Компонент доступа к MAPI: Microsoft Mail Services. Эта службе соединяет клиент Microsoft Exchange либо с почтовым отделением рабочей группы Microsoft Mail, либо с почтовым отделением Microsoft Mail Server (приобретается отдельно). Чтобы можно было соединить компьютер с почтовыми отделениями Microsoft Mail Server, почтовые отделения должны находиться на сетевом файл-сервере (например, Windows NT 3.5 или Novell NetWare), поддерживающем MS-DOS-драйвер переадресации.

Компонент доступа к MAPI: Microsoft Fax. Эта служба позволяет клиенту Microsoft Exchange передавать и принимать факс-сообщения так же, как и электронную почту. Возможно получать факс-сообщения и почту через один универсальный входной почтовый ящик и использовать при этом одну Personal Address Book.

Компонент доступа к MAPI: The Microsoft Network. Эта служба позволяет клиенту Microsoft Exchange передавать и принимать почту по сети The Microsoft Network – оперативной службе, доступной с рабочего стола Windows 9X.

Компонент доступа к MAPI: Internet Mail. Internet Mail (Почта Internet) позволяет клиенту Microsoft Exchange передавать и принимать почту непосредственно через Internet или другие сети, использующие протоколы SMTP (Simple Mail Transport Protocol – простой транспортный протокол почты) и POP3 (Post Office Protocol 3 – протокол почтового офиса) над TCP/IP. Эту программу можно приобрести в составе Microsoft Plus for Windows.

Компонент доступа к MAPI: Microsoft Exchange Server. Эта служба дает клиенту Microsoft Exchange возможность связываться с сервером Microsoft Exchange – клиент-серверной системой обмена сообщениями, работающей под управлением Windows NT Server. Установка сервера Microsoft Exchange расширяет функциональные возможности клиента Microsoft Exchange, что в частности позволяет ему пользоваться:

Inbox Assistant – набором установленных на сервере процедур для фильтрации, пересылки, ответа на сообщения и удаления сообщений;

Out of Office Assistant – набором установленных на сервере процедур для автоматической рассылки почты в отсутствие пользователей в офисе [1].

Microsoft Outlook

Данная программа используется для обмена сообщениями через Интернет, позволяет получить поступившие сообщения и прочесть их, создать и отправить свое сообщение. Microsoft Outlook является мощным почтовым клиентом и органайзером, а его возможности работы в связке с почтовым сервером Microsoft Exchange делают его незаменимым для корпоративных пользователей. Microsoft Outlook и Microsoft Exchange Server являются платформой для организации документооборота, так как они обеспечены системой разработки пользовательских плагинов и скрипов, с помощью которых возможно программирование дополнительных функций документооборота (и не только документооборота), не предусмотренных в стандартной поставке. Вместе с этим Outlook не имеет некоторых удобных возможностей, которые давно реализованы в других почтовиках. Благодаря поддержке плагинов для Outlook нет нерешаемых задач и практически все недостатки можно исправить. Potolook – универсальный плагин, который, гармонично встраиваясь в Outlook, позволяет значительно расширить набор его функций и будет полезен многим пользователям. Potolook – это надстройка (plugin, add-in) к почтовому клиенту Microsoft Outlook (не Express). Potolook расширяет возможности стандартного Outlook, предоставляя множество дополнительных сервисов. Microsoft Outlook это не только почтовый клиент, но и мощный органайзер, с помощью которого можно автоматизировать практически любую офисную задачу, в чем так же поможет Potolook. Используя шаблоны Potolook, значительно удобнее и быстрее создавать письма. Теперь не нужно каждый раз здороваться с собеседником, цитировать исходное письмо, подписываться – все это сделает Potolook. HTML шаблоны дают возможность создания в Outlook писем без особых затрат. Теперь не нужно сохранять все вложения в отдельной папке и пользоваться дополнительной программой-вьювером, можно просматривать их прямо в Outlook. Помимо всех известных графических форматов поддерживается просмотр заголовков сообщений, текстовых и офисных файлов [4].

Internet Explorer

Запуск программы Internet Explorer рассматривается операционной системой как заявка на работу в интернете. Windows Internet Explorer, сокращённо IE – бесплатный графический браузер корпорации Microsoft для операционных систем семейства Windows.

Internet Explorer 5.0 был выпущен в 1999 году. Internet Explorer впервые поддерживал значительные части W3C DOM, а также обеспечивал улучшенную поддержку CSS. Поддержка правостороннего письма, шрифта кегля агат, XML, XSL и возможность сохранения веб-страниц в формате MHTML. Поставлялся вместе с Windows 98 Second Edition и Microsoft Office 2000. Версия 5.5 вышла в 2000 году, с улучшенным предпросмотром страниц для печати, улучшенной поддержкой CSS и HTML и интерфейсом программирования приложений. Internet Explorer 5.5 поставлялся в составе Windows ME [5].

Расширение возможностей Internet Explorer 7: Стандартного набора возможностей в большинстве случаев хватает лишь непритязательным пользователям. Даниэль Фан, Крис Ли и Джордж Ву разработали специальное расширение IE7pro, добавляющее в браузер:

распознавание мышиных жестов;

функцию блокировки рекламных баннеров и флэш-роликов;

меню быстрого переключения прокси-серверов из списка;

опцию корректировки переменной User Agent String, отвечающей за идентификацию браузера веб-серверами;

конвертор страниц в графические изображения форматов JPG, BMP, GIF, PNG или TIFF;

механизм подключения пользовательских сценариев для манипулирования HTML-контентом на стороне браузера;

функцию восстановления всех открытых вкладок, сохранившиеся с предыдущей рабочей сессии браузера;

позаимствованную из браузера Maxthon опцию Super Drag&Drop, позволяющую перетаскиванием объектов на веб-странице выполнять привычные действия: производить быстрый поиск выделенного текста в заданном по умолчанию поисковом сервисе, эффектно сохранять изображения и документы и другое;

несколько готовых надстроек и скриптов для скачивания видеороликов с Google Video, Youtube и других онлайновых сервисов [6].

The Microsoft Network

Если есть подключенный к телефонной линии модем, оперативная служба The Microsoft Network в любое время обеспечит доступ в быстро расширяющийся мир электронной информации. Она поможет провести деловые операции, связаться с людьми и организациями по всему миру и получить нужные сведения прямо с рабочего стола Windows 9X. Поддержка The Microsoft Network встроена в Windows 9Х. Если уже имеется модем, то – чтобы подсоединиться к The Microsoft Network и стать ее участником – достаточно установить поддержку The Microsoft Network в Windows 9X, подписаться на ее услуги и щелкнуть соответствующий значок на рабочем столе. Стандартный пользовательский интерфейс и похожий на Windows Explorer навигационный инструмент облегчает доступ к услугам, предоставляемым Microsoft Network. Пользователи могут создавать ярлыки для отдельных областей в Microsoft Network и сохранять их на рабочем столе или в любой другой папке My Computer. Скачать файлы так же просто, как и перемещать их мышью для копирования. Кроме того, внутри Microsoft Network можно открыть Microsoft Exchange для отправки и приема почты.

Благодаря многопоточности и многозадачности Windows 95 в Microsoft Network несколько различных задач (например, перекачка файлов, просмотр и чтение электронной почты, общение пользователей в chat rooms) могут выполняться одновременно. Из Microsoft Network можно получить доступ к информационным службам: новости политики и спорта, биржевые сводки, сведения о продуктах. Получив статус ICP в The Microsoft Network, компания может продавать продукты и услуги во всемирном электронном магазине, доступном с рабочего стола Windows 9X.

Microsoft Mail

Клиент Microsoft Exchange и почтовое отделение группы Microsoft Mail позволяет отправлять и принимать почту при работе вне офиса. С помощью модема, телефонной линии и сервиса Dial-Up Networking (Удаленный доступ к сети) можно установить удаленное подсоединение к сети своей организации или к своему офисному компьютеру и обменяться с ним почтовыми сообщениями. Войдя в сеть с удаленного компьютера, через Microsoft Mail можно осуществить предварительный просмотр заголовков новых почтовых сообщений. Другими словами, можно узнать, кто и на какую тему отправил вам сообщение, какого оно объема и сколько понадобится времени, чтобы перекачать его на ваш удаленный компьютер. Тем самым экономиться и время, и дисковое пространство, не перекачивая ненужные файлы. Аналогично можно поступать и при соединении с Microsoft Mail через ЛВС.

С помощью Microsoft Mail Post Office Upgrade почтовое отделение Windows 9X обновится до полнофункционального почтового отделения Microsoft Mail Server. Оно включает в себя программное обеспечение, документацию и лицензию на расширение коммуникационных возможностей рабочей группы. [1]

Основные выводы

Чем Windows 98 лучше Windows 95?

Главное преимущество Windows 98 – более высокая надежность. Сбои в работе происходят реже, их последствия менее разрушительны для данных и для работы других приложений. Практически исключены серьезные последствия нештатного завершения работы. Благодаря расширенной библиотеке драйверов надежнее и эффективнее работают устройства компьютера, в том числе и такие, которых несколько лет назад еще не существовало.

Значительно удобнее в Windows 98 работать в Интернете, заметно шире возможности использования и оформления Рабочего стола, легче настраивать Главное меню. Благодаря файловой системе эффективно используется пространство на жестких дисках большого объема, предусмотрена оптимизация запуска приложений. Появились обширные возможности контроля состояния системы, поиска и устранения неисправностей.

Преимущество Windows Me перед операционной системой Windows 98.

Существует ряд заявленных функциональных характеристик, которые действительно должны давать потребителю новые преимущества. Прежде всего, надо отметить новую концепцию, которая называется out of the box. Смысл этого понятия состоит в том, что компьютер с операционной системой должен быть готов к немедленной и полноценной работе сразу после того, как его распаковали и установили на рабочем месте. Другая сторона концепции out of the box заключается в широком развитии «самостийности». Суть этого состоит в том, что система должна самообслуживаться, самозалечиваться, самонастраиваться, самовостанавливаться и выполнять множество других само– Нельзя сказать, что этого не было ранее. Еще в системе Windows 98, которая, как известно, ориентировалось на широкое использование Интернета, были введены средства для автоматического обновления и восстановления системы с помощью удаленной службы технической поддержки. Вторым по значению функциональным преимуществом является ориентация Windows Me на домашние компьютерные сети. Домашние компьютерные сети, состоящие из компьютеров разных поколений, способных совместно использовать одно общее соединение с Интернетом, – это хороший ответ на глобальную проблему утилизации старых компьютеров. При таком подходе устаревшие компьютеры, не способные работать с современными прикладными или игровыми программами, вполне могут еще послужить в роли справочно-информационных терминалов. Средства для создания таких домашних компьютерных сетей были и в Windows 98, а Windows Me делает следующий шаг в этом направлении и представляет эти возможности в виде Мастер-программ. Очередным заявлением достижением новой системы является ее более высокая устойчивость и надежность в работе. Еще одним заявленным преимуществом Windows 98, является ускоренный запуск программы [2].

2. Принтеры

2.1 Принципы работы и устройство принтеров

Матричные принтеры: Эти устройства, появившиеся в 1964 году, из-за своей уникальности в ряде областей применения продолжают пользоваться спросом и сегодня. 9- и 24-игольчатые, широко- и узкоформатные, с различным объемом памяти, с возможностью печати нескольких копий, печатающие на обычной, перфорированной или рулонной бумаге, специальные высокоскоростные с принудительным охлаждением для непрерывной печати больших массивов – таков диапазон свойств современных матричных принтеров EPSON.

Принцип работы этого устройства: В принтере имеется специальная печатающая головка с так называемыми иглами, благодаря которым появилась еще одна классификация матричного принтера – «игольчатый». Каждая из таких иголок закреплена на упругой пластине (ее называют еще держателем) на электромагните. При подаче тока магнит начинает притягивать эту пластину, приводя в движение и иглу. Игла в свою очередь бьет по красящей ленте, оставляя тем самым отпечаток, например, символ на бумаге. А из них и формируется информация. А прекращение подачи тока на этот магнит приводит к тому, что упругий держатель иглы возвращает ее в исходное положение. Красящая лента, которая применяется в матричных принтерах, представляет собой особую полоску плотной материи, пропитанной краской. Благодаря тому, что она не стоит на месте, а постоянно прокручивается, вся ее поверхность как бы «выбивается» ровно. А для повышения разрешения печать может производиться сразу в несколько проходов со смещением головки. В этом и заключается классический принцип работы. Как уже говорилось, использование матричных принтеров остается на сегодняшний день актуальным делом. Матричные принтеры зачастую оказываются куда более пригодными, чем те же струйные. А все благодаря своим преимуществам, к которым можно отнести:

Универсальность: матричный принтер является существенно более экономичным принтером при работе с бумагой, чем лазерный или струйный, которые, как правило, не имели возможности использования бумаги в специальном рулоне. Нужно сказать, что матричные принтеры могут работать практически с любым типом бумаги, даже очень низкого качества.

Низкая стоимость печати: матричные принтеры требуют, пожалуй, минимальных затрат для печати. Низкая стоимость печати – еще одно важное преимущество, на которое стоило бы обратить внимание в первую очередь. Да и сами принтеры не требуют особых расходов при эксплуатации.

Скорость печати: многие матричные принтеры имеют очень большую скорость печати, чем современные лазерные и струйные принтеры. Это позволяет использовать матричные принтеры в служебных офисах, где требуется печатать достаточно большой объем информации при высокой скорости.

Несмотря, на все преимущества матричных принтеров, у них есть существенный недостаток – высокий уровень шума при работе. Поэтому, как правило, использовались матричные принтеры в специальных помещениях, где шум работы устройства не отвлекал людей [7], [8].

Струйные принтеры: С начала 70-х годов необычайно активизировалась исследовательская деятельность, направленная на создание систем без недостатков, свойственных системам печати под высоким давлением. Первое решение, найденное специалистами – печатающие головки с пьезоэлектрическими преобразователями, испускающие по запросу отдельные капли красителя.

Первый принцип работы: печатающие устройства с пьезоэлектрическими исполнительными механизмами. В 1977 г. был продемонстрирован первый струйный принтер с дозированным выбросом красителя. Этот принтер, оснащенный двенадцатью соплами-распылителями и печатающий почти бесшумно со скоростью 270 символов в секунду, произвел революцию даже в кругах специалистов. Компания Siemens, которой удалось облечь этот принцип в приемлемую для рынка форму, в качестве электромеханического преобразователя использовала пьезоэлектрическую трубочку, вмонтированную в канал из литьевой смолы. Все каналы заканчиваются пластиной с калиброванными отверстиями для распыления, расположенной на передней стороне устройства. Передача электроэнергии и красителя производится исключительно посредством колебаний давления, распространяющихся в канале в соответствии с законами акустики. Колебания, достигающие конца канала, отражаются там с инверсией фазы, т.е. в этом месте колебание с пониженным давлением и наоборот.

Пьезопластины. В начале 1985 г. компания Epson представила первый из своих пьезопланарных струйных принтеров. Вместо пьезоэлектрических трубочек, как у Siemens, на печатающих головках Epson, выполненных из структурированных стеклянных пластинок, укреплены небольшие пьезопластинки. Если к ним приложить электрическое напряжение, их диаметр чуть-чуть изменится, но и этого будет достаточно, чтобы они согнулись вместе с пассивной стеклянной многослойной подложкой подобно биметаллической пластине, что приведет к возникновению в канале красителя, выталкивающегося тем же способом, что и в печатающих головках с пьезотрубочками. В 1987 г. компания Dataproducts предложила другой принцип использования пьезоэлектриков для струйной печати, основанный на применении пластинчатого пьезопреобразователя. В последующие годы этот метод оставался сравнительно малоизвестным, причем не столько из-за конструкции на базе преобразователя, сколько из-за жидких восковых чернил, которые применялись во всех струйных принтерах с пластинчатым пьезопреобразователем производства Epson.

Согласно этому методу пьезопреобразователь, представляющий собой длинную плоскую пластинку (ламель), размещается позади небольшого резервуара с красителем. При воздействии на ламель импульсов напряжения ее длина немного меняется, что приводит к всплескам давления внутри резервуара, которые, в свою очередь, выталкивают капли из сопла-распылителя. Пластинчатые пьезопреобазователи сочетают в себе преимущества как плоских, так и трубчатых систем: высокую частоту распыления и компактную конструкцию. Сегодня на печатающие головки с пьезоламелями делают ставку такие фирмы, как Dataproduts, Tektronix и Epson. В начале 1994 года Epson продемонстрировал пьезотехнологию MACH (Multilayer Actuator Head – головка с многоуровневым исполнительным механизмом). Тем не менее, и в пьезоэлектрических печатающих MACH-головках применяются пьезоламели. Правда, компании Epson удалось изготовить пьезоламели одного ряда сопел-распылителей в едином блоке (Multilayer). Таким образом, оказалось возможным еще уменьшить размеры печатающей головки, разместить преобразователи, каналы и сопла-распылители с меньшей дистанцией и одновременно снизить производственные расходы.

Второй принцип работы: печатающие устройства с термографическими исполнительными механизмами. В 1985 году сенсацию вызвал Thinkjet компании Hewlett-Packard – первый струйно-пузырьковый термопринтер. Метод пузырьково-струйной термопечати за несколько лет покорил рынок (количество проданных струйных термопринтеров составило 10 млн.) Как часто бывает в подобных случаях, достижением стало сокращение производственных расходов. Если пьезоэлектрические печатающие механизмы приходилось с большим или меньшим трудом собирать из множества отдельных деталей, то пузырьково-струйные печатающие головки, представляющие собой кристаллы на кремниевых подложках, изготавливались по тонкослойной технологии сотнями. При тонкослойной технологии применяются в принципе те же производственные процессы, что и при изготовлении интегральных схем. Каналы подачи красителя, сопла-распылители, исполнительные механизмы и токоподводящие шины возникают при поочередном нанесении слоев на подложки, например способом ионно-лучевого напыления, и последующем структурировании этих слоев. Таким образом, по завершении процесса производства, насчитывающего более сотни шагов, на одной подложке появляется очень много термопечатающих элементов. Все структуры должны быть выполнены с точностью до тысячной доли миллиметра. Кроме того, малейшее загрязнение при производстве приводит к отказу. По этой причине пузырьково-струйные печатающие элементы изготавливаются в чистых помещениях и с применением машин, типичных для полупроводниковой промышленности. Поскольку головки струйно-пузырьковой термопечати изготавливаются по тому же принципу, что и интегральные микросхемы, напрашивается мысль об интеграции последних в печатающие кристаллы. И первый шаг в этом направлении сделала фирма Canon, встроив в печатающие головки своих принтеров транзисторную матрицу. Примеру Canon последовала компания Xerox, выпустившая в 1993 году модель пузырьково-струйного принтера с головкой, оборудованной 128 распылителями, и полностью интегрированным последовательно- параллельным преобразователем.

Функционирование пузырьково-струйного сопла-распылителя: сначала сильный импульс напряжения длительностью 3–7 мкс подается на крохотный нагревательный элемент, который мгновенно накаляется до 500 гр. Цельсия. На его поверхности температура превышает 300 гр. Цельсия. Мощность нагрева поверхности настолько велика, что при увеличении длительности импульса напряжения всего лишь на несколько микросекунд нагревательный элемент моментально бы разрушился. Сразу же в тонкой пленке над нагревательным элементом начинают кипеть чернила, и через 15 мкс образуется закрытый пузырек пара высокого давления (до 10 бар). Он выталкивает каплю чернил из сопла-распылителя, при чем скорость полета капли достигает 10 м/с и более. Через 40 мкс пузырек, соединившись с атмосферой, опять опадает, однако пройдет еще 200 мкс, пока новые чернила под действием капиллярных сил не будут засосаны из резервуара.

С самого начала пузырьково-струйные печатающие головки делились на две группы. Компания Canon, изобретатель системы, предпочла вариант Edlgeshooter. Почти одновременно фирма Hewlett-Packard разработала головку типа Sidechooter, которую теперь изготавливает и компания Olivetti. Головка Edgeshooter, как становится ясно уже из названия, разбрызгивает чернильные капли «за угол», т.е. перпендикулярно к направлению образования пузырьков. В головке Sideshooter, где пластина с соплами-распылителями находится поверх нагревательных элементов и каналов подачи чернил, пузырьки и капли движутся в одном направлении. Поскольку края сопел-распылителей в головках типа Sideshooter сделаны из однородного, а не из различных материалов, как в Edgeshooter, процесс изготовления распылителей с отверстиями определенного размера для Sideshooter значительно проще, чем для головок Edgeshooter. Кроме того, приходится учитывать неодинаковое смачивание разнородной поверхности головки Edgeshooter.

Требования к качеству чернил для любой системы струйной термопечати очень высоки, значительно выше, чем пьезосистемах. Принцип функционирования и высокие температуры обусловливают применение только смешанных растворимых красителей на водяной основе.

Вполне вероятно, что струйные принтеры завоюют массовый рынок, вытесняя таким образом матричные принтеры. Если же разработчикам удастся повысить разрешение и скорость печати струйных принтеров, то изготовителям лазерных принтеров придется всерьез побороться за место на рынке. До сих пор никакой другой метод печати не порождал такого разнообразия вариантов, как струйная печать, при чем не подлежит сомнению, что возможность этой технологии еще долго не будет исчерпана.

Лазерные принтеры: лазерные принтеры, как и копировальные аппараты, используют принцип сухой ксерографии, в основе которого лежит напыление порошка на материал с последующим запеканием.

Устройство обычного лазерного принтера: до того, как перейти непосредственно к принтерам, рассмотрим вначале копировальные аппараты, поскольку на их основе строения были сделаны лазерные принтеры. Функционально аппарат состоит из следующих частей (если не рассматривать сканирующую часть):

Фоторецептор (барабан)

Магнитный вал

Ракельный нож

Коротрон заряда

Вал переноса (коротрон переноса)

Коротрон отсечения

Бункер с тонером

Бункер отработки

Печка (фьюзер)

Фоторецептор представляет собой специальный материал (обычно это селен), нанесенный на металлическую основу. Обычно он выполняется в виде вала, поэтому иногда его называют барабан (drum unit). Фоторецептор заряжается коротроном заряда, который представляет собой металлическую (обычно золотую или платиновую проволоку) или же резиновый вал с металлической основой. Причем резина токопроводящая. На старых аппаратах применялся проволочный коротрон. В настоящее время происходит переход к другой технологии. Дело в том, что проволочный коротрон сильно озонирует воздух из-за высокого напряжения, подаваемого на него. После зарядки на фоторецептор подается изображение, которое в копировальных аппаратах освещается мощным источником света и проецируется через систему зеркал. Обычно для освещения оригинала используется каретка с лампой как в сканерах. Для увеличения и уменьшения изображения служит объектив с изменяемым фокусным расстоянием. Скорость барабана и каретки должна быть согласована. Те места на фоторецепторе, на которые падает свет, меняют свой потенциал или вообще теряют заряд (в зависимости от типа копировального аппарата). Таким образом, на фоторецепторе остается рисунок оригинала в виде заряженных участков. Затем фоторецептор входит в контакт с магнитным валом, который покрыт смесью тонера и носителя. Тонер представляет собой пыль, состоящую из мельчайших частиц определенного цвета. Для достижения более высокого качества печати фирмы-производители стремятся к созданию более мелких частиц тонера.

Носитель (developer) представляет собой железные частицы, на которых осаждается тонер. Таким образом, на магнитном валу находятся железные частицы, покрытые тонером. В некоторых аппаратах носитель отделен от тонера и заправляется отдельно, в других тонер представляет собой порошок, уже смешанный с носителем. Тонер находится в специальном бункере. Внутри бункера устанавливается мешалка, которая предотвращает опрессовывание тонера. Тонер переходит на фоторецептор за счет противоположного заряда на фоторецепторе. Весь этот процесс носит название проявки. Во время этого процесса бумага подается на регистрацию, т.е. она выбирается из лотка и устанавливается таким образом, чтобы начинать печать. Когда датчик регистрации бумаги сообщает, что бумага дошла до фото барабана, происходит перенос изображения с фото барабана на бумагу. После того, как тонер перенесен, подается бумага. Под бумагой проходит коротрон переноса (вал переноса), который имеет потенциал сильнее потенциала фоторецептора. Этот вал выполняется из металла, покрытого специальной токопроводящей резиной. Вал за счет более сильного потенциала на нем оттягивает на себя тонер, который осаждается на бумаге. Затем с помощью специального механизма бумага отрывается от рецептора и подается на запекание. В некоторых машинах существует такой механизм, в некоторых нет. Он представляет собой еще один коротрон, который оттягивает бумагу от рецептора.

Запекание представляет собой процесс высокотемпературного нагрева бумаги с одновременным прижимом специальным валиком. Механизм состоит из нагреваемого тефлонового вала, с кварцевой лампой внутри, и резинового прижимного вала. Механизм для запекания носит название печка (fuser). Иногда вместо тефлонового вала устанавливается специальный термоэлемент, покрытый термопленкой. Такие копиры имеют меньший срок прогрева и меньшее энергопотребление, однако и ходит термопленка значительно меньшее количество копий и повредить ее значительно легче при неправильном извлечении бумаги. В некоторых аппаратах предусмотрено смазывание прижимного вала силиконовой смазкой. Эта смазка предотвращает прилипание бумаги к валу. Механизм с кварцевой лампой более дорогой, но и более надежный обычно используется в высокопроизводительных машинах. Механизм с термопленкой используется в принтерах и копирах малого класса. Фоторецептор очищается от остатков тонера с помощью ракельного ножа, который сделан из специального материала и находится в плотном контакте с рецептором. Ракельный нож обычно выполняется в виде полосы из мягкого пластика. В некоторых аппаратах предусмотрена смазка ракельного ножа. Остатки тонера удаляются в бункер отработки. Это наиболее распространенный принцип удаления остатков тонера. В некоторых аппаратах вместо ракельного ножа используется электростатическое удаление остатков тонера. В этих машинах опять же практически весь тонер переносится на бумагу.

Светодиодные принтеры: светодиодная и лазерная технологии цифровой печати используют электрографический процесс для получения финального отпечатка. Фактически, эти устройства одного и того же класса: в обоих случаях источник света, управляемый процессором принтера, формирует на светочувствительном барабане поверхностный заряд, соответствующий требуемому изображению. Далее вращающийся барабан проходит мимо бункера с тонером, притягивает частички тонера к «засвеченным» местам и переносит тонер на бумагу. Затем тонер закрепляется на бумаге термоэлементом (печкой) – voila, мы получаем на выходе готовый отпечаток.

Остановимся на конструкции источника света, засвечивающего барабан. Именно в типе используемого источника света и кроется разница между лазерным и светодиодным принтером: в отличие от лазерного блока, в последнем случае используется линейка, состоящая из тысяч светодиодов.

Соответственно, светодиоды через фокусирующие линзы освещают поверхность светочувствительного барабана по всей его ширине. Светодиодная засветка осуществляется следующим способом: панель светит через фокусировочную линзу. Через линзу свет попадает на барабан с фоторецептором (светочувствительный барабан) и вырисовывает требуемое изображение («выбивает» заряды) по всей длине барабана. Затем происходит поворот барабана на один шаг и вычерчивается новая линия. В некоторых принтерах кроме поворота барабана используется поворот светодиодной панели по вертикали, который позволяет на одном шаге поворота барабана вычертить два ряда точек. Скорость проектировки изображения с помощью светодиодной панели велика, но лазерные принтеры все равно превосходят по скорости проектировки изображения светодиодные принтеры. Светодиодная технология более надежна, поскольку является более простой, чем технология лазерных принтеров. Кроме того, принтеры со светодиодной панелью более компактны. По этой же причине светодиоды часто используют в ксерографических цифровых плоттерах. Однако лазерные принтеры работают быстрее, в то время как светодиодные – дешевле лазерных принтеров [9].

Сравнение принтеров

Лазерные принтеры:

Используются в бизнесе, так как они обеспечивают самую быструю печать без потери в качестве. Сетевые лазерные принтеры готовы к множеству работ и имеют много входных лотков для бумаги. Личные принтеры намного меньше. Они подключаются напрямую к персональному компьютеру и обычно предлагают только один входной лоток для бумаги. Личные принтеры обычно могут печатать от 4 до 6 страниц в минуту, тогда как сетевые принтеры могут производить более 24 страниц. Многие лазерные принтеры имеют более 1МВ внутренней оперативной памяти, которая работает как буфер, и внутренний процессор для ускорения получения печатной продукции.

Довольно высокая скорость печати – до 20 стр./мин. При печати нескольких тысяч страниц общая стоимость струйного принтера и расходных материалов будет в несколько раз превышать стоимость монохромного лазерного принтера плюс расходные материалы на тот же объем печати.

Бумага для лазерного принтера подходит не всякая. Подходящая марка подбирается исключительно экспериментальным путем: после выхода из принтера листы не должны слипаться от электростатического заряда и не должны изгибаться «в трубку», поскольку это сильно может затруднить последующую печать на противоположной стороне листа.

Матричные принтеры зачастую оказываются куда более пригодными, чем те же струйные, благодаря своим преимуществам, к которым можно отнести:

Универсальность: существенно более экономичный принтер при работе с бумагой, чем лазерный или струйный, которые, как правило, не имели возможности использования бумаги в специальном рулоне. Матричные принтеры могут работать практически с любым типом бумаги, даже очень низкого качества.

Низкая стоимость печати: матричные принтеры требуют минимальных затрат для печати. И сами принтеры не требуют особых расходов при эксплуатации.

Скорость печати: многие матричные принтеры имеют большую скорость печати, чем современные лазерные и струйные принтеры. Это позволяет использовать матричные принтеры в служебных офисах, где требуется печатать достаточно большой объем информации при высокой скорости.

Несмотря, на все преимущества матричных принтеров, у них есть существенный недостаток – высокий уровень шума при работе. Поэтому, как правило, использовались матричные принтеры в специальных помещениях, где шум работы устройства не отвлекал людей.

Струйные принтеры отличаются следующими преимуществами: низкая начальная цена, огромнейший выбор, скорость, цветная печать. Весомым «минусом» данных принтеров является цена на оригинальные картриджи – она иногда может достигать 90% первоначальной цены принтера. К тому же стоимость отпечатка на струйном принтере очень высока. Единственное достоинство струйного принтера заключается в том, что он позволяет создавать цветные документы и качественные цветные фотографии.

Светодиодные принтеры: конструкция выглядит одновременно очень просто и весьма функционально. Именно принцип устройства данного принтера, а именно, линейка, состоящая из тысячи светодиодов, позволяет принтеру обеспечивать высокую скорость и отличное качество печати. Также можно отметить и надежность светодиодных принтеров. Недостатком данных принтеров можно отметить их высокую стоимость.

Реферат: Компьютер в школе

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А. А. Кулешова

Кафедра МПМ

РЕФЕРАТ на тему

«Компьютер в школе»

Выполнил: студент физико- математического факультета V курса группы

«В»

Злобин Ю. Л.

Романовский В. М.

Могилев,
2001

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3
Из опыта компьютеризации обучения в школах Болгарии 4
Проблемы компьютеризации обучения 9
Информатика и преподавание математики 15
Новые информационные технологии и обучение математике 19
Сценарий программы по теме «Подобие треугольников» 24
Литература 27

Введение

Сегодня уже не вызывает сомнения, что компьютеры будут играть важную роль в будущей цивилизации человечества. Уже сейчас их внедрение приводит к коренному изменению технологии во многих отраслях современного производства. И от того, в какой степени и как будут решены проблемы компьютеризации обучения детей и молодежи теперь, существенно зависит подготовленность подрастающего поколения к жизни в будущем обществе.
Проблемы, с которыми завтра столкнутся дети, учителя, воспитатели в связи с компьютеризацией всех сторон жизни общества и всех сфер производственной деятельности, уже сегодня волнуют ученых, педагогов, социологов.
Компьютер является новым мощным учебно-техническим устройством, значительно, повышающим производительность труда как самого учителя, так и каждого ученика в отдельности. Между учителем и машиной создается симбиоз, в котором каждый делает то, что лучше может сделать. При этом ведущая роль остается за учителем.
Основная роль компьютера в процессе обучения — расширить возможности контактов обучаемого с обучающим.
В этом реферате приведен краткий обзор некоторых статей из журнала
«Математика в школе» посвященных проблеме компьютеризации обучения.

Из опыта компьютеризации обучения в школах Болгарии

Ив. Ганчев, И. Кучннов, Т. Данова, Кр, Данов (София, НРБ)

Ключевой проблемой компьютеризации обучения является создание диалогово-обучающих программ. В этой статье мы хотим рассказать об основных идеях а принципах, которыми мы руководствуемся при разработке таких программ, и о проблемах, с которыми сталкиваемся.
По нашему убеждению, учитель продолжает быть основным руководителем и организатором обучения математике. Компьютер же является новым мощным учебно-техническим устройством, значительно повышающим производительность труда как самого учителя, так и каждого ученика в отдельности. Между учителем и машиной создается симбиоз, в котором каждый делает то, что лучше может сделать. При этом ведущая роль остается за учителем.
Основная роль компьютера в процессе обучения — расширить возможности контактов обучаемого с обучающим. На обычных уроках эти контакты ограничены, поскольку у учителя, как правило, не меньше 30 учащихся.
Поэтому целесообразно предоставить компьютеру некоторые из простых обучающих функций, а учителю дать возможность сосредоточиться на более сложных. Например, на объяснении сложных преобразований, важных математических закономерностей, некоторых логических рассуждений.
Персональный компьютер (ПК) дает возможность имитировать работу лучших учителей, их приемы индивидуального обучения школьников. Поэтому в основе наших методических принципов компьютеризации обучения стоят достижения современной методики, разработанной для традиционного преподавания.
В процессе компьютеризации обучения математике следует помнить об особой роли математические задач. Чаще всего их предлагают с чисто дидактическими целями, а не потому, что заинтересованы в самом ответе.
Поэтому мы считаем, что, когда решение задач является целью обучения, нельзя использовать компьютер как «решатель».
Укажем теперь основные принципы, которыми мы руководствуемся при составлении диалогово-обучающих программ.
Мы считаем целесообразным разделять учебный материал на небольшие порции таким образом, чтобы каждая порция смогла уложиться на экране монитора, а ученик не пассивно читал длинные тексты, но имел бы возможность чаще отвечать на поставленные вопросы после достаточного времени для обдумывания.
В наших программах усилен элемент контроля в обучении и элемент обучения в контроле. Для этой цели после каждого вопроса предусмотрены три выхода, когда ответ верен, когда он ошибочен; когда ученик не знает, что делать и не дает никакого ответа.
В первом случае компьютер выдает так называемое положительное подкрепление и новое задание.
Во втором и третьем случае сначала предлагается небольшая помощь, после чего учащемуся предоставляется возможность продолжить самостоятельную работу. Если ученик снова дал ошибочный ответ или обратился за помощью, ему предоставляется более серьезная помощь, а потом опять возможность для самостоятельной деятельности. Этот цикл можно повторить необходимое число раз, постепенно увеличивая помощь, пока не будет дано все решение поставленной задачи. Когда машина дает полное решение задачи, ученик обязан переписать его в свою тетрадь. На этот случай в программе предусмотрена новая, аналогичная уже решенной задача, которая предлагается учащемуся.
Таким образом проверяется, усвоен ли преподаваемый материал.
Если задача используется для проверки знаний и умений, то в сценарии для компьютера точно указано, какую отметку надо поставить в зависимости от того, в какой степени ученик использовал помощь и какие ошибки допускал при работе. Все это позволяет более точно проверить и оценить знания учащихся, не прерывая процесса обучения.
Помощь на отдельных этапах должна быть не догматичной, а целесообразной, исходящей из определенной цели обучения. Это позволяет направить рассуждения учащихся.
В наших программах почти не используется так называемый метод множественного выбора, за исключением тех случаев, когда трудно предусмотреть все верные ответы.
Наконец, мы считаем, что в обучении компьютер нужен не всегда. Мы не обращаемся к нему в случаях, когда все ученики должны актуализировать или усвоить определенную часть знаний, умений и имеют одинаковую подготовку, скорость работы. Компьютер нельзя использовать также в случае, когда очень трудно реализовать разделение знаний на подходящие фрагменты и осуществить удобное разветвление.
Для иллюстрации того, как реализуются указанные принципы, в конце статьи даны фрагменты из двух обучающих программ.
Некоторые из составленных нами диалогово-обучающих программ имеют межпредметную направленность. К ним относится, например, пакет программ по теме «Векторы и их применение при решении задач по химии». Начальным звеном этого пакета было создание программы, которая решает практически все школьные задачи на уравнивание коэффициентов химических уравнений, на нахождение количества вещества, вступившего в данную реакцию и др.
Программа основана на использовании таких элементов векторного аппарата, как аффинные операции над векторами и скалярное произведение векторов.
Отметим некоторые положительные моменты, которые мы наблюдали в проводимых нами экспериментальных уроках с ПК.
Прежде всего обучающая программа дает возможность каждому самостоятельно решить поставленную задачу. Если ученик не может действовать полностью самостоятельна, то он получает помощь именно в таком объеме, который достаточен для перехода к самостоятельным действиям. Отметим, что при коллективном обучении это условие обычно нарушается. Учитель с классом идет вперед, не зная, как усвоен каждым членом коллектива предыдущий шаг решения задачи.
Компьютер помогает не только ученику, но и учителю, особенно при контроле знаний школьников. Наблюдения показывают, что обеспечение постоянного контроля, учитывающего как давно приобретенные знания и умения учащихся, так и те, что должны быть приобретены после выполнения данной работы, значительно сокращает время, когда ученик бездействует.
Когда основная часть класса занимается компьютером, силы и внимание учителя освобождаются для работы с теми ребятами, кому нужны или дополнительные объяснения, или новые более сложные задачи. Таким образом возрастает эффективность труда учителя без увеличения его нагрузки,
Наши диалогово-обучающие программы имеют и стимулирующую функцию. Прежде чем поставить учебнику оценку, компьютер предлагает ему повторный обучающий фрагмент. Зная это, ученик с большим вниманием делает первый проход фрагмента и старается усвоить всё, чтобы успеть при втором проходе получить лучшую отметку.
Обучающая программа является дополнительным стимулом для получения компьютерной грамотности. Опыт некоторых западных стран показывает, что эффект «компьютерной моды» быстро проходит, как и всякая мода. Поэтому в будущем само применение компьютера в учебном процессе может стать самым первым средством для мотивации изучения информатики.
В процессе диалога компьютер эмоционально безразличен к ошибкам учащихся.
Это освобождает ученика от страха и смущения, снижает до минимума психологическую несовместимость, которая иногда имеет место между учеником и учителем.
До появления компьютеров в школе резко разделялись два важнейших вида деятельности детей: обучение и игра. Игра, как правило, запрещалась, а к обучению ребят принуждали. Теперь компьютер имеет полную возможность сочетать обучение с игрой и тем сделать процесс получения знаний более радостным.
Отметим теперь чисто педагогические трудности, которые тормозят развитие компьютерного обучения на современном этапе.
Начальное обучение не дает никаких навыков действий с компьютером. Это, с одной стороны, усложняет разработку программ, так как программист должен соображаться с «компьютерными умениями» обучаемых. С другой стороны, затрудняется использование компьютеров во время урока — учащиеся работают медленно, допускают технические ошибки.
В настоящее время педагоги еще не научились сочетать коллективные формы обучения (без компьютера) и индивидуальные (с компьютером).
Учителя и методисты недостаточно информированы о возможностях ПК для применения в учебном процессе, а специалисты по информатике плохо знают особенности учебного процесса. Опыт совместной работы этих категорий специалистов пока недостаточен.
От применения ПК в обучении часто ждут такого же быстрого эффекта, как и от использования новых машин в различных производствах. Такой чисто производственный взгляд на обучение человека, несмотря на всю его наивность, приносит заметный вред, не видя немедленной отдачи вложенных средств, некоторые педагоги теряют интерес к компьютерному обучению и задерживают его развитие.
Диалогово-обучающие программы (ДОП) пока еще разрабатываются без какой- либо общепринятой педагогической концепции. В связи с ними сейчас рассматриваются только различные предложения. Одни считают, что за теоретическую базу при создании ДОП следует принять идеи советских психологов П.Я.Гальперина и Н.Ф.Талызиной о поэтапном формировании умственных действий. Другие предлагают воспользоваться некоторыми идеями
Л.С.Выготского. Третьи ссылаются на теорию программированного обучения.
Встречаются и предложения использовать идеи Пиаже, теорию модульных систем и т. д.
Наш опыт показывает, что па нынешнем этапе целесообразно искать оптимальное сочетание всех перечисленных идей с передовым опытом хороших учителей.
В заключение приведем 2 фрагмента из наших диалогово-обучающих программ.
(После каждого шага в скобках указан номер того задания, которое предлагается учащемуся)
Фрагмент № 1: «Геометрическая прогрессия»
Учащемуся предлагается выполнить в своей тетради первое задание.
1. Дана геометрическая прогрессия a1, а2, a3, … an, … с q = (2 и S6 =
(63. Найдите ее первый и шестой член (a1 и a6). Введите на экран значение a1. Если затрудняетесь в его вычислении, нажмите клавишу «Д». (Переход к заданию 1.3).
В случае верного ответа на экране появляется запись:
1.1. Вы правильно справились с этой частью задачи, Теперь укажите, чему равно а6. Если затрудняетесь, нажмите клавишу «Д». (Переход к 1.3.4 ).
При правильном вычислении а6 сообщается:
1.1.1. Молодец! Вы правильно выполнили и эту часть задания. А теперь займитесь задачей 2 (Переход к следующей задаче, В данном фрагменте она не приводится.)
При неправильном вычислении а1 появляется сообщение:
1.2. Вы допустили ошибку. (1.3.)
Если первый член найден правильно, а второй неправильно:
1.1.2. Я доволен Вашей работой По Нахождению первого члена, но со второй частью Вы не справились. (1.34)
1.3. Поскольку вам известны S6 =(63, q = (2, n = 6, а необходимо найти а1, можете использовать равенство
[pic]
Попробуйте еще раз определить а1 и ввести его. Если вторая попытка удачна:
1.3.1. Да, теперь правильно. Продолжите работу по нахождению шестого члена. Введите ваш результат на экран или обратитесь за помощью, нажав клавишу «Д». (134)
При правильном ответе:
1.3.2. Вы успешно справились со второй частью задачи. А теперь займитесь следующей задачей. (Переход к задаче 2.)
Если после первой попытки а6 не найден правильно:
1.3.3. Вы опять ошиблись (1.3.4)
1.3.4. Поскольку необходимо найти а6, можете использовать формулу для общего члена геометрической прогрессии аn = а1qn-1. Запишите Ваш результат на экране.
Если правильный ответ яе получен, следует сообщение:
1.3.5. Вы ошиблись. Если в формуле а6 = а1q5 заменить a1 и q их значениями, получим a6 = 3(((2)5 = 3((32) = (96. Запишите результат в свою тетрадь и займитесь решением следующей задачи. (Переход к задаче 2.)
Фрагмент № 2. «Тождественные преобразования рациональных выражений»
1. Сократите дробь [pic].
Решите задачу в тетради и запишите ответ на экране. Если не знаете, с чего начать, нажмите клавишу «Д». (1.2.)
Если ученик получил и ввел выражение x(2:
1.1. Правильно. Молодец! Желаю успеха при решении следующей задачи. При неправильном ответе 1.3.
1.2. Чтобы сократить рассматриваемую дробь, необходимо разложить на множители числитель и знаменатель. Если данная подсказка недостаточна, нажмите клавишу «Д» (1.2.1).
1.2.1 Выражение x(8 можно представить в виде произведения, применив формулу разности кубов x3 ( y3 = (x ( y)(x2 + xy + y2).
Думаю, что теперь Вы справитесь с заданием. Если не знаете, что делать дальше, нажмите клавишу «Д» (1.2.2).
1.2.2. Представив 8 = 23, можем записать: x3(8=x3(23 =(x(2)(x2+2x+22).
Продолжайте сами или нажмите клавишу «D» (1.2.3). Если ответ правилен, следует переход к пункту 1.1. В противном случае компьютер переходит к следующему пункту.
1 2.3. Вы не смогли решить эту задачу Ее решение
[pic].
1.3. Вы ошиблись (1.2).

Проблемы компьютеризации обучения

В. Г. Болтянский, В. В. Рубцов (Москва)

6—9 мая 1985 г. в г. Варне (НРБ) проходила Международная конференция
«Дети в век информации завтрашние проблемы сегодня». В ее работе приняли участие около 200 ученых и педагогов из 45 стран мира.
Определение научной проблематики конференции, приглашение докладчиков, отбор поступивших научных сообщений и распределение их по секциям были осуществлены Программным комитетом конференции, в который вошли 18 ученых из разных стран мира. Возглавлял Комитет вице-президент Болгарской академии наук Б. Сендов. В состав Программного комитета были включены три советских ученых: академик А. Ершов, член-корреспондент АПН СССР В. Болтянский и профессор Г. Чоговадзе (по линии ЮНЕСКО). О широте научной тематики конференции можно судить по основным направлениям ее работы:
1. Социальные, культурные, экономические эффекты и последствия компьютеризации обучения.
2. Физиологические, психологические, педагогические проблемы и методологические выводы
3. Компьютерная техника и программное обеспечение в обучении.
4. Национальные концепции компьютеризации обучения.

На конференции была развернута выставка учебного оборудования и программного обеспечения по вопросам компьютеризации обучения.
Экспонировавшиеся на этой выставке программы, фрагменты обучающих игр и другая учебная информация, записанная в памяти компьютеров и использовавшаяся для организации диалога с обучаемым, наглядно свидетельствовали об отставании педагогической мысли от развития техники.
Большинство демонстрировавшихся фрагментов были построены по типу машины
Пресси. Например, учащемуся предлагались один за другим глаголы русского языка, и он должен был указывать, совершенного или несовершенного вида данный глагол (нажатием клавиша 5 или М). В зависимости от количества правильных ответов (из 50 возможных) обучаемый получал на экране дисплея оценку своей деятельности. Подобного рода контролирующие и контрольно- обучающие программы были предложены и по другим школьным предметам.
Программное обеспечение по математике включало в себя несколько обучающих фрагментов, построенных по типу линейных (скиннеровских) программ, порция информации, сопровождаемая одним вопросом, разъяснение правильного ответа на этот вопрос в следующей порции, затем новая порция информации и т. д. В некоторых случаях наблюдалась незначительная адаптивность экспонировавшихся фрагментов программ. Например, осуществлялся перескок через некоторые простые порции учебного материала в случае получения от обучаемого нескольких правильных ответов подряд.
Имелись и обучающие фрагменты, построенные по типу разветвленных программ. Здесь были воплощены классические (краудеровские) идеи программированного обучения. Учащемуся предлагалась порция информации, заканчивавшаяся одним вопросом и несколькими возможными ответами — на выбор. Учащийся с помощью клавиатуры набирал номер (или шифр) одного из этих ответов, после чего (в зависимости от правильности выбранного ответа) ему предлагалась либо следующая порция, либо разъяснение характера ошибки, либо дополнительная тренировочная серия облегченных упражнений, либо повторительный материал (если ошибка свидетельствовала о наличии пробелов в знаниях) и т. п.
Все это, разумеется, хорошо известно как в теоретическом плане, так и в отношении методики преподавания. Такие разветвленные программы, построенные на основе вопросов с выборочными ответами, составлялись десятками преподавателей наших школ, СПТУ, техникумов, вузов.
Экспонировались и более совершенные программы типа диалоговых систем обучения. Интересная система разработана сотрудниками Габровского электромеханического института (НРБ). Создатели ее также исходили из идей программированного обучения, но существенно расширили круг возможностей.
После введения в изучаемую тему и краткой инструкции обучаемому предоставляется возможность выбора режима работы (введением индекса, т. е. одного из чисел 1, 2, 3, 4, 5): для более сильных или менее сильных учащихся, для детального изучения темы или общего знакомства, для повторения необходимого вспомогательного материала перед изучением темы, для творческого режима работы с включением ряда нестандартных задач, и т. п. Кроме того, на каждом этапе обучаемый может получить информацию
(формулировку общего правила, табличный материал) или помощь, осуществить переход к работа с графической информацией. Ответы обучаемого предусматриваются в различных формах: выборочный ответ, «верно — неверно», свободное введение слова ответа по выбору обучаемого, введение числа или буквенного выражения, иногда ответ можно дать только дотрагиваясь до экрана в нужном месте таблицы или графика и т. п. Каждая педагогическая ситуация предполагает варьирование следующей порции информации в зависимости от того, является ли ответ правильным или допущена ошибка первого вида, второго вида и т. д. Предусмотрено также возвращение к одной из предыдущих порций с целью побуждения учащегося искать решение по аналогии с уже решавшейся задачей. В некоторых порциях допускается (при желании обучаемого) переход к следующей порции без обязательного ответа на вопрос и т. п. Наконец, отметим, что режим диалога предусмотрен составителями программы не только для обучаемого, но и для преподавателя, вводящего информацию по своему предмету. Именно, при составлении обучающей программы
(в режиме записи) компьютер задает вопросы следующего типа, обращенные к преподавателю: «Что записать в эту порцию? Нужны ли ответы и в какой форме
(выборочной, свободной, прикосновение к экрану и т. д.)? Что записать в случае такого-то ответа? Нужно ли будет впоследствии вернуться к этой порции?» При такой работе преподаватель лишь вводит смысловую информацию, а расположение порций в режим диалога с обучаемым осуществляются автоматически. Следует также отметить различные возможные формы работы диалоговой обучающей системы обучающий тренинг; «симуляционная система»; разветвленная или адаптивная обучающая программа; диалоговый обучающий режима.
Отметим, однако, что описанное функционирование диалоговой системы связано лишь с технологией составления обучающей программы и ее использования для организации диалога с обучаемым. И это соответствует мнениям многих участников конференции, которые откровенно говорили, что проблемы компьютеризации обучения должны решаться в плане развития идей программированного обучения на базе использования современной вычислительной техники.
Однако это лишь одна сторона вопроса. У многих докладчиков прозвучал встревоженный интерес к глубинным «основаниям» процесса обучения с помощью компьютеров. По их мнению, насыщение школ компьютерной техникой, а также решение «технологических» проблем составления обучающих фрагментов в рамках идей программированного обучения вовсе не решает само по себе проблем компьютеризации обучения. Существенно более важное значение имеют проблемы методологического, психолого-педагогического, социального плана, связанные с компьютеризацией обучения. В их решении, как единодушно отмечали представители всех стран, мы находимся еще в самом начале пути.
Профессор Ш. Шиба из Японии детально остановился на вопросе о влиянии телевидения на развитие детей. По представлениям японских социологов и педагогов схема этого влияния может быть представлена в виде:
ТВ — ребенок — мать — отец.
Мать, занимающаяся вопросами быта и питания, влияет на жизнь ребенка в степени, сравнимой с влиянием телевизора, а роль отца в воспитательном плане снижается. Телевидение мешает осуществлению контакта с друзьями, а это особенно опасно для семей, имеющих одного ребенка. Сегодня, в связи с развитием вычислительной техники, эта схема усложняется: добавляется персональный компьютер с его логическими играми, дисплейным рисованием, обучающими программами, причем ему, как и телевизору, принадлежит определяющая роль. Авторитет родителей и их влияние на жизнь ребенка еще более снижаются.

Очень важное значение имеет осуществление обратной связи между родителями и учителями. Особую опасность представляют попытки использования семьи для получения образования, эта линия неправильна — для выполнения образовательных функций существуют школы.
Социальным проблемам компьютеризации был также посвящен совместный доклад
Ж. Хебенштрайта (Франция) и Мэри Алис Уайт (США). В докладе отмечалось, что жить и работать без компьютеров становится все труднее. Уменьшающиеся цены на компьютеры позволяют все шире применять их в различных областях. Мы должны обучать детей работе с компьютерами и использовать их в обучении, постоянно помня при этом, что сегодняшним ученикам придется завтра иметь дело с компьютерами в условиях еще более развитой технологии. В будущем, возможно, человек, не знакомый с оперированием на компьютере, не сможет устроиться на работу. Обучать логическому мышлению и принятию решений очень важно, причем желательно обучать навыкам алгоритмического мышления (какой именно язык будет для этого применен, не так важно, хотя, разумеется, лучше использовать распространенные языки — Лого, Бейсик, Фортран). Сейчас дети могут уже рисовать на экране дисплея, менять раскраску рисунка, вносить исправления. Меняется ли образ мышления ребенка в связи с работой на компьютере? Серьезно ли ребенок воспринимает компьютер? На эти и многие аналогичные вопросы пока ответов нет.
Далее докладчики указали на обучающие игры как на наилучшее средство помочь ребенку выучить что-либо. И очень важно руководствоваться принципом, что компьютер создан не для одаренных детей, а для всех. При этом не следует забывать, что есть кое-что, не подвластное компьютеру, но свойственное и естественное для человека, это — мышление. Введение компьютеров в повседневную жизнь приведет к тому, что человек будет освобожден от технических деталей и сможет больше внимания уделять мышлению.
Ряд вопросов социального и психолого-педагогического плана был поставлен в докладе Н. Рэшби (Великобритания). Эти вопросы, связанные с введением компьютеров, имели полемический характер:
— Каковы основные предположения, на которых основывается компьютеризация обучения? Не следует ли тщательно взвесить, что разрешено делать, чтобы не травмировать психику ребенка?
— Не являются ли индустриальные проблемы (связанные с производством компьютеров) довлеющими над обучением?
— Хотят ли учителя осуществить введение информационной технологии обучения? (Докладчик отметил, что в разных странах есть и сторонники, и противники, но большинство учителей нейтральны.)
— Можем ли мы позволить разработку программ по различным предметам и компьютерных учебных материалов, которые постепенно вытеснят традиционную педагогическую технологию?
— Хотят ли родители наступления «информационного века» для их детей? Чего хотят сами дети?
— Какое образование нужно человеку: естественнонаучное или гуманитарное, и какова в связи с этим роль компьютеров?
Ряд докладов был посвящен психологическим аспектам проблемы компьютеризации обучения. Профессор С. Ларсен (Дания) выдвинул тезис о том, что практическая манипуляция с игрушками (материальными и «компьютерными») облегчает обучение; очень важно распространить воздействие компьютеров на младших детей и школьников, причем информация, предоставляемая компьютером, должна быть использована для развития мышления ребенка, для привития ему. чувства красоты.
Обеспечивает ли существующая методология компьютерного обучения
(программированное обучение в том виде, как оно представлено в современных системах) должный уровень развития ребенка, по крайней мере, ребенка в возрасте от 3 до 9 лет? Как частичный (негативный) ответ на этот вопрос, профессор Ларсен сформулировал положение о том, что отсутствие в индивидуальной работе с компьютером активных действий самого ребенка является существенным ограничением для успешного развития детей. В связи с этим он обратил внимание специалистов на работы советских психологов, составляющие основу деятельностной теории приобретения и усвоения знаний
(Л. С. Выготский, А. Н. Леонтьев и др). У детей в дошкольном и младшем школьном возрасте основу развития составляет выполнение предметных действий. Лишь в опоре на эти действия, обеспечивающие всестороннее преобразование объектов, происходит усвоение содержательных сторон и свойств изучаемой действительности. Если, работая с компьютером, дети не имеют возможности активно изменять и преобразовывать объект, то их развитие тормозится.
Далее профессор Ларсен остановился на процессах образования понятий. Он подчеркнул, что это — сложная деятельность, включающая такие компоненты, как анализ, синтез, обобщение и не сводящаяся к процессам классификации.
Между тем именно классификация положена в основу обучения, использующего компьютер. В связи с этим требуется уточнить роль, которая будет отведена компьютеру в процессе обучения детей дошкольного и младшего школьного возраста, поскольку именно в этом возрасте зависимость развития от собственной активной деятельности проявляется в наибольшей степени. Во всяком случае, докладчик пришел к выводу о том, что существующая методология компьютерного обучения весьма ограниченна и несостоятельна в деле развития детей.
Следует заметить, что это положение, высказанное датским ученым, можно признать правомерным лишь в применении именно к дошкольникам и младшим школьникам, для которых выполнение предметных действий — необходимая основа образования первоначальных понятий. В более старшем возрасте формулы или фигуры на дисплее являются реальными объектами, и действия с ними существенно помогают образованию абстрактных понятий.
Отметим заключительный доклад болгарского академика Б. Сендова. Он подчеркнул, что проблема компьютеризации обучения ставит целый ряд экономических, организационных, психологических, педагогических, этических вопросов Их решение в значительной степени зависит от системы и характера развития страны, но обмен мнениями в международном плане здесь очень важен и полезен. Что касается высказываний «за» и «против» компьютеризации обучения, то они часто приводятся чисто умозрительно, без необходимых экспериментов и исследований. Хорошо обоснованных выводов мало. Очень разным является отношение к книге как к основному средству обучения.
Некоторые считают, что посягательство на роль книги приведет к деградации культуры, другие не имеют столь резкого суждения и считают, что роль книги будет постепенно уменьшаться. Аналогичный вопрос ставится в отношении влияния компьютеров (и, в частности, работы на дисплеях) на обучение письменности. Не проходит ли эра письма, не исчезнет ли вообще ручная запись информации на бумаге, т. е. не станет ли «писание» чисто электронным? Проблема эта очень важная и животрепещущая, решать ее надо обдуманно и осторожно, но видеть в ней какую-то катастрофу для общества также неправильно.
Многие докладчики посвятили свои выступления проблеме «компьютер — учитель». Почти единодушным было мнение о том, что компьютер не заменит учителя. Компьютер — лишь инструмент и помощник, который — так же, как видеосредства, телевидение, радио — все же остается лишь средством обучения, хотя и весьма совершенным. А учитель — это человек, воспитатель, наставник. Его роль в процессе воспитания и обучения совершенно особая и определяющая. Многие докладчики отмечали сложность взаимоотношений в
«треугольнике воспитателей»: учителя — родители — компьютеры.
То, что компьютер входит в школу, — это ясно. Но нет однозначных ответов на вопросы о том, как при этом надо изменить и усовершенствовать содержание, методы и принципы обучения. На конференции отмечалось, что методы обучения должны быть не механически перенесены из прошлого века в век «информационный», а приспособлены к новым техническим возможностям и условиям. Мы находимся в начале века компьютеризации обучения, и это заставляет нас быть осмотрительными, хотя, разумеется, трудностей и ошибок не избежать. С воспитательных позиций и задач мирного развития важно, чтобы компьютеры не были использованы для ведения фантастических игровых войн, как бы невинно не выглядели эти игры. Тематика компьютерных игр должна быть тщательно продумана с целью воспитания детей в духе мирного сотрудничества и благополучия народов. Компьютеризация — это область, в которой могут и должны сотрудничать страны в интересах будущего.
Подведем итоги. Конференция «Дети в век информации» многое прояснила, но еще больше поставила вопросов. В настоящее время в исследованиях западных педагогов и психологов ощущаются серьезные трудности в методологии и теории компьютерного обучения. Существующая методология не может удовлетворить в должной степени требованиям развития детей Не случайно поэтому обращение ученых к ведущим деятельностным психологическим концепциям Л. С.
Выготского, А. Н. Леонтьева, С. Л. Рубинштейна и др.
Сегодня мы фактически еще не знаем всех психологических возможностей, которые заложены в компьютерах последнего поколения. От простого осуществления идей программированного обучения мы должны перейти к созданию диалоговых обучающих систем, которые смогут оказывать неоценимую помощь учителю и обеспечивать высокую, ранее недостижимую эффективность учебно- познавательного процесса.
С целью создания передовой методологической и психолого-педагогической платформы компьютеризации обучения необходимо широко развернуть исследовательскую и экспериментальную работу в области теории диалоговых обучающих систем. Сейчас такой теории в мире нет. Именно социалистические страны, базирующиеся на принципах диалектического материализма и использующие передовую деятельностную психологическую теорию усвоения знаний, могут и должны занять руководящую роль в этих вопросах.

Информатика и преподавание математики

В. Г. Болтянский (Москва)

Появление персональных компьютеров существенно влияет на программу школьного курса математики и методику его преподавания. Понятие алгоритма и логику составления несложных программ (например, на Бейсике) целесообразно изучать в конкретных предметах (математике и др.) начиная с IV—V классов.
Даже в начальном курсе математики имеется ряд содержательных задач, которые пробуждают интерес к их компьютерному решению.
Например, при выполнении действий с простыми дробями учащимся бывает нужно найти наименьшее общее кратное двух или нескольких данных чисел
(знаменателей дробей). Обычный прием его нахождения состоит в разложении данных чисел на простые множители и перемножении наибольших степеней простых чисел, встречающихся в разложениях данных чисел.
Использование вычислительной техники меняет у современного человека идеологию решения математических задач. При компьютерном нахождении наименьшего общего кратного двух чисел B и Q проще перебирать числа, делящиеся на Q, первое встретившееся число, которое делится на В, и будет, очевидно, наименьшим общим кратным чисел В и Q. Соответствующая программа очень проста; подробнее об этом можно прочитать в статье «Простые дроби и вычислительная техника» автора в журнале «Математика в школе» (1988, № 5).
Составление такой программы вызывает больший интерес у учащихся, чем, скажем, программа для нахождения наибольшего из двух чисел, поскольку учащимся представляется, что они «сразу видят», какое из двух чисел больше, и составление программы в этом случае кажется им ненужным формализмом. А работа на компьютере (скажем, во время часовой экскурсии в дисплейный класс) не только завершит эту деятельность, но и вызовет устойчивый интерес к информатике. При этом вовсе не обязательно, чтобы каждый учащийся набрал составленную программу. Для начала достаточно осуществить ее ввод на 2—3 терминалах, чтобы школьники могли видеть на дисплее ввод чисел и появление наименьшего общего кратного.
Если рассмотренную программу расскажет (в виде объяснения) учитель, то затем можно предложить учащимся задачи на составление программ перебора для самостоятельного решения. Ряд содержательных математических задач на применение программ перебора имеется в статье автора «Программы перебора» в журнале «Квант» (1988, № 1). Например, там рассматривается следующая задача.
Долгожитель (т. е. человек, проживший более 100 лет) заметил, что если к сумме квадратов цифр его возраста прибавить число его дня рождения (т. е. какое-то из чисел, 1, 2,…. 31), то получится как раз его возраст. Сколько ему лет?
Задача привлекает детей занимательностью формулировки. А для информатики она интересна тем, что на этом примере выясняется, как можно осуществить перебор всех трехзначных чисел (100, 101, .., 999) при помощи трех вложенных циклов. В результате работы компьютера по составленной программе мы узнаем, что долгожителю 109 лет.
Другими мотивами для составления программ перебора являются задача А. Н.
Колмогорова о нахождении трехзначных чисел, равных сумме кубов своих цифр, задача о числе «счастливых» шестизначных билетиков и многие другие, рассмотренные в указанной статье.
В качестве еще одного примера укажем следующую задачу. Найти трехзначное число, равное сумме факториалов своих цифр. Эта задача, некогда предлагавшаяся на московской математической олимпиаде, решается «вручную» довольно скучным перебором (ответом является число 145). Естественно, удобнее осуществить перебор на компьютере. В программе, дающей решение этой задачи, удобно использовать индексированную переменную F(К), значение которой равно факториалу числа К (где достаточно рассмотреть значения К =
0, 1,…, 9, поскольку идет речь о факториалах цифр). Еще одним уместным поводом для использования индексированных переменных является программа составления таблицы простых чисел (скажем, от 2 до 200) с помощью хорошо известного метода, называемого решетом Эратосфена. Кстати, вместо
«вычеркивания» чисел, используемого в этом методе, удобно применить так называемую маску, т. е. решение этой задачи позволяет познакомить учащихся с еще одним распространенным приемом, применяемым программистами.
Интересным для учащихся является составление программ проведения математических экспериментов, предназначенных для формирования гипотез, усвоения понятий и т. п. Например, можно составить демонстрационную программу вычисления значений выражения[pic], которая последовательно выводит на дисплеи значения этого выражения при n = 10, 100, 1000, 10000,
100000. Это позволяет сформулировать гипотезу о существовании предела
[pic] и оценить его значение 2,7182… . Точно так же может быть с помощью компьютера сформирована гипотеза о значении предела [pic].
Рассмотренные примеры позволяют обоснованно поставить вопрос о том, нужен ли в школе отдельный курс информатики. Практика изучения курса информатики в старших классах показывает, что учащимся быстро надоедает формальное составление программ по обработке данных, массивов, файлов, если это не связано с решением содержательных задач изучаемых ими предметов. Напротив, ненавязчивое приучение их к «пошаговому» осмыслению умственной деятельности, связанной с поиском путей решения содержательных задач, и доведение этого самоанализа до составления программы порождает устойчивый интерес к работе на компьютере. Содержательные математические задачи позволяют учащимся усвоить смысл первоначальных операторов языка высокого уровня (например, Бейсика). Дальнейшие операторы, работа с файлами, вывод результатов на принтер и т. д. могут быть постепенно изучены (также при решении содержательных задач) теми из учащихся, которые захотят более глубоко овладеть элементами программирования.
Аналогичная работа на компьютере может быть проведена при изучении материала физики. Так, например, формулы [pic], v=v0+at, выражающие перемещение и скорость тела (материальной точки) при прямолинейном равноускоренном движении, позволяют написать соответствующую программу.
Компьютер просит учащегося указать, какова начальная скорость, каково ускорение, каково время движения, а затем сообщает значение величины конечной скорости и перемещения.
Такая же работа может быть проведена с другими формулами физики, химии, математики.
Материал физики позволяет также познакомить учащихся с элементами математического моделирования, что также является одной из важных задач информатики. Например, рассмотрим задачу о движении шарика, падающего на стеклянную пластину и многократно подскакивающего при соударениях, если известны начальная высота шарика над пластиной и отношение величин скоростей после удара и до удара. По какому закону изменяются последовательные амплитуды подскоков? Будут ли подскоки продолжаться неограниченно долго, подобно затухающим колебаниям математического маятника, или же существует момент Т, после которого, даже теоретически, подскоки прекращаются? Как изменяются длительности колебаний — будут ли они примерно одинаковыми, как в случае математического маятника, или же подскоки будут все более кратковременными? На эти вопросы можно ответить проведением компьютерного эксперимента с показом графиков.
Другими интересными для моделирования ситуациями являются затухающие колебания маятника, охлаждение тела за счет теплообмена со средой, апериодический разряд конденсатора, падение тела в сопротивляющейся среде и др. Составление программ для осуществления такого моделирования (с использованием, например, ломаных Эйлера для приближенного решения дифференциальных уравнений) несложно и доступно пониманию учащихся. В то же время это моделирование имеет большое воспитательное и познавательное значение. После решения нескольких таких задач целесообразно рассказать о роли компьютеров в современной науке и производстве. Компьютерное моделирование позволяет имитировать (и прогнозировать) космические полеты, развитие отраслей народного хозяйства, работу транспорта, спортивные соревнования.
Применение компьютеров на уроках русского или иностранного языка дает хороший повод для ознакомления с работой компьютерного редактора; кроме того, имеется ряд интересных компьютерных обучающих программ по русскому языку. При работе с такой программой учащийся ведет «беседу» с компьютером, отвечает на вопросы, получает разъяснения или материал для повторения, видит общую оценку своей работы и т. д. А для тех, кто интересуется информатикой, это хороший повод для ознакомления с принципами построения диалоговых обучающих программ и для самостоятельного их составления.
Материал истории, экономической географии и других предметов требует привлечения информационно-справочных систем, введенных в память компьютера и используемых в надлежащий момент урока. В связи с этим уместен рассказ о принципах работы компьютерных информационно-справочных систем и о приемах самостоятельного построения простых вариантов таких программ.
Общий разговор о значении вычислительной техники в современной жизни и будущем обществе, о диалоговых человеко-машинных системах может быть включен в программу курса обществоведения или современной истории.
Технологические беседы о современной вычислительной технике могут быть предусмотрены в курсе математики старших классов (системы счисления, логические схемы, устройство инвертора и сумматора), а также в курсе физики
(полупроводниковые и интегральные схемы, физические принципы их функционирования). Наконец, для более продвинутых учащихся, проявляющих интерес к информатике, целесообразно организовать чтение спецкурсов в масштабе школы, района, города.
Изложенная модель постепенного «растворения» информатики в других предметах представляется наиболее перспективной.

Новые информационные технологии и обучение математике

Э. И. Кузнецов (Москва)

Появление вычислительной техники в школе активизировало исследования по проблеме ее использования в учебном процессе. Концепция базисного учебного плана, опубликованная в Учительской газете 28 декабря 1989 г., открывает такие направления исследований, которые связаны с интеграцией новых информационных технологий в учебный процесс по различным школьным предметам. Создание интегрированных курсов, в частности курса «Математика и информатика», целесообразно, по моему мнению, рассматривать не как объединение содержания школьных курсов математики и информатики, а как внедрение методов информатики в процесс обучения математике.
Плодотворное воздействие такой интеграции на математическое образование отмечал академик А. П. Ершов в своей статье «Компьютеризация школы и математическое образование» (Математика в школе. 1989. № 1).
Понятие о новых информационных технологиях (НИТ) появилось в связи с развитием информатизации общества, базирующейся на средствах вычислительной техники. Этим понятием обычно обозначают совокупность средств и методов обработки данных, обеспечивающих целенаправленную передачу, обработку, хранение и отображение информационного продукта (данных, идей, знаний). НИТ предполагают использование различных технических средств, центральное место среди которых принадлежит компьютеру.
А. П. Ершов предлагал различать следующие основные применения НИТ в системе образования:
Орудийное — компьютерная поддержка универсальных видов деятельности: письма, рисования, вычислений, поиска информации, коммуникации и др.
Учебное — использование компьютера как средства обучения конкретному учебному предмету с применением педагогических программных средств специального назначения.
Профориентационное и трудовое — применение компьютеров и информационных технологий для выработки трудовых навыков и ориентации в разного рода профессиях.
Дефектологическое — компьютерная поддержка обучения детей с дефектами и недостатками развития.
Досуговое — все виды использования компьютера, связанные с личными интересами (развлечения, ведение личного архива и т. п.).
Учительское — применение компьютера в различных видах организационно- педагогической и методической деятельности, включая организацию и контроль учебного процесса.
Организационное — использование компьютера для управления школой и другими учебными заведениями, для обеспечения работы региональных, республиканских и союзных учреждений управления народным образованием.
В настоящее время по целому ряду причин (отсутствие в школах достаточного количества комплектов учебной вычислительной техники, неподготовленность учителей, низкое качество педагогических программных средств) применение различных видов НИТ в учебном процессе носит преимущественно эпизодический характер. Однако развитие процесса информатизации сферы образования уже сейчас выдвигает на передний план задачу создания обоснованной и эффективной методики применения НИТ в учебном процессе. Исследования, разрабатывающие такую методику, должны опережать процесс оснащения школ вычислительной техникой и соответствующими педагогическими программными средствами. Краткий обзор особенностей применения некоторых видов НИТ в обучении математике, приводимый в этой статье, призван ориентировать учителей в возможных направлениях таких исследований.
Орудийное применение НИТ связано с использованием специальных программных средств: текстовых, графических и музыкальных редакторов, электронных таблиц, баз данных и др.
Универсальность этих программных средств позволяет их использовать в учебном процессе независимо от специфики изучаемого предмета.
Вместе с тем специфика предмета может наложить определенный отпечаток на особенности использования того или иного программного средства. Так, текстовые редакторы (текстовые процессоры) могут использоваться для оформления письменных работ по математике. Они превращают компьютер в эффективный инструмент для набора (ввода), визуализации (отображения на экране дисплея), редактирования (изменения), хранения и печати различных текстов. Кроме того, хорошие текстовые процессоры обеспечивают целый ряд дополнительных возможностей, облегчающих редактирование текста. Например: поиск нужного слова или комбинации слов, замена всюду в тексте одной комбинации символов на другую, форматирование текста, использование при распечатке различных типов шрифта (в частности, букв греческого алфавита) и т. д.
Текстовые редакторы облегчают оформление письменных работ, так как позволяют легко исправлять написанное, поэтому нет необходимости в черновике, а можно создавать сразу чистовой вариант, который будет выглядеть аккуратно. При этом окончательный вариант можно сохранить на магнитном диске и в любой момент распечатать в нужном количестве экземпляров.
Графические редакторы позволяют конструировать и изображать на экране разнообразные геометрические фигуры, схемы, графики и т. п. При этом возможны разнообразные зрительные эффекты, например изменение цвета, возникновение и исчезновение объектов, трансформация и превращение одних объектов в другие, оживление и движение объектов.
Ясно, что возможности машинной графики могут эффективно применяться при изучении математики.
Еще одна сфера орудийного использования ЭВМ — это обработка чисел с помощью электронных таблиц, которые являются естественным и простым инструментом, реализующим заданные вычислительные функции.
Электронные таблицы позволяют обрабатывать большие объемы информации, представленной в виде таблиц. Для различных расчетов можно применять разные виды таблиц, сохраняя их в памяти компьютера и используя по мере необходимости. С таблицей, даже достаточно большой, не умещающейся на экране, можно работать по частям, т. е. ее размеры не ограничиваются размерами экрана. Можно легко изменять таблицу, добавляя или удаляя строки и столбцы.
Форма и функции таблицы задаются так, что каждой ее клетке ставится в соответствие число, слово или формула. В определенные клетки таблицы заносятся исходные данные. Другие клетки предназначены для получения результатов, им ставятся в соответствие формулы. Компьютер выполняет вычисления по заданным формулам и записывает результаты в соответствующие клетки таблицы. Таблицу легко отредактировать, если, например, необходимо изменить формулы.

Информационно-справочные системы позволяют организовать хранение и быстрый доступ к большим объемам информации. Быстрый доступ — важнейшее свойство системы, повышающее ценность знаний благодаря увеличению скорости их оборачиваемости. На школьных компьютерах могут быть созданы специфические информационно-справочные системы, например каталог книг школьной библиотеки, перечень важнейших исторических событий, электронный энциклопедический словарь, математический справочник и т. п. Кроме того, в перспективе должен быть обеспечен доступ со школьных компьютеров к мощным базам данных, которыми будут располагать глобальные сети ЭВМ. Это позволит получать от этих баз данных на школьный компьютер практически любую информацию, обрабатывать ее, хранить в памяти и отображать на экране дисплея или в виде «твердой» копии на бумаге.
Использование компьютера в качестве инструмента для решения задач и обработки информации связано с освоением концепций использования математических и информационных моделей. Такие модели могут быть достаточно сложными и поэтому должны создаваться профессионалами. При изучении математики важно понять принципы создания моделей, адекватно отображающих реальные явления или процессы, и научиться строить некоторые простейшие модели. Здесь важно подчеркнуть, что реализация на ЭВМ моделей природных явлений или процессов превращает компьютер в инструмент исследования и получения новых знаний об исследуемых процессах, т. е. делает компьютер инструментом познания. На основе построенных математических моделей возможно внедрение в процесс обучения математике вычислительного эксперимента, большую роль которого как нового метода познавательной деятельности подчеркивал А. П. Ершов.
Учебное применение НИТ требует специальных педагогических программных средств. Наиболее широко распространенные программные средства типа
«опросник» или «тренажер» обычно используются для контроля знаний учащихся или закрепления определенных учебных умений и навыков. В этом смысле компьютер является идеальным средством контроля тренировочных стадии учебного процесса. Другие программные средства соединяют функции обучения с одновременным контролем за усвоением нового материала.
Следует, однако, заметить: более чем 20-летний опыт применения подобных программных средств для целей обучения в целом ряде стран показал, что ожидаемого повышения эффективности учебного процесса не происходит. Это объясняют низким качеством большинства таких педагогических программных средств, которые изготовляются либо профессиональными программистами, не имеющими необходимых знаний в области педагогики и психологии, либо профессиональными педагогами, не обладающими программистскими умениями.
Для изготовления эффективных программных средств необходимо привлечь к работе и программиста, и педагога, и методиста, и психолога. В таком коллективе каждый мог бы заниматься своим делом: педагоги и методисты — разработкой и обоснованием сценария обучения, психологи — психологическими аспектами обучения с применением компьютера, программисты — программной реализацией разработанных педагогических сценариев.
Учитель математики может внести существенный вклад в создание педагогических программных средств путем разработки методически продуманного педагогического сценария по изучаемой теме.
Существующие педагогические программные средства, как правило, охватывают небольшие разделы учебного курса, в пределах одной темы. Это снижает эффективность их применения в учебном процессе. Сейчас надежды на серьезное повышение эффективности применения НИТ в обучении связывают с созданием так называемых компьютерных предметных сред, охватывающих крупные разделы учебного курса или даже несколько близких курсов (межпредметные компьютерные среды). В этом будущее новых информационных технологий обучения.
При создании компьютерных курсов по крупным разделам учебных предметов могут оказать определенную помощь так называемые инструментальные педагогические программные средства, ориентированные на непрофессиональных пользователей (учителей, методистов), позволяющие таким пользователям самостоятельно разрабатывать компьютерные учебные курсы и применять их в процессе обучения.
Типовой комплекс инструментальных педагогических программных средств в соответствии со своим назначением может включать подсистему автора курса, подсистему диалогового обучения и подсистему статистики (сбор и обработка результатов обучения).
Подсистема автора курса предназначена для создания и редактирования компьютерных учебных курсов. В общем виде компьютерный учебный курс включает вопросы и реакции на ответы обучаемого и представляет собой ориентированный граф, в вершинах которого находятся вопросы, а направление обхода графа задается реакциями на ответы обучаемого. Подготовка таких курсов в подсистеме автора осуществляется с помощью редактора, который делает работу по подготовке и редактированию курса удобной для преподавателя: диалог с редактором происходит на естественном языке, при этом автор видит содержание курса на экране практически в том виде, в каком оно предстанет затем перед обучаемым.
Созданный таким образом учебный курс реализуется благодаря подсистеме диалогового обучения, которая организует диалог с обучаемым путем интерпретации курса программой-интерпретатором. При работе в режиме обучения обучаемый не должен обязательно обладать развитыми навыками общения с компьютером. Всё, что от него требуется,— это элементарное умение пользоваться клавиатурой и следовать указаниям и подсказкам, имеющимся на экране. В процессе диалога с обучаемым компьютер строит протокол, представляющий «след» работы обучаемого с данным учебным курсом.
Подсистема статистики позволяет собрать и проанализировать результаты всех учащихся, охваченных сеансом обучения. Входными данными для этой подсистемы служат протоколы работы каждого обучаемого, а выходные данные — это имя обучаемого, номера вопросов и правильность ответа на каждый из них, тексты ответов, введенных обучаемыми, и т. п.
Дефектологическое применение компьютера в качестве средства обучения (в том числе и математике) может быть особенно эффективным, о чем имеется немало свидетельств в мировой практике. Такие возможности компьютера, как терпеливое повторение одного и того же материала, предоставление обучаемому индивидуального темпа продвижения в усвоении темы, мгновенная реакция компьютера на действия ученика, оказываются наиболее важными при обучении детей с дефектами развития.
Следует, однако, отметить, что внедрение компьютеров в процесс обучения школьников, страдающих физическими недостатками, сдерживается в настоящее время из-за отсутствия специальных устройств ввода-вывода информации: распознавателей и синтезаторов речи, специальных клавиатур, устройств печати, использующих шрифт Брайля, преобразователей текста в речь и т. п.
Учительское применение компьютера идет по трем направлениям. Во-первых, компьютер используется для обеспечения учебного процесса (все уже рассмотренные виды применения компьютера). Во-вторых, с помощью компьютера осуществляется контроль за учебным процессом (применение специальных программ, позволяющих судить о степени усвоения материала учащимися и оценивать учебную работу). В-третьих, компьютер применяется для подготовки необходимых учебных материалов (поурочное планирование, методические разработки, индивидуальные задания, контрольные работы и т. д.), для ведения личного архива учителя и т. д.
Очень важным моментом является развитие у учителей умений и навыков критической оценки педагогических программных средств. Учителя должны самостоятельно определять место программных средств в учебном процессе и их педагогическую эффективность, оценивать результаты их применения и корректировать в зависимости от этого процесс обучения. С перечисленными вопросами тесно связаны проблемы отбора материала, при работе с которым компьютер будет наиболее полезен. Одновременно следует выявить и темы, более эффективно изучаемые традиционными методами, без компьютера.

Сценарий программы по теме «Подобие треугольников»

М. Н. Смола (г. Химки Московской обл.)

Одним из условий успешного применения ПЭВМ на уроках математики является соответствующее программное обеспечение. Особенно перспективным представляется использование ПЭВМ при изучении курса геометрии, где большую пользу окажут графические возможности компьютеров.
Автором статьи была разработана контролирующая программа по теме «Подобие треугольников» Основные технические требования, которые учитывались при ее создании,— это простота, удобство и надежность, возможность рассылки программы по локальной сети, использование функциональных клавиш в их естественном назначении. Программа написана на языке Бейсик для ПЭВМ
«Ямаха» Ее вызов с диска и рассылка по локальной сети • происходят обычным образом и занимают 2—3 мин.
Программа работает по следующему сценарию. Вначале идет красочная заставка, сообщающая тему занятия. Далее ПЭВМ дает краткую инструкцию
Учащимся разъясняется, как работать в режиме диалога с данной программой
Эта инструкция набрана ниже более мелким шрифтом.
ВНИМАНИЕ!!
Для работы с программой необходимо запомнить
1. При наборе своего ответа Вы можете стирать неправильно набранные символы с помощью клавиши «BS».
2. В конце ответа нажмите клавишу «возврат каретки» (большая клавиша со стрелкой).
3 Дробные ответы записывайте в виде десятичной дроби с точностью до третьего знака после запятой Запомнили Нажмите клавишу «возврат каретки».
Затем ПЭВМ напоминает некоторые важнейшие геометрические сведения по теме. После этого сценарий программы фактически делится на два последовательных этапа.
Первый этап — это два первых задания, которые предлагаются каждому учащемуся. Они достаточно просты и требуют немного времени для выполнения, что позволяет учителю в случае неправильных действий учащегося в режиме диалога или попыток угадать правильный ответ вернуть данного ученика к началу. Это, однако, не повлияет на окончательный результат.
На экране высвечиваются чертежи подобных треугольников, значения величин двух сторон одного треугольника и одной из соответствующих им сторон другого треугольника Требуется найти величину четвертой стороны и k — коэффициент подобия Ответ учащегося высвечивается на экране. Если ответ неверен, то компьютер демонстрирует свою реакцию: «Ответ неверный» — и дает подсказку, подводящую учащегося к правильному рассуждению Например, компьютер продемонстрировал рисунок и дал следующие значения АС = 3, ВС =
2, А’С’ = 6. Требовалось найти В’С’ и k. Ученик не нашел верного ответа, и компьютер реагировал так: «Ответ неверный. Подсказываю: А’С’ · АC = В’С’
·ВC = k» В случае верного ответа ЭВМ сообщает. «Молодец» — и высвечивает полученное значение на экране.

[pic]
Второй этап — это несколько индивидуальных заданий. Высокая степень индивидуализации достигается автоматической генерацией задач для каждого ученика (из восьми возможных задач ПЭВМ выбирает четыре для каждого варианта). Задачи соответствуют определенному уровню сложности, отвечающему
Дидактическим требованиям к контрольным работам по данной теме.
Каждый задаваемый учащемуся вопрос, как и в предыдущих заданиях, сопровождается соответствующей реакцией ПЭВМ. После третьего обращения к подсказке в одном вопросе программа останавливается и учащемуся предлагается еще раз почитать учебник.
Программа заканчивается после того, как учащийся благополучно выполнил все 6 заданий. В таком случае на экране появляется итоговая оценка
Приведем одно из индивидуальных заданий «АВС — прямоугольный треугольник,
(ACВ = 90°, CM — высота, АМ = 4 см, АС = 6 см. Найти АВ и MN»
В программе, работающей в режиме активного диалога, предусмотрен вывод на экран всей вводимой информации. Если учащийся случайно или неверно, по его мнению, ввел ответ, предусмотрена возможность стирания этой информации.
Окончательный ответ на каждый вопрос воспринимается и оценивается компьютером только после нажатия определенной клавиши («возврат каретки»), о чем учащемуся сообщается в инструкции.
Разработан строгий критерий оценки работы учащегося, учитывающий и сложность заданий, и то, обращался ли ученик к подсказке и сколько раз.
Например, два первых правильно выполненных задания оцениваются в 0, 5 балла, а каждая из следующих четырех верно решенных задач — в 1 балл.
Естественно, если ученик допускал ошибки и, значит, обращался к подсказке, то часть баллов вычитается. В окончательный результат суммируются промежуточный оценки, и в конце работы ПЭВМ сама ставит ученику оценку.
Отметим два возможных варианта использования данной программы: 1) задействуются только первые два примера для 10—15-минутной работы, закрепляющей новый материал; 2) программа используется целиком для проведения контрольной работы. Первый из предлагаемых вариантов позволяет после объяснения нового материала сразу же проиллюстрировать его с применением графических возможностей ПЭВМ. Максимальному запоминанию учащимися теоретической информации способствует весь комплекс факторов: объяснение учителя, коллективная работа с примерами, задания, получаемые от
ПЭВМ, и выдаваемые компьютером подсказки. Использование второго варианта отличается четкой целенаправленностью Программа осуществляет пошаговый контроль и оценку работы каждого ученика, предоставляя учителю возможность контроля за итоговой оценкой по конечному результату. А результат контрольной работы виден уже на данном уроке, а не отсрочен на неделю- другую. Причем на оценку не влияет такой распространенный в школе фактор, как неточности и описки.
Экспериментальная проверка программа «Подобие треугольников» проводилась в 1987/88 учебном году в средней школе № 52 Москвы. Программа применялась как на уроках, так и во внеурочное время на дополнительных занятиях Занятия проводились с учащимися как обычных, так и математических классов.
Эксперимент показал, что все учащиеся проявили большой интерес к контролю с помощью ЭВМ и хорошо усвоили тему.

Литература

1. Проблемы компьютеризации обучения. «Математика в школе». 1986г. №1. с.

69

2. Из опыта компьютеризации в школах Болгарии. «Математика в школе».

1987г. №3. с. 70

3. Информатика и преподавание математики. «Математика в школе». 1989г. №

4. с. 86

4. Новые информационные технологии и обучение математики. «Математика в школе». 1990г. №5. с. 5

5. Сценарий программы по теме “Подобие треугольников”. «Математика в школе». 1993г. №2. с. 31

Реферат: Методы коммутации в сетях ПД

орядок выполнения работы
1. Изучить, используя электронный учебник, теоретический материал по предлагаемым разделам:

Взаимосвязь открытых систем
Основные положения и определения сети ПД и структура ее служб
Методы коммутации и режимы передачи пакетов.
Международные стандарты на аппаратные и программные средства компьютерных сетей
Программа опроса

2. Используя тестовую программу опроса, состоящую из 24 вопросов, произведите оценку полученных знаний.
3. Контрольные вопросы:
1. Чем первичная сеть снабжает вторичные сети ?
2. Что предоставляют пользователям системы электросвязи?
3. На что ориентированы протоколы 1-3 уровня в 7-ми уровневой модели OSI?
4. На что ориентированы протоколы 5-7 уровня в 7-ми уровневой модели OSI?
5. К каким уровням относится транспортный уровень?
6. Расставь правильно уровни (1, 2, 3, …)
7. Какой уровень обеспечивает связь со средой передачи?
8. Какой уровень прокладывает путь через сеть?
9. Какой уровень обеспечивает обнаружение и исправление ошибок?
10. Какой уровень определяет процедуру представления передаваемой информации в нужную сетевую форму?
11 . …- это вид электросвязи, обеспечивающий обмен сообщениями между прикладными процессами пользователей удаленных ЭВМ с целью обработки вычислительными средствами.
12. …- организационно-техническая структура, состоящая из узлов коммутации и каналов связи, соединяющих узлы связи между собой и с оконечным оборудованием, и предназначена для передачи данных между разнесенными точками.
13….- организационно-техническая структура, базирующаяся на сети данных или передаче данных, включающая оконечное оборудование данных и предоставляющая пользователям услуги передачи данных.
14. Как называется метод коммутации, показанный на рисунке?
15. На каком уровне происходит сборка пакетов в сообщение при датаграммном методе передачи?
16. С помощью какого пакета прокладывается путь в сети с датаграммным способом передачи?
17. Расставить элементы формата кадра BSC
18. Расставить элементы формата кадра HDLC
19. Выберите правильное название поля, используя формат HDLC
20. Напишите стандарты протоколов сетевого уровня в глобальных компьютерных сетях
21. Напишите, какие уровни описывает протокол Х.25
22. Расставить на свои места уровни в архитектуре протокола TCP/IP
23. Какую функцию описывает протокол ТСР ?
24. Какую функцию описывает протокол IР ?

СОДЕРЖАНИЕ

1 ВЗАИМОСВЯЗЬ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ……………

2 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕТИ ПД И СТРУКТУРА ЕЕ СЛУЖБ……………………….

3 МЕТОДЫ КОММУТАЦИИ И РЕЖИМЫ ПЕРЕДАЧИ ПАКЕТОВ…………………………………………………

4 МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ НА АППАРАТНЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ……………………………

1 ВЗАИМОСВЯЗЬ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ
СИСТЕМ Связь представляет собой совокупность сетей и служб связи, рисунок 1.
Служба электросвязи – это комплекс средств, обеспечивающий представление пользователям
услуг. Вторичные сети обеспечивают транспортировку, коммутацию сигналов
в службах электросвязи, первичные снабжают вторичные каналами. Составной частью
соответствующей службы является оконечное оборудование, которое располагается
у пользователя. Служба передачи данных может предоставлять и услуги телефонной
сети. Она входит в состав служб ДЭС, которые обеспечивают передачу разнообразной
нетелефонной информации. Рисунок 1 — Совокупность сетей и служб связи. Эталонная
модель ВОС – наиболее общее описание структуры построения стандартов. Она
определяет принципы взаимосвязи между отдельными стандартами и представляет собой
основу для обеспечения возможности параллельной разработки множества стандартов,
которые требуются для ВОС. Стандарт ВОС должен определять не только эталонную
модель, но и конкретный набор услуг, удовлетворяющих эталонной модели, а также
набор протоколов, обеспечивающих удовлетворение услуг, для реализации которых
они разработаны. В качестве эталонной модели в 1993 году утверждена семиуровневая
модель, в которой все процессы, реализуемые открытой системой, разбиты на
взаимно подчиненные уровни, рисунок 2. Уровень с меньшим номером предоставляет
услуги смежному с ним верхнему уровню и пользуется для этого услугами смежного
с ним нижнего уровня. Самый верхний (7) уровень потребляет услуги, самый нижний
только предоставляет их. В семиуровневой модели протоколы нижних уровней (1-3)
ориентированы на передачу информации, верхних (5-7) – на обработку информации.
4 уровень ближе по свои функциям к трем нижним уровням (1-3), чем к трем верхним
(5-7), поэтому его относят к нижнему уровню. Задача всех семи уровней – обеспечение
надежного взаимодействия прикладных процессов. При этом под прикладными
процессами понимают процессы ввода, хранения, обработки и выдачи информации
для пользователя. Каждый уровень выполняет свою задачу. Уровни подстраховывают
и проверяют работу друг друга. Протоколы верхнего уровня (5-7). Седьмой уровень
— прикладной уровень является основным, именно ради него существуют все остальные
уровни. С ним взаимодействуют прикладные процессы системы, которые должны решать
некоторую задачу совместно с прикладными процессами, размещенными в других
открытых системах (получение протоколов для факса, телекса и видеотекста). Прикладной
уровень эталонной модели ВОС определяет смысловое содержание информации,
которой обмениваются открытые системы в процессе совместного решения заранее
известной задачи. Шестой уровень – это уровень представления. Он определяет процедуру
представления передаваемой информации в нужную сетевую форму (преобразование
символов двоичному коду ASCII). В сети, объединяющей разнотипные компьютеры,
информация, передаваемая по сети, должна иметь определенную единую форму представления. Пятый
уровень называется уровнем сессий. Он предназначен для организации,
синхронизации диалога сеанса связи. Четвертый уровень – транспортный уровень.
Основная задача – найти свободный от ошибок и экономно оптимальный маршрут
для передачи данных. Здесь обнаруживается и исправляется ошибка от начала до
конца. Третий уровень – сетевой, прокладывает путь через сеть, обслуживает подключение,
поддерживает связь и после того, как сеанс заканчивается, разъединяет.
На этом уровне формируются пакеты из полученных данных и адресуются. Второй
уровень – канальный, представляет собой комплекс процедур и методов управления
каналом передачи данных, организованный на основе физического соединения, он обеспечивает
обнаружение и исправление ошибок. Первый уровень – физический, обеспечивает
непосредственную взаимосвязь со средой передачи. Он определяет механический
и электрический характеристики, требуемые для подключения, поддержания соединения
и отключения физической цепи. Здесь определяются правила передачи каждого
бита через физический канал. Канал может передавать несколько бит сразу (т.е.
параллельно) или последовательно. На каждом уровне используются определенные
протоколы, которые стандартизируются Международной Организацией по Стандартизации
ITU-TS. Протоколы ITU-TS используются для общественных сетей и частных. Функции
уровней 4-7 почти идентичны.Рисунок 2 — Структура эталонной модели ВОС2 ОСНОВНЫЕ
ПОЛОЖЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯСЕТИ ПД И СТРУКТУРА ЕЕ СЛУЖБ Передача данных (ПД)
– это вид электросвязи, обеспечивающий обмен сообщениями между прикладными процессами
пользователей (ППП), удаленных ЭВМ с целью обработки вычислительными средствами.
Сеть ПД – организационно-техническая структура, состоящая из узлов коммутации
и каналов связи, соединяющих узлы связи между собой и с оконечным оборудованием,
и предназначена для передачи данных между разнесенными точками. Служба
ПД – организационно-техническая структура, базирующаяся на сети данных или передачи
данных, включающая оконечное оборудование данных и предоставляющая пользователям
услуги передачи данных. Из этих определений следует, что услуги передачи
данных предоставляют пользователям только службы ПД, а сети – только услуги
переноса сигналов между точками размещения пользователей. На рисунке 3 показано,
что сеть ПД включает в свой состав как сеть данных с КП, так и сети доступа,
с помощью которых абоненты соединяются с сетью данных.Рисунок 3. Структурная схема
службы ПД – КП. Сеть ПД заканчивается аппаратурой окончания канала данных –
АКД. Интерфейс АКД/ООД является границей сети ПД и точкой взаимодействия этой
сети с оконечным оборудованием данных (ООД). Узлы коммутации пакетов (УКП) включают
три нижних уровня (1-3) протоколов эталонной модели взаимодействия открытых
систем по рекомендации МСЭ, а ООД – помимо трех нижних уровней, еще и протоколы
верхних уровней. В отличие от протоколов нижних уровней, МСЭ не регламентирует
протоколы верхних уровней, оставляя этот вопрос на согласование пользователей. Доступ
ООД к сетям данных осуществляется, таблица 1: 1 По прямому соединению
(с помощью арендованных каналов или выделенных лини доступа);2 По коммутируемому
соединению (при помощи сети общего пользования другого типа, чаще всего ТФОП).
В России в качестве сети доступа в основном используется сеть ТФОП, но могут
применяться и другие сети, например, ISDN. Таблица 1 — Нормы на сети ТФОП в сравнении
с сетями Х.25 Параметр
1
2
Время установки соединения, с
3-12
1-2
Потери
вызовов, %
3-13
0,5-3
Коэффициент необнаруженных ошибок
5?10-4

Доступ ООД,
рисунок 4, работающих в стартстопном режиме, в сеть ПФ-КП осуществляется через
устройство сборки-разборки пакетов – СРП. В зависимости от типа оконечного оборудования
– стартстопного (асинхронного) или пакетного (синхронного) – и от типа
соединения различают четыре схемы доступа.Рисунок 4 — Схема доступа ООД к сети
ПФ Процесс передачи данных начинается с момента, когда некоторый прикладной процесс
пользователя-отправителя создает файл или несколько файлов, которые должны
быть отправлены по адресу прикладного процесса пользователя-получателя и дает
сигнал на их передачу. С этого момента ППП отправителя начинает взаимодействовать
с протоколами верхних уровней ООД отправителя, которые с помощью протоколов
нижних уровней передают файлы по сети ПД в ППП получателя. Процесс передачи данных
заканчивается, когда файлы оказываются в той области памяти ЭВМ получателя,
которая закреплена за ППП адресата.3 МЕТОДЫ КОММУТАЦИИ И РЕЖИМЫ ПЕРЕДАЧИ ПАКЕТОВ Распределение
потоков сообщений с целью доставки каждого сообщения по адресу
осуществляется на узлах коммутации с помощью коммутационных устройств. Система
распределений потоков сообщений в УК получила название системы коммутации. Под
коммутацией в сетях ПДИ условимся понимать совокупность операций, обеспечивающих
в узлах коммутации передачу информации между входными и выходными устройствами
в соответствии с указанным адресом. В системах ПД нашел применение метод КП,
который является разновидностью коммутации с накоплением. При коммутации с накоплением
(КН) ОП имеет постоянную прямую связь со своим УК и передает на него
информацию. Затем эта информация передается через узлы коммутации другим абонентам,
причем в случае занятости исходящих каналов, информация запоминается в узлах
и передается по мере освобождения каналов в нужном направлении. При КП сообщения
разбиваются на меньшие части, называемые пакетами, каждый из которых имеет
установленную максимальную длину. Эти пакеты нумеруются и снабжаются адресами
и прокладывают себе путь по сети (методом передачи с промежуточным хранением),
которая их коммутирует. Т.о. множество пакетов одного и того же сообщения может
передаваться одновременно, что и является одним из главных преимуществ систем
КП (передача данных напоминает течение по трубе), таблица 2. Приемник в соответствии
с заголовками пакетов выполняет сшивку пакетов в исходное сообщение и отправляет
его получателю. Благодаря возможности не накапливать сообщения целиком
в узлах коммутации не требуется внешних запоминающих устройств, и вполне можно
ограничиться оперативной памятью, а в случае ее переполнения использовать различные
механизмы «притормаживания» передаваемых пакетов в местах их генерации. Части
одного и того же сообщения могут в одно и тоже время находиться в различных
каналах связи, более того, когда начало сообщения уже принято, его конец отправитель
может еще даже не передавать в канал.Таблица 2 — Параметры метода КППараметры
ПД
КП
Скорость передачи
Средняя
Избыточность
Наибольшая
Возможность диалога
Есть
Задержка
установления соединения
Наименьшая
Использование канала
Наилучшее
Потребность
в промежуточной памяти
Ограниченная
Вероятность отказа из-за занятости
каналов
Средняя
Возможность работы абонентов с разными скоростями и типами
терминалов
Есть
В сети с КП следующий процесс передачи, рисунок 5: Вводимое
в сеть сообщение разбивается на части — пакеты длиной обычно до 1000-2000 единичных
интервалов, содержащие адрес ОП получателя. Указанное разбиение осуществляется
или в оконечном пункте, если он содержит ЭВМ, или в ближайшем к ОП УК;
Если разбиение сообщения на пакеты происходит в УК, то дальнейшая передача пакетов
осуществляется по мере их формирования, не дожидаясь окончания приема в УК целого
сообщения; В узле ПК пакет запоминается в оперативной памяти (ОЗУ) и по адресу
определяется канал, по которому он должен быть передан; Если этот канал к
соседнему узлу свободен, то пакет немедленно передается на соседний узел КП, в
котором повторяется та же операция; Если канал к соседнему узлу занят, то пакет
может небольшое время храниться в ОЗУ до освобождения канала; При хранении пакеты
устанавливаются в очереди по направлению передачи, причем длина очереди не
превышает 3-4 пакетов. Если длина очереди превышает допустимую, пакеты стираются
из памяти ОЗУ и их передача должна быть повторена. Пакеты, относящиеся к одному
сообщению, могут передаваться по разным маршрутам в зависимости от того, по
какому из них в данный момент они с наименьшей задержкой могут пойти к адресату.
В связи с тем, что время прохождения до сети пакетов одного сообщения может
быть различным (в зависимости от маршрута и задержек в УК), порядок их перехода
в ОП (к получателю) может не соответствовать порядку пакетов.Рисунок 5 — Метод
КП Способы пакетной коммутации Существует два способа пакетной коммутации. Первый
способ – это способ датаграммной, второй – способ виртуальных соединений. 1.
Датаграммный метод (ДМ). ДМ эффективен для передачи коротких сообщений. Он не
требует громоздкой процедуры установления соединения между абонентами, рисунок
6. Термин датаграмма применяют для обозначения самостоятельного пакета движущегося
по сети независимо от других пакетов. Пакеты доставляются получателю различными
маршрутами. Эти маршруты определяются сложившейся динамической ситуацией
на сети. Каждый пакет снабжается необходимым служебным маршрутным признаком, куда
входит и адрес получателя. Пакеты поступают на прием не в той последовательности,
в которой они были переданы, поэтому приходиться выполнять функции связанные
со сборкой пакетов. Получив датаграмму, узел коммутации направляет ее в сторону
смежного узла максимально приближенного к адресату. Когда смежный узел подтверждает
получение пакета, узел коммутации стирает его в своей памяти. Если подтверждение
не получено, узел коммутации (УК) отправляет пакет в другой смежный
узел, и так до тех пор, пока пакет не будет принят. Все узлы, окружающие данный
УК ранжируются по степени близости к адресату, и каждому присваивается 1, 2
и т.д. ранг. Пакет сначала посылается в узел первого ранга, при неудаче – в узел
второго ранга и т.д. Эта процедура называется алгоритмом маршрутизации. Существуют
алгоритмы, когда узел передачи выбирается случайно, и тогда каждая датаграмма
будет идти по случайной траектории. Датаграммный режим объединяет в себе
сетевой и транспортный уровень, поэтому протокол передачи сети Internet называется
протоколом TCP/IP, где протокол ТСР – протокол четвертого транспортного уровня,
а IP – сетевой протокол. Датаграммный режим используется, в частности, в Internet
в протоколах UDP (User Datagram Protocol) и TFTP (Trivial File Transfer
Protocol). Рисунок 6 — Датаграммный метод передачи2. Виртуальный метод (ВМ).
В ВМ предполагается предварительное установление маршрута передачи всего сообщения
от отправителя до получателя с помощью специального служебного пакета – запроса
на соединение, рисунок 7. Для этого пакета выбирается маршрут, который в случае
согласия получателя этого пакета на соединение закрепляется для прохождения
по нему всего трафика. Т.е. пакет запроса на соединение как бы прокладывает путь
через сеть, по которому пойдут все пакеты, относящиеся к этому вызову. В этом
есть что-то общее от процедуры коммутации каналов, когда сигнал запроса проходит
через сеть, и в соответствии с его путем, происходит коммутация сквозного
канала, по которому потом пойдут данные. Здесь есть принципиальное отличие, которое
отражено уже в названии самого соединения. В телефонной сети коммутируется
реальный физический тракт, а в пакетной сети – воображаемый (виртуальный) тракт.
Виртуальным он называется потому, что ему соответствует не сам канал, а логическая
связка между отправителем и получателем. Рисунок 7 — Виртуальный метод передачи
В виртуальной сети абоненту-получателю направляется служебный пакет, прокладывающий
виртуальное соединение. В каждом узле этот пакет оставляет распоряжение
вида: пакеты k-ого виртуального соединения, пришедшие из i-ого канала следует
направлять в j-й канал. Т.о. виртуальное соединение существует только в памяти
управляющего компьютера. Дойдя до абонента-получателя, служебный пакет запрашивает
у него разрешение на передачу, сообщив какой объем памяти понадобится
для приема. Если его компьютер располагает такой памятью и свободен, то посылается
согласие абоненту-отправителю на передачу сообщения. Получив подтверждение,
абонент-отправитель приступает к передаче сообщения обычными пакетами. Пакеты
беспрепятственно проходят друг за другом по виртуальному соединению и в том же
порядке попадают абоненту-получателю, где, освободившись от концевиков и заголовков,
образуют передаваемое сообщение, которое направляется на 7 уровень. Виртуальное
соединение может существовать до тех пор, пока отправленный одним из абонентов,
специальный служебный пакет не сотрет инструкции в узлах. Режим виртуальных
соединений эффективен при передаче больших массивов информации и обладает
всеми преимуществами методов коммутации каналов и пакетов. Преимущества режима
ВС перед датаграммным заключается в обеспечении упорядоченности пакетов, поступающих
в адрес получателя и сравнительной простоте управления потоком данных вдоль
маршрута в целях ограничения нагрузки в сети и возможности предварительного
резервирования ресурсов памяти на узлах коммутации. К недостаткам следует отнести
отсутствие воздействия изменившейся ситуации в сети на маршрут, который не корректируется
до конца связи. Виртуальная сеть в значительно меньшей степени подвержена
перегрузкам и зацикливанию пакетов, за что приходится платить худшим использованием
каналов и большей чувствительностью к изменению топологии сети.
4 МЕЖДУНАРОДНЫЕ СТАНДАРТЫ НА АППАРАТНЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ4.1
Характеристика стандартов и протоколов. Для организации эффективного взаимодействия
между разнотипными компьютерами в компьютерных сетях был разработан
международный стандарт, в котором описана архитектура взаимодействия открытых систем.
Протокол определяет, каким образом одно приложение связывается с другим.
Эта связь программного обеспечения подобна диалогу: «Я посылаю Вам эту порцию
информации, затем Вы посылаете мне обратно то-то, потом я отправлю Вам это. Вы
должны сложить все биты и послать обратно общий результат, а если возникнут проблемы,
Вы должны послать мне соответствующее сообщение». Протокол определяет, как
различные части полного пакета управляют передачей информации. Протокол указывает,
содержит ли пакет сообщение электронной почты, статью телеконференции или
служебное сообщение. Стандарты протокола сформулированы таким образом, что принимают
во внимание возможные непредвиденные обстоятельства. Протокол также включает
правила обработки ошибок. Вычислительная система, отвечающая стандартам,
принятым в концепции взаимодействия открытых систем, будет открыта для взаимодействия
с любой другой системой, отвечающей этим же стандартам. Стандарты протоколов
физического уровня. Функции протоколов физического уровня (уровень 1) обеспечивают
взаимодействие процедур канального уровня с физической средой передачи,
по которой передается сигнал. В этих стандартах, как правило, описываются принципы
построения устройств преобразования сигналов (модемов) и межуровневых интерфейсов,
описывающих как уровень 1 связывается с уровнем 2, предоставляя ему свои
услуги. Стандарты протоколов канального уровня. В качестве основных функций
канального уровня можно перечислить следующие: * Синхронизация по кодовым комбинациям
(по байтам);* Разбиение потока информации, поступающего из физического
уровня, на сегменты (блоки информации), которые называются кадрами канального уровня,
и формирования кадров канального уровня из протокольных единиц (для сетей
с коммутацией пакетов – это пакеты), поступающих на канальный уровень вышележащего
сетевого уровня;* Распознавание кадров, передаваемых между станциями компьютерных
сетей (каждый кадр имеет адрес станции передавшей его);* Обеспечение возможности
передачи информации любым кодом (прозрачности по кодам);* Обеспечение
коррекции ошибок, возникающих при передаче информации. Протоколы канального уровня
можно разделить на две группы: байт- и бит-ориентированный протоколы. Информация,
передаваемая с их помощью, рассматривается соответственно на уровне одного
байта или бита, и наименьшей обрабатываемой единицей информации являются байт
или бит. Байт-ориентированные протоколы – это процедуры управления каналом
передачи данных, в которых для функции управления применяются структуры определенных
знаков первичного кода, например, стандартного американского национального
кода ASCII. Бит-ориентированный протокол – управление каналом производится посредством
анализа битовых последовательностей, представляющих собой поля кадра
канального уровня. При передаче через канал связи, информация представляется в
виде кадра, состоящего из собственного блока данных и служебной части, в которую
входят поля, определяющие начало кадра, адресную часть и поле управления. В качестве
примера рассмотрим несколько протоколов канального уровня. Байт-ориентированный
протокол BSC (Binary Synchronous Communication) разработан фирмой IBM
в 1968 году, рисунок 8. SYN
SYN
SOH
Заголовок
STX
Поле данных
ETX или ETB
BCC
1
байт
1 байт
1 байт

1 байт

1 байт

Рисунок 8 — Формат кадра BSC. SYN – синхросимвол
(СИН). SOH – начало заголовка (НЗ). STX – начало текста (НТ). ETX – конец
текста (КТ). ETB – конец блока (КБ). BCC – контрольная сумма. Контрольная сумма
получается на передающей стороне путем суммирования всех знаков кадра. На приемной
стороне вновь рассчитывается контрольная сумма. Принятая в составе кадра
и посчитанная на приемной стороне контрольные суммы должны совпадать, в противном
случае, кадр считается принятым неверно. Для обеспечения прозрачности по кодам
перед каждым символом, встречающимся внутри информационного блока, совпадающим
по виду со служебным, передается символ OLE. На приемной стороне он автоматически
удаляется. Описанная процедура позволяет на приемной конце различать действительно
служебные символы и символы, совпадающие по виду со служебными, встречающимися
в информационном блоке в поле данных. Если бы внутри информационного
блока был принят, например, символ «конец текста» или «конец блока», прием кадра
прекратился бы преждевременно и, следовательно, данный кадр был бы принят неверно.
Бит-ориентированный протокол HDLC разработан в 1973 году международной
организацией по стандартизации. Он – базовый для целого набора протоколов канального
уровня, являющихся его подмножествами. В качестве стандарта для протоколов
2 уровня организацией ISO рекомендуется протокол HDLC (High Level Data Link Control).
Технология этого протокола называется технологией непрерывного автоматического
запроса на повторение и названа так потому, что станциям разрешено запрашивать
автоматически другую станцию и производить другую станцию передачи данных
и производить повторную передачу данных. При этом предполагается использовать
как полудуплексный, так и дуплексный режим. В случае сбоя последовательности
принимаемых кадров система может:а) послать запрос на повторную передачу только
того кадра, который выбился из последовательности;б) отбрасывать все кадры, номера
которых не совпадают с ожидаемыми на приеме, даже если они были приняты без
ошибок.Таким образом, в основе протокола HDLC определена процедура управления
потоком на уровне управления звена, а также метод коррекции ошибок путем повторной
передачи. Рассмотрим структуру формата кадра HDLC, рисунок 9.Флаг 01111110
Адрес
Управление
Информация
Контрольное
поле кадра
Флаг 01111110
Бит передается
в канал первым. Рисунок 9 — Формат кадра HDLC Поле флага представляет собой
комбинацию битов 01111110, с помощью которой определяется начало и конец кадра.
Поле адреса определяет адрес первичной или вторичной станций, участвующих в передаче
конкретного кадра. Управляющее поле содержит команды или ответы, а также
порядковые номера используемые при отчетности о правильности передачи кадров
канального уровня. Информационное поле содержит блок информации (пакет), поступающий
на второй канальный уровень с третьего сетевого уровня. Оно имеется только
в кадре информационного формата. Поле контрольной последовательности кадра (КПК)
применяется для обнаружения ошибок при передаче данных между двумя станциями.
Семейство протокола HDLC.Рисунок 10 — Семейство протокола HDLC. Протокол HDLC
является базовым для целой группы протоколов канального уровня, используемых
как в глобальных, так и в локальных компьютерных сетях, рисунок 10: * LAPB (Link
Access Procedure Balanced) – сбалансированная процедура доступа к звену передачи
данных (применяется в стандарте Х.25);* LAPD (Link Access Procedure D-channel)
– предназначен для управления звеном в цифровых сетях с интеграцией служб (ЦСИС);*
LLC (Logical Link Control) – управление логическим каналом;* SDLC (Synchronous
Data Link Control) – синхронное управление звеном данных, разработан компанией
IBM;* LAPX (расширенный LAPB). Используется в терминальных системах и в
стандарте телетекса. Является полудуплексным вариантом HDLC. Стандарты протоколов
сетевого уровня.- Х.25, разработанный МСЭ-Т для сетей с коммутацией пакетов.-
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Используется в глобальной
сети Internet и в локальных сетях предприятий. 4.2 Протокол Х.25. Х.25
содержит сведения о процедурах подключения пакетного ООД к сети пакетной информации.
Х.25 – трехуровневый, включает в себя физический, канальный и сетевой уровень
модели ISO. В качестве физического уровня Х.25 рассматривается стандарт Х.21.
В интерфейсе Х.21 двустороннего обмена данными используется две цепи T и R
– по одной для каждого направления (Т – передача, R – прием). Синхронная передача
данных обеспечивается цепями B и S. При этом цепь В обеспечивает синхронизацию
байтов, т.е. оно устанавливается в состояние «разомкнуто» при передаче последнего
бита в составе байта. По цепи S передаются сигналы битовой синхронизации,
цепь С и I предназначены для управления. Интерфейс Х.21 предназначен для стыка
с цифровыми каналами. Но, поскольку, в период сосуществования аналоговых и цифровых
каналов возникает необходимость доступа к цифровым сетям с помощью аналоговых
каналов, разработана рекомендация X.21.bis, использующая цепи сопряжения V.24.
X.21.bis позволяет осуществлять доступ к сети как через аналоговый, так и
через цифровые каналы. Стык X.21 лучше, чем стык X.21.bis. Интерфейс Х.21 позволяет
использовать простой протокол организации соединения и разъединения. Для обмена
управляющей информацией используется международный алфавит №5, совпадающий
со знаками кода ASCII. Особенностью этого стыка является то, что сигналы управления
соединения передаются по тем же цепям, что и сигналы данных. Рекомендация
Х.25 предусматривает также работу по физическому стыку рекомендаций серии V.
Этот стык предусматривает подключение только по аналоговому каналу и предназначен
для подключения к нему аналоговых модемов, работающий по рекомендации серии
V. Протокол канального уровня. Протокол канального уровня Х.25 представляет собой
элемент из множества протоколов, определенных в HDLC, и относится к асинхронным
балластным процедурам LAPB. Общее количество кадров в протоколе весьма не велико
– всего 9. Можно заметить одну маленькую деталь, выделяющую процедуру LAPB
из остальных. Она состоит в том, что информационные кадры всегда имеют значения
команды. Разделение кадров на команды и ответы состоит в том, что с помощью
канала запрашивается статус удаленной станции, а с помощью ответов передается реакция
на такой запрос. Т.е. если одна из станций запросила у противоположной ее
статус, эта последняя вынуждена прервать поток данных и ответить на запрос служебным
кадром – ответом. Это связано с тем, что запрашивающая станция требует
удостовериться не просто работоспособности запрашиваемой, но и точно знать ее состояние
– может ли она принимать данные в потоке, необходимо ли произвести повторную
передачу и т.д., таблица 3.Таблица 3 — Формат передачи информацииформат
передачи информации
команда
ответ
кодирование
супервизорный
I (информация)

0
N(S)

P
N(R)

RR (готовность к приему)
RR (готовность к приему)
1
0
0
0
P/F
N(R)

RNR
(неготовность к приему)
RNR (неготовность к приему)
1
0
1
0
P/F
N(R)

REJ
(неприем)
REJ (неприем)
1
0
0
1
P/F
N(R)

1
2
3
4
5
6
7
8

поле управления
кадра
Номера N(S) и N(R) в поле управления информационных кадров обозначают
соответственно порядковый номер, присвоенный данному кадру, и номер, означающий
подтверждение принятых информационных кадров. Номер N(R) означает подтверждение
всех информационных кадров с номерами до N(R)-1 включительно, т.е. N(R)
равен номеру ожидаемого на прием кадра. Кадр «готовность к приему» — кадр RR используется
процедурой для указания на то, что станция пославшая его, в состоянии
принимать информационные кадры, а также для подтверждения принятых из канала
кадров. Кадр «не готовность к приему» – кадр RNR используется передавшей его станцией
помимо подтверждения принятых данных для индикации временной не способности
принимать дополнительные входящие кадры I. Как правило, передача этого кадра
вызвана перегрузкой узла, который в силу отсутствия свободных буферов не может
принимать данные. После принятия такого кадра необходимо приостановить поток
данных в канал до того момента, пока это состояние не будет снято. Кадр «не прием»
— кадр REJ передается в случае, если обнаружен собой в последовательности принимаемых
кадров данных. Например, если вместо ожидаемого кадра данных с номером
N(S)=3 был принят кадр с номером N(S)=5, то это означает, что кадры с номерами
3 и 4 были переданы с ошибками и отброшены на приеме. Поскольку процедура коррекции
ошибок в Х.25 построена таким образом, что в случае сбоя последовательности
кадров начинается повторная передача всех ранее переданных и неподтвержденных
кадров, то в данном примере в составе кадра REJ будет указан номер N(R), подтверждающий
все кадры с номерами до 3. Сам кадр с номером 5, несмотря на то, что
был передан без ошибок, также будет отброшен, поскольку он был принят вне последовательности.
Более того, станция будет отбрасывать все принимаемые кадры до
тех пор, пока не примет кадр с ожидаемым номером, в нашем примере кадр номер
3. Сетевой уровень является протоколом виртуального подключения между двумя терминалами.
«Виртуальное» – представляет собой несколько последовательно соединенных
логических каналов. Логический канал обеспечивается путем мультиплексирования
физической линии, соединяющей пакетное ООД с центром коммутации пакетов ЦКП
или два ЦКП между собой. Для этих целей используются логические каналы, которые
организуются через все три уровня процедуры Х.25. На рисунке 11 показан формат
пакета Х.25 для передачи данных.Рисунок 11 — Пакет Х.25 данные ДТЕ (ООД).Q – бит
идентификации пакета;D – бит подтверждения пакета;P(R) – порядковый номер приема;P(S)
– порядковый номер передачи;M – бит конца передачи;O – дальше пойдут
данные;1 – последний пакет. Номер группы логического канала и номер логического
канала в группе представляют собой идентификатор логического канала. В поле «данные
пользователя» передаются блоки протокола транспортного уровня. Порядок установления
виртуального соединения: * От источника передается пакет «запрос соединения».
Этот запрос проходит через всю сеть, на любом участке сети может быть
использован любой логический канал из возможных 4096. Когда пакет придет к получателю,
то путь его будет зафиксирован, т.е. будет записано в ЦКП, что определенные
логические каналы закреплены за данным виртуальным соединением, следовательно,
они другому виртуальному соединению присвоены не будут.* Затем по этой трассе
будут передаваться пакеты «данные ООД».* После окончания процедуры обмена
данными через этот же виртуальный канал посылается «запрос разъединения». После
того, как этот пакет пройдет через сеть, виртуальный канал прекращает свое существование.
Адресация в сетях Х.25. Адресация в любой сети связи играет очень важную
роль, и пакетные сети – не исключение. Очевидно, что адресация должна однозначно
определять каждого абонента и отражать структуру сети. Рекомендация Х.121
описывает структуру международного плана нумерации и определяет максимальные
длины адресов, принимаемых на пакетных сетях, и состав этих адресов. С точки зрения
Х.21, каждой стране присваивается уникальный трехцифровой код. Этот код должен
указываться в самом начале адреса на позициях первых цифр. При этом коды
стран формируются таким образом, что первая цифра этого кода представляет зоны
земного шара. Цифра 2 определяет Европу, 3 – Северную Америку, 4 – Азию, 5 – Австралию
и Океанию, 6 – Африку, 7 – Южную Америку. 1 – подвижные спутниковые системы.
Цифры 8-0 задают выход в другой план нумерации, например, сети телекса или
телефонной сети. Для Советского Союза, а в последствии для России как его правопреемницы,
выделен код 250. В 1995 году России выделен дополнительный код 251. Четвертая
цифра адреса означает номер сети в рамках единой страны. При этом цифра
5 отведена под федеральную сеть. Таким образом, в соответствии с рекомендацией
Х.121 Российские сети имеют следующие идентификаторы:2500 – сеть Роспак,2501
– Спринт,2502 – Иаснет,2503 – ММТЕЛ,2504 – Инфотел,2506 – Роснет и т.д. Эти
идентификаторы называются «код идентификации сети данных» — DNIC. Таким образом,
для каждой страны может быть определено минимум десять сетей. Согласно Х.121,
максимальная длина адреса с учетом DNIC, составляет 14 знаков, из которых10 отводится
для идентификации оконечного оборудования. Протокол Х.25 является одним
из наиболее сложных, так как узлы коммутации выполняют большое количество функций,
обеспечивающих обнаружение и исправление ошибок, управление потоком данных,
мультиплексирование потоков пакетов в едином физическом канале. Из-за этого в
сети передачи данных могут возникать значительные задержки, существенно влияющие
на работу приложений реального времени. Транспортная система, реализованная
на основе протокола Х.25, обладает рядом недостатков резко ограничивающими область
ее применения:- отсутствие гибкости при адаптации к требованиям по объемам
и скорости передаваемой информации;- невозможность передачи в одном канале трафика
данных и голосовой информации;- низкая эффективность использования ресурсов;-
повышенные требования к производительности коммутационных процессов и объемом
буферной памяти.4.3 Протокол TCP/IP TCP/IP – это название семейства протоколов
передачи данных в сети. Протокол – это набор правил, которых должны придерживаться
все компании, чтобы обеспечить совместимость производимого аппаратного и
программного обеспечения. Термин TCP/IP включает название двух протоколов – TCP
(Transmission Control Protocol) и IP (Internet Protocol). TCP/IP не является одной
программой, а относится к целому семейству связанных между собой протоколов,
разработанных для передачи информации по сети и одновременного обеспечения информацией
о состоянии самой сети. TCP/IP является программным компонентом сети.
Каждая часть семейства TCP/IP решает определенную задачу: отправление электронной
почты, обеспечение удаленного обслуживания входа в систему, пересылку файлов,
маршрутизацию сообщений или обработку сбоев в сети. Применение TCP/IP не ограниченно
глобальной сетью Internet. Это наиболее широко используемые во всем мире
сетевые протоколы, применяемые как в крупных корпоративных сетях, так и в локальных
сетях с небольшим числом компьютеров. Архитектура TCP/IP. Архитектура
TCP/IP показана на рисунке, она сравнивается с архитектурой модели OSI. Обе архитектуры
включают похожие уровни, в TCP/IP несколько слоев OSI – модели объединены
в один. Это сделано для удобства реализации сервиса TCP/IP, рисунок 12.Модель
OSI

TCP/IP (Internet)
Прикладной

Прикладной
Представительный

Сеансовый

Транспортный

Транспортный
Сетевой

Internet
Передача
данных

Сетевой интерфейсфизический
Физический

Рисунок
12 — Архитектура TCP/IP Уровень может ничего не
знать о содержании сообщения, но он должен знать, что дальше делать с этим сообщением.
Уровень приложений передает сообщение на следующий уровень и т.д. через
все уровни, пока физический уровень не передает его в кабель. Каждый уровень
по-своему обрабатывает сообщение электронной почты, но не знает о фактическом
содержании этого сообщения. Каждый уровень выполняет собственное формирование пакета,
добавляя заголовок и концевые блоки к сообщению, поступившему с более высокого
уровня. Это приводит к появлению шести наборов заголовков и концевых блоков
к тому моменту, когда сообщение готово к передаче по сети. По мере того, как
данные передаются с верхнего уровня на нижний, протокол каждого уровня добавляет
собственный заголовок, включающий необходимую служебную информацию. Все заголовки
и концевые блоки затем передаются физическому уровню, который может добавить
свою порцию служебной информации для передачи по физической сети. TCP устанавливает
непосредственное логическое соединение, т.е. компьютеры как бы соединяются
напрямую, и каждый из них знает о состоянии другого. TCP – это надежный метод
связи, поскольку происходит подтверждение каждого принятого сообщения. Протокол
ТСР добавляет заголовок в начало сообщения, которое транспортный уровень
получает от более высоких уровней. Заголовок содержит базовую информацию о том,
кто послал пакет и кому, специальную информацию о типе сообщения и статистические
данные. Протокол IP Internet Protocol (IP) – основной протокол TCP/IP. IP не
устанавливает логического соединения. Это значит, что IP не контролирует доставку
сообщения конечному адресату. IP-адреса машины-отправителя и машины-получателя
включаются в заголовок датаграммы и используются для передачи датаграмм между
шлюзами. При этом используется информация о маршрутизации, находящаяся на шлюзе
и указывающая, куда передавать датаграмму на каждом этапе. Основной задачей
IP является адресация датаграмм и их передача между компьютерами. Он анализирует
информацию об адресате и использует ее для определения наилучшего маршрута.
IP добавляет свой собственный заголовок к сообщению, полученному от более высоких
уровней ТСР. IP решает также другую задачу, связанную с разбитием данных датаграмм
на несколько частей меньшего размера и последующей сборкой в первоначальный
вид в точке назначения. Большие датаграммы могут быть разбиты по ряду причин,
включая ограничения размера IP-сообщений (приблизительно 64 К). Обычно сеть
не может непосредственно передавать такое большое сообщение, требуя разрыва датаграммы
на маленькие фрагменты по несколько килобайт. Протоколы транспортного
уровня. Сетевой уровень предоставляет услуги транспортному, который требует от
пользователей запроса на качество обслуживания сетью. После получения от пользователя
запроса на качество обслуживания транспортный уровень выбирает класс протокола,
который обеспечивает требуемое качество обслуживания. При существовании
разных типов сетей транспортный уровень позволяет следующие параметры качества
обслуживания:1) пропускная способность;2) надежность сети;3) задержка передачи
информации через сеть;4) приоритеты;5) защита от ошибок;6) мультиплексирование;7)
управление потоком;8) обнаружение ошибок. Транспортный уровень отвечает за
выбор соответствующего протокола, обеспечивающего требуемое качество обслуживания
на сети. Примером протоколов транспортного уровня могут служить протокол МСЭ-Т
(МККТТ) Х.224 – «спецификация протокола транспортного уровня взаимосвязи открытых
систем для применения МККТТ» и стандарт ISO 8073 «Системы обработки информации.
Взаимосвязь открытых систем. Спецификация протоколов транспортного уровня».
Протоколы верхних уровней. К верхним уровням относятся протоколы сеансового,
представительного и прикладного уровней. Сеансовый уровень. Здесь производится
организация способов взаимодействия между прикладными процессами пользователей,
т.е. управление взаимодействием между открытыми системами. Примером протоколов
сеансового уровня можно рассматривать стандарт Х.225 – «спецификация протокола
сеансового уровня взаимосвязи открытых систем для применения МККТТ», разработанный
МСЭ-Т и стандарт ISO 8327 «Системы обработки информации. Базовая спецификация
протокола сеансового уровня, ориентированная на соединение». Представительный
уровень определяет синтаксис передаваемой информации, т.е. набор знаков и
способы их представления, которые являются понятными для всех взаимодействующих
систем. Это процесс согласования различных кодов, согласно ему взаимодействующие
системы договариваются о той форме, в которой будет передаваться информация.
Примером протоколов представительного уровня является Х.226 «Спецификация протокола
уровня представления взаимосвязи открытых систем для применения МККТТ» и
стандарт ISO 8823 «Системы обработки информации. Взаимосвязь открытых систем.
Спецификация протоколов уровня представления в режиме управления соединением».
Прикладной уровень определяет семантику, т.е. смысловое содержание информации,
которой обмениваются открытые системы. Примером стандарта прикладного уровня может
служить стандарт МСЭ-Т Х.400.

Реферат: Безопасность Internet

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Воронежский государственный технический университет

Кафедра Систем информационной безопасности

РЕФЕРАТ

Тема: ” Безопасность
Internet: брандмауэры. ”

Выполнил: Студент группы ЗИ-991

Горбунов

Никита Александрович.

Принял:______________________

Воронеж 2000

Содержание

1) Актуальность темы……………………………………………………3
2) Щит от несанкционированного доступа……………………………4
3) Конструктивные решения…………………………………………….5
4) Уровень опасности…………………………………………………….6
5) Почему брандмауэр?………………………………………………….7
6) Межсетевой экран как средство от вторжения из

Internet………8
7) Основные компоненты межсетевых экранов…………………….13

А) Фильтрующие маршрутизаторы……………………………13

Б) Шлюзы сетевого уровня…………………………………….16

В) Шлюзы прикладного уровня………………………………..18

Г) Усиленная аутентификация…………………………………21
8) Основные схемы сетевой защиты на базе межсетевого экрана………………………………………………………………………23

А) Межсетевой экран – фильтрующий маршрутизатор……23

Б) Межсетевой экран – на базе двупортового шлюза……..24

В) Межсетевой экран на основе экранирования шлюза………………………………………………………………..25

Г) Межсетевой экран – экранированная подсеть ………….27

Д) Применение межсетевых экранов для организации виртуальных корпоративных ……………………….29
9)Программные методы защиты………………………………………29
10)Заключение……………………………………………………………33
11)Список используемой литературы………………………………..34

Актуальность темы

Интенсивное развитие глобальных компьютерных сетей. появление новых технологий поиска информации привлекают все больше внимания к сети Internet со стороны частных лиц и различных организаций. Многие организации принимают решение об интеграции своих локальных и корпоративных сетей в глобальную сеть.
Использование глобальных сетей в коммерческих целях, а также при передаче информации, содержащей сведения конфиденциального характера, влечет за собой необходимость построения эффективной системы защиты информации. В настоящее время в России глобальные сети применяются для передачи коммерческой информации различного уровня конфиденциальности, например для связи с удаленными офисами из головной штаб квартиры организации или создания Web-страницы организации с размещенной на ней рекламой и деловыми предложениями.

Вряд ли нужно перечислять все преимущества, которые получает современное предприятие, имея доступ к глобальной сети Internet. Но, как и многие другие новые технологии, использование Internet имеет и негативные последствия. Развитие глобальных сетей привело к многократному увеличению количества пользователей и увеличению количества атак на компьютеры, подключенные к сети Internet. Ежегодные потери, обусловленные недостаточным уровнем защищенности компьютеров, оцениваются десятками миллионов долларов. При подключении к Internet локальной или корпоративной сети необходимо позаботиться об обеспечении информационной безопасности этой сети. Глобальная сеть Internet создавалась как открытая система, предназначенная для свободного обмена информацией. В силу открытости своей идеологии Internet предоставляет для злоумышленников значительно большие возможности по сравнению с традиционными информационными системами. По этому вопрос о проблеме защиты сетей и её компонентов становиться достаточно важным и актуальным и это время, время прогресса и компьютерных технологий. Многие страны наконец-то поняли важность этой проблемы. Происходит увеличение затрат и усилий направленных на производство и улучшение различных средств защиты. Основной целью реферата является рассмотрение, и изучение функционирования одного из таких средств сетевой защиты как брандмауэр или межсетевой экран. Который в настоящее время является наиболее надежным в плане защиты из предлагаемых средств.

Щит от несанкционированного доступа

С целью избежания несанкционированного доступа к своим сетям, многие компании, подключенные к Internet, полагаются на брандмауэры. Однако, достигая при этом своей основной цели, пользователь брандмауэра столкнётся с необходимостью выбора между простой работой и безопасностью системы.

Брандмауэр – это один из нескольких путей защиты вашей сети, от другой, которой вы не доверяете. Вообще существует множество вариантов обеспечения такой защиты, но в принципе брандмауэр можно представить как пару механизмов: один – для блокировки, второй – для разрешения трафика.

Основной причиной для установки в частной сети брандмауэра практически всегда является стремление пользователя защитить сеть от несанкционированного вторжения. В большинстве случаев сеть защищают от нелегального доступа к системным ресурсам, а также от отправки какой либо информации вовне баз ведома её владельца. В некоторых случаях экспорт информации не рассматривается как особо важная проблема, однако, для многих корпораций, подключение к Internet, это вопрос первостепенной важности. Многие организации прибегают к самому простому пути, чтобы избежать подобных неприятностей: они просто не подключаются к Internet.
Однако это не такое уж удачное решение. Если такая сеть децентрализована или плохо управляема, любой сотрудник компании, имеющий доступ к скоростному модему, может без особого труда подключится к Internet с помощью SLIP, что может привести к нарушению безопасности всей сети.

Во многих случаях можно сказать, что для защиты сети лучше всего установить брандмауэр. Хотя любой ваш сотрудник может вынести из офиса любую доступную ему информацию на кассетах и дискетах. Internet , кишащий опасными вандалами , таит в себе неизмеримо большую угрозу. Их прорыв в локальную сеть компании, вследствие плохой организации защиты, вполне может стоить менеджеру сети места работы, даже если ущерб при этом не будет больше, чем мог бы быть в случае непосредственного подключения к Internet через модем либо в результате мести рассерженного сотрудника. Чаще всего в организациях, прибегающих к услугам Internet, проблема убедить руководство в необходимости брандмауэрной защиты неизмеримо сложнее тех забот, с которыми приходится сталкиваться в процессе ее установки. Вследствие того, что услуги, предоставляемые
Internet, очевидны для всех, весьма вероятно, что они потребуют всесторонней официальной проверки.

Конструктивные решения

В процессе конфигурирования брандмауэра конструктивные решения зачастую диктуются корпоративной и организационной политикой компании в области обеспечения защиты сетей. В частности, любая фирма должна сделать очень серьезный выбор: что для нее важнее
— высокая степень защиты или простота в использовании.
Существует два подхода к решению этой дилеммы.

. Что не было специально разрешено, то запрещено;
. Что не было специально запрещено, то разрешено.

Важность данного разграничения переоценить невозможно. В первом случае брандмауэр должен будет блокировать все, а системные службы будут доступны пользователям лишь после тщательной оценки их потребности в этих службах, а также степени риска.
Подобный подход непосредственно осложняет пользователям жизнь, в результате чего многие из них считают брандмауэры помехой в работе.

Во втором случае эту же реакционную роль играет системный администратор, который обязан уметь предвидеть, какие действия, сетевых пользователей способные ослабить надежность брандмауэра, и принять соответствующие меры для предотвращения таких попыток. В результате данного подхода конфликт между администратором брандмауэра и пользователями развивается по нарастающей и может стать действительно серьезным.
Если пользователи не осознают важности мер предосторожности в плане обеспечения безопасности сети и не выполняют их, они зачастую способны подвергнуть риску всю сеть. Если пользователи при входе в систему (login) будут получать неограниченный доступ к брандмауэру, в системе безопасности сети может возникнуть большая брешь. Вообще говоря, наличие пользовательских входов в брандмауэрную систему имеет тенденцию в значительной мере увеличивать проблему сохранности системы.

Вторая важнейшая формулировка в области политики безопасности гласит: «Что не было специально запрещено, то разрешено» Такой подход наиболее надежен, ибо он освобождает системного администратора от необходимости принимать решения, какие TCP—порты безопасны или какие еще бреши оставили в системе производители ядра или программ. (TCP — протокол транспортного уровня, применяемый в Internet для организации надежной двусторонней доставки данных, используемый многими прикладными программами TCP/IP). Поскольку продавцы вовсе не спешат обнародовать изъяны своего программного обеспечения, данный подход более эффективен, ибо, в сущности, в основе его лежит утверждение, что абсолютно все, чего вы не знаете, может нанести вам вред.

Уровень опасности

Существует несколько путей свести на нет либо подвергнуть риску брандмауэрную защиту. И хотя они все плохи, о некоторых можно с уверенностью говорить как о самых неприятных. Исходя из того, что основной целью установки большинства брандмауэров является блокирование доступа, очевидно, что обнаружение кем-либо лазейки, позволяющей проникнуть в систему, ведет к полному краху всей защиты данной системы. Если же несанкционированному пользователю удалось проникнуть в брандмауэр и переконфигурировать его, ситуация может принять еще более угрожающий характер. В целях разграничения терминологии примем, что в первом случае мы имеем дело со взломом брандмауэрной защиты, а во втором — с полным ее разрушением. Степень ущерба, который может повлечь за собой разрушение брандмауэрной защиты, определить невероятно сложно. Наиболее полные сведения о надежности такой защиты может дать только информация о предпринятой попытке взлома, собранная этим брандмауэром. Самое плохое происходит с системой защиты именно тогда, когда при полном разрушении брандмауэра не остается ни малейших следов, указывающих на то, как это происходило.
В лучшем же случае брандмауэр сам выявляет попытку взлома и вежливо информирует об этом администратора.
Попытка при этом обречена на провал.

Один из способов определить результат попытки взлома брандмауэрной защиты — проверить состояние вещей в так называемых зонах риска. Если сеть подсоединена к
Internet без брандмауэра, объектом нападения станет вся сеть. Такая ситуация сама по себе не предполагает, что сеть становится уязвимой для каждой попытки взлома.
Однако если она подсоединяется к общей небезопасной сети, администратору придется обеспечивать безопасность каждого узла отдельно. В случае образования бреши в брандмауэре зона риска расширяется и охватывает всю защищенную сеть. Взломщик, получивший доступ к входу в брандмауэр, может прибегнуть к методу «захвата островов» и, пользуясь брандмауэром как базой, охватить всю локальную сеть. Подобная ситуация все же даст слабую надежду, ибо нарушитель может оставить следы в брандмауэре, и его можно будет разоблачить. Если же брандмауэр полностью выведен из строя, локальная сеть становится открытой для нападения из любой внешней системы, и определение характера этого нападения становится практически невозможным.

В общем, вполне возможно рассматривать брандмауэр как средство сужения зоны риска до одной точки повреждения. В определенном смысле это может показаться совсем не такой уж удачной идеей, ведь такой подход напоминает складывание яиц в одну корзину. Однако практикой подтверждено, что любая довольно крупная сеть включает, по меньшей мере, несколько узлов, уязвимых при попытке взлома даже не очень сведущим нарушителем, если у него достаточного для этого времени. Многие крупные компании имеют на вооружении организационную политику обеспечения безопасности узлов, разработанную с учетом этих недостатков. Однако было бы не слишком разумным целиком полагаться исключительно на правила. Именно с помощью брандмауэра можно повысить надежность узлов, направляя нарушителя в такой узкий тоннель, что появляется реальный шанс выявить и выследить его, до того как он наделает бед. Подобно тому, как средневековые замки обносили несколькими стенами, в нашем случае создается взаимоблокирующая защита.

Почему брандмауэр?

Через Internet нарушитель может:
. вторгнуться во внутреннюю сеть предприятия и получить несанкционированный доступ к конфиденциальной информации;
. незаконно скопировать важную и ценную для предприятия информацию;
. получить пароли, адреса серверов, а подчас и их содержимое;
. входить в информационную систему предприятия под именем зарегистрированного пользователя и т.д.

С помощью полученной злоумышленником информации может быть серьезно подорвана конкурентоспособность предприятия и доверие его клиентов.

Существует много видов защиты в сети, но наиболее эффективный способ зашиты объекта от нападения, одновременно позволяющий пользователям иметь некоторый доступ к службам Internet, заключается в построении брандмауэра. Чтобы брандмауэр был достаточно эффективным, необходимо тщательно выбрать его конфигурацию, установить и поддерживать.

Брандмауэры представляют собой аппаратно — программный подход, который ограничивает доступ за счет принудительного прокладывания всех коммуникаций, идущих из внутренней сети в Internet, из Internet во внутреннюю сеть, через это средство защиты. Брандмауэры позволяют также защищать часть вашей внутренней сети от остальных её элементов. Аппаратные средства и программное обеспечение, образующие брандмауэр, фильтруют весь трафик и принимают решение: можно ли пропустить этот трафик – электронную почту, файлы, дистанционную регистрацию и другие операции. Организации устанавливают конфигурацию брандмауэров разными способами. На некоторых объектах брандмауэры полностью блокируют доступ в Internet и из неё, а на других ограничивают доступ таким образом, что только одна машина или пользователь может соединяться через Internet с машинами за пределами внутренней сети. Иногда реализуются более сложные правила, которые включают проверку каждого сообщения, направленного из внутренне сети во внешнюю, чтобы убедится в соответствии конкретным требованиям стратегии обеспечения безопасности на данном объекте. Несмотря на эффективность в целом, брандмауэр не обеспечивает защиту от собственного персонала или от злоумышленника, уже преодолевшего это средство сетевой защиты.

Межсетевой экран как средство от вторжения из

Internet

Ряд задач по отражению наиболее вероятных угроз для внутренних сетей способны решать межсетевые экраны,
В отечественной литературе до последнего времени использовались вместо этого термина другие термины иностранного происхождения: брандмауэр и firewall. Вне компьютерной сферы брандмауэром (или firewall) называют стену, сделанную из негорючих материалов и препятствующую распространению пожара. В сфере компьютерных сетей межсетевой экран представляет собой барьер, защищающий от фигурального пожара — попыток злоумышленников вторгнуться во внутреннюю сеть для того, чтобы скопировать, изменить или стереть информацию либо воспользоваться памятью или вычислительной мощностью работающих в этой сети компьютеров. Межсетевой экран призван обеспечить безопасный доступ к внешней сети и ограничить доступ внешних пользователей к внутренней сети.

Межсетевой экран (МЭ) — это система межсетевой защиты. позволяющая разделить общую сеть на две части или более и реализовать набор правил, определяющих условия прохождения пакетов с данными через границу из одной части общей сети в другую. Как правило, эта граница проводится между корпоративной (локальной) сетью предприятия и глобальной сетью Internet, хотя ее можно провести и внутри корпоративной сети предприятия. МЭ пропускает через себя весь трафик, принимая для каждого проходящего пакета решение — пропускать его или отбросить. Для того чтобы МЭ мог осуществить это ему необходимо определить набор правил фильтрации.

Обычно межсетевые экраны защищают внутреннюю сеть предприятия от «вторжений» из глобальной сети Internet, однако они могут использоваться и для защиты от
«нападений» из корпоративной интрасети, к которой подключена локальная сеть предприятия. Ни один межсетевой экран не может гарантировать полной защиты внутренней сети при всех возможных обстоятельствах.
Однако для большинства коммерческих организаций установка межсетевого экрана является необходимым условием обеспечения безопасности внутренней сети.
Главный довод в пользу применения межсетевого экрана состоит в том, что без него системы внутренней сети подвергаются опасности со стороны слабо защищенных служб сети Internet, а также зондированию и атакам с каких- либо других хост-компьютеров внешней сети.

Локальная сеть Локальная сеть. Схема установления межсетевого экрана

Проблемы недостаточной информационной безопасности являются «врожденными» практически для всех протоколов и служб Internet. Большая часть этих проблем связана с исторической зависимостью Internet от операционной системы UNIX. Известно, что сеть Arpanet (прародитель
Internet) строилась как сеть, связывающая исследовательские центры, научные, военные и правительственные учреждения, крупные университеты США.
Эти структуры использовали операционную систему UNIX в качестве платформы для коммуникаций и решения собственных задач. Поэтому особенности методологии программирования в среде UNIX и ее архитектуры наложили отпечаток на реализацию протоколов обмена и политики безопасности в сети. Из-за открытости и распространенности система UNIX стала любимой добычей хакеров. Поэтому совсем не удивительно, что набор протоколов TCP/IP, который обеспечивает коммуникации в глобальной сети Internet и в получающих все большую популярность интрасетях, имеет «врожденные» недостатки защиты. То же самое можно сказать и о ряде служб
Internet.

Набор протоколов управления передачей сообщений в
Internet (Transmission Control Protocol/Internet
Protocol — TCP/IP) используется для организации коммуникаций в неоднородной сетевой среде, обеспечивая совместимость между компьютерами разных типов.
Совместимость — одно из основных преимуществ TCP/IP, поэтому большинство локальных компьютерных сетей поддерживает эти протоколы. Кроме того, протоколы TCP/IP предоставляют доступ к ресурсам глобальной сети
Internet. Поскольку TCP/IP поддерживает маршрутизацию пакетов, он обычно используется в качестве межсетевого протокола. Благодаря своей популярности TCP/IP стал стандартом де фактора для межсетевого взаимодействия.

В заголовках пакетов TCP/IP указывается информация, которая может подвергнуться нападениям хакеров. В частности, хакер может подменить адрес отправителя в своих «вредоносных» пакетах, после чего они будут выглядеть, как пакеты, передаваемые авторизированным клиентом.

Отмечу «врожденные слабости» некоторых распространенных служб Internet.

Простой протокол передачи электронной почты
(Simple Mail Transfer Protocol — SMTP) позволяет осуществлять почтовую транспортную службу Internet. Одна из проблем безопасности, связанная с этим протоколом, заключается в том, что пользователь не может проверить адрес отправителя в заголовке сообщения электронной почты. В результате хакер может послать во внутреннюю сеть большое количество почтовых сообщений, что приведет к перегрузке и блокированию работы почтового сервера.

Популярная в Internet программа электронной почты
Sendmail использует для работы некоторую сетевую информацию — IP-адрес отправителя. Перехватывая сообщения, отправляемые с помощью Sendmail, хакер может употребить эту информацию для нападений, например для спуфинга (подмены адресов).

Протокол передачи файлов (File Transfer Protocol —
FTP) обеспечивает передачу текстовых и двоичных файлов, поэтому его часто используют в Internet для организации совместного доступа к информации. Его обычно рассматривают как один из методов работы с удаленными сетями. На FTP-серверах хранятся документы, программы, графика и другие виды информации. К данным этих файлов на FTP-серверах нельзя обратиться напрямую. Это можно сделать, только переписав их целиком с FTP-сервера на локальный сервер. Некоторые FTP-серверы ограничивают доступ пользователей к своим архивам данных с помощью пароля, другие же предоставляют свободный доступ (так называемый анонимный FTP-сервер). При использовании опции анонимного FTP для своего сервера пользователь должен быть уверен, что на нем хранятся только файлы, предназначенные для свободного распространения.

Служба сетевых имен (Domain Name System — DNS) представляет собой распределенную базу данных, которая преобразует имена пользователей и хост-компьютеров в IP- адреса, указываемые в заголовках пакетов, и наоборот.
DNS также хранит информацию о структуре сети компании, например количестве компьютеров с IP-адресами в каждом домене. Одной из проблем DNS является то, что эту базу данных очень трудно «скрыть» от неавторизированных пользователей. В результате DNS часто используется хакерами как источник информации об именах доверенных хост-компьютеров.

Служба эмуляции удаленного терминала (TELNET) употребляется для подключения к удаленным системам, присоединенным к сети, применяет базовые возможности по эмуляции терминала. При использовании этого сервиса
Internet пользователи должны регистрироваться на сервере
TELNET, вводя свои имя и пароль. После аутентификации пользователя его рабочая станция функционирует в режиме
«тупого» терминала, подключенного к внешнему хост- компьютеру. С этого терминала пользователь может вводить команды, которые обеспечивают ему доступ к файлам и запуск программ. Подключившись к серверу TELNET, хакер может сконфигурировать его программу таким образом, чтобы она записывала имена и пароли пользователей.

Всемирная паутина (World Wide Web — WWW) — это система, основанная на сетевых приложениях, которые позволяют пользователям просматривать содержимое различных серверов в Internet или интрасетях. Самым полезным свойством WWW является использование гипертекстовых документов, в которые встроены ссылки на другие документы и Web-узлы, что дает пользователям возможность легко переходить от одного узла к другому.
Однако это же свойство является и наиболее слабым местом системы WWW, поскольку ссылки на Web-узлы, хранящиеся в гипертекстовых документах, содержат информацию о том, как осуществляется доступ к соответствующим узлам.
Используя эту информацию, хакеры могут разрушить Web- узел или получить доступ к хранящейся в нем конфиденциальной информации.

К уязвимым службам и протоколам Internet относятся также протокол копирования UUCP, протокол маршрутизации
RIP, графическая оконная система Х Windows и др.

Решение о том, фильтровать ли с помощью межсетевого экрана конкретные протоколы и адреса, зависит от принятой в защищаемой сети политики безопасности. Межсетевой экран является набором компонентов, настраиваемых таким образом, чтобы реализовать выбранную политику безопасности. В частности, необходимо решить, будет ли ограничен доступ пользователей к определенным службам Internet на базе протоколов TCP/IP и если будет, то до какой степени.

Политика сетевой безопасности каждой организации должна включать две составляющие:
. политику доступа к сетевым сервисам;
. политику реализации межсетевых экранов.

В соответствии с политикой доступа к сетевым сервисам определяется список сервисов Internet, к которым пользователи должны иметь ограниченный доступ.
Задаются также ограничения на методы доступа, например, на использование протоколов SLIP (Serial Line Internet
Protocol) и РРР (Point-to-Point Protocol). Ограничение методов доступа необходимо для того, чтобы пользователи не могли обращаться к «запрещенным» сервисам Internet обходными путями. Например, если для ограничения доступа в Internet сетевой администратор устанавливает специальный шлюз, который не дает возможности пользователям работать в системе WWW, они могли бы установить РРР-соединения с Web-серверами по коммутируемой линии.

Политика доступа к сетевым сервисам обычно основывается на одном из следующих принципов:
1) запретить доступ из Internet во внутреннюю сеть, но разрешить доступ из внутренней сети в Internet;
2) разрешить ограниченный доступ во внутреннюю сеть из
Internet, обеспечивая работу только отдельных
«авторизированных» систем, например почтовых серверов.

В соответствии с политикой реализации межсетевых экранов определяются правила доступа к ресурсам внутренней сети. Прежде всего, необходимо установить, насколько «доверительной» или «подозрительной» должна быть система защиты. Иными словами, правила доступа к внутренним ресурсам должны базироваться на одном из следующих принципов:
1) запрещать все, что не разрешено в явной форме;
2) разрешать все, что не запрещено в явной форме.

Реализация межсетевого экрана на основе первого принципа обеспечивает значительную защищенность. Однако правила доступа, сформулированные в соответствии с этим принципом, могут доставлять большие неудобства пользователям, а кроме того, их реализация обходится достаточно дорого. При реализации второго принципа внутренняя сеть оказывается менее защищенной от нападений хакеров, однако, пользоваться ей будет удобнее и потребуется меньше затрат.

Эффективность защиты внутренней сети с помощью межсетевых экранов зависит не только от выбранной политики доступа к сетевым сервисам и ресурсам внутренней сети, но и от рациональности выбора и использования основных компонентов межсетевого экрана.

Функциональные требования к межсетевым экранам включают:
. требования к фильтрации на сетевом уровне;
. требования к фильтрации на прикладном уровне;
. требования по настройке правил фильтрации и администрированию;
. требования к средствам сетевой аутентификации;
. требования по внедрению журналов и учету.

Основные компоненты межсетевых экранов

Большинство компонентов межсетевых экранов можно отнести к одной из трех категорий:
. фильтрующие маршрутизаторы;
. шлюзы сетевого уровня;
. шлюзы прикладного уровня.

Эти категории можно рассматривать как базовые компоненты реальных межсетевых экранов. Лишь немногие межсетевые экраны включают только одну из перечисленных категорий. Тем не менее, эти категории отражают ключевые возможности, отличающие межсетевые экраны друг от друга.

Фильтрующие маршрутизаторы

Фильтрующий маршрутизатор представляет собой маршрутизатор или работающую на сервере программу, сконфигурированные таким образом, чтобы фильтровать входящее и исходящие пакеты. Фильтрация пакетов осуществляется на основе информации, содержащейся в TCP- и IP- заголовках пакетов .

Фильтрующие маршрутизаторы обычно может фильтровать IP-пакет на основе группы следующих полей заголовка пакета:
. IP- адрес отправителя (адрес системы, которая послала пакет);
. IP-адрес получателя (адрес системы которая принимает пакет);
. Порт отправителя (порт соединения в системе отправителя );
. Порт получателя (порт соединения в системе получателя

);

Порт – это программное понятие, которое используется клиентом или сервером для посылки или приема сообщений; порт идентифицируется 16 – битовым числом.

В настоящее время не все фильтрующие маршрутизаторы фильтруют пакеты по TCP/UDP – порт отправителя, однако многие производители маршрутизаторов начали обеспечивать такую возможность. Некоторые маршрутизаторы проверяют, с какого сетевого интерфейса маршрутизатора пришел пакет, и затем используют эту информацию как дополнительный критерий фильтрации.

Фильтрация может быть реализована различным образом для блокирования соединений с определенными хост-компьютерами или портами. Например, можно блокировать соединения, идущие от конкретных адресов тех хост-компьютеров и сетей. которые считаются враждебными или ненадежными.

Добавление фильтрации по портам TCP и UDP к фильтрации по IP-адресам обеспечивает большую гибкость.
Известно, что такие серверы, как демон TELNET, обычно связаны с конкретными портами (например, порт 23 протокола TELNET). Если межсетевой экран может блокировать соединения TCP или UDP с определенными портами или от них, то можно реализовать политику безопасности, при которой некоторые виды соединений устанавливаются только с конкретными хост-компьютерами.

Например, внутренняя сеть может блокировать все входные соединения со всеми хост-компьютерами за исключением нескольких систем. Для этих систем могут быть разрешены только определенные сервисы (SMTP для одной системы и TELNET или FTP -для другой). При фильтрации по портам TCP и UDP эта политика может быть реализована фильтрующим маршрутизатором или хост- компьютером с возможностью фильтрации пакетов.

В качестве примера работы фильтрующего маршрутизатора рассмотрю реализацию политики безопасности, допускающей определенные соединения с внутренней сетью с адресом 123.4.*.* Соединения TELNET разрешаются только с одним хост-компьютером с адресом
123.4.5.6, который может быть прикладным TELNET-шлюзом, а SMTP-соединения — только с двумя хост-компьютерами с адресами 123.4.5.7 и 123.4.5.8, которые могут быть двумя шлюзами электронной почты. Обмен по NNTP (Network News
Transfer Protocol) разрешается только от сервера новостей с адресом 129.6.48.254 и только с NNTP-сервером сети с адресом 123.4.5.9, а протокол NTP (сетевого времени)-для всех хост-компьютеров. Все другие серверы и пакеты блокируются. рации

Первое правило позволяет пропускать пакеты TCP из сети Internet от любого источника с номером порта большим, чем 1023, к получателю с адресом 123.4.5.6 в порт 23. Порт 23 связан с сервером TELNET, а все клиенты
TELNET должны иметь непривилегированные порты с номерами не ниже 1024.

Второе и третье правила работают аналогично и разрешают передачу пакетов к получателям с адресами
123.4.5.7 и 123.4.5.8 в порт 25, используемый SMTP.

Четвертое правило пропускает пакеты к NNTP-серверу сети, но только от отправителя с адресом 129.6.48.254 к получателю с адресом 123.4.5.9 с портом назначения 119
(129.6.48.254 -единственный NNTP-сервер, от которого внутренняя сеть получает новости, поэтому доступ к сети для выполнения протокола NNTP ограничен только этой системой).

Пятое правило разрешает трафик NTP, который использует протокол UDP вместо TCP. от любого источника к любому получателю внутренней сети.

Наконец, шестое правило блокирует все остальные пакеты. Если бы этого правила не было, маршрутизатор мог бы блокировать, а мог бы и не блокировать другие типы пакетов. Выше был рассмотрен очень простой пример фильтрации пакетов. Реально используемые правила позволяют осуществить более сложную фильтрацию и являются более гибкими.

Правила фильтрации пакетов формулируются сложно, и обычно нет средств для тестирования их корректности, кроме медленного ручного тестирования. У некоторых фильтрующих маршрутизаторов нет средств протоколирования, поэтому, если правила фильтрации пакетов все-таки позволят опасным пакетам пройти через маршрутизатор, такие пакеты не смогут быть выявлены до обнаружения последствий проникновения. Даже если администратору сети удастся создать эффективные правила фильтрации, их возможности остаются ограниченными.
Например, администратор задает правило, в соответствии с которым маршрутизатор будет отбраковывать все пакеты с неизвестным адресом отправителя. Однако хакер может использовать в качестве адреса отправителя в своем
«вредоносном» пакете реальный адрес доверенного
(авторизированного) клиента. В этом случае фильтрующий маршрутизатор не сумеет отличить поддельный пакет от настоящего и пропустит его. Практика показывает, что подобный вид нападения, называемый подменой адреса, довольно широко распространен в сети Internet и часто оказывается эффективным.

Межсетевой экран с фильтрацией пакетов, работающий только на сетевом уровне эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI-ISO, обычно проверяет информацию, содержащуюся только в IP-заголовках пакетов. Поэтому обмануть его несложно: хакер создает заголовок, который удовлетворяет разрешающим правилам фильтрации. Кроме заголовка пакета, никакая другая содержащаяся в нем информация межсетевыми экранами данной категории не проверяется.

К положительным качествам фильтрующих маршрутизаторов следует отнести:
. сравнительно невысокую стоимость;
. гибкость в определении правил фильтрации;
. небольшую задержку при прохождении пакетов.

Недостатками фильтрующих маршрутизаторов являются:
. внутренняя сеть видна (маршрутизируется) из сети

Internet;
. правила фильтрации пакетов трудны в описании и требуют очень хороших знаний технологий TCP и UDP;
. при нарушении работоспособности межсетевого экрана с фильтрацией пакетов все компьютеры за ним становятся полностью незащищенными либо недоступными;
. аутентификацию с использованием IP-адреса можно обмануть путем подмены IP-адреса (атакующая система выдает себя за другую, используя ее IP-адрес);
. отсутствует аутентификация на пользовательском уровне.

Шлюзы сетевого уровня

Шлюз сетевого уровня иногда называют системой трансляции сетевых адресов или шлюзом сеансового уровня модели OSI. Такой шлюз исключает, прямое взаимодействие между авторизированным клиентом и внешним хост- компьютером. Шлюз сетевого уровня принимает запрос доверенного клиента на конкретные услуги, и после проверки допустимости запрошенного сеанса устанавливает соединение с внешним хост-компьютером. После этого шлюз копирует пакеты в обоих направлениях, не осуществляя их фильтрации.

Шлюз следит за подтверждением (квитированием) связи между авторизированным клиентом и внешним хост- компьютером, определяя, является ли запрашиваемый сеанс связи допустимым. Чтобы выявить допустимость запроса на сеанс связи, шлюз выполняет следующую процедуру.

Когда авторизированный клиент запрашивает некоторый сервис, шлюз принимает этот запрос, проверяя, удовлетворяет ли этот клиент базовым критериям фильтрации (например, может ли DNS-сервер определить IP- адрес клиента и ассоциированное с ним имя). Затем, действуя от имени клиента, шлюз устанавливает соединение с внешним хост-компьютером и следит за выполнением процедуры квитирования связи по протоколу TCP. Эта процедура состоит из обмена TCP-пакетами, которые помечаются флагами SYN (синхронизировать) и АСК
(подтвердить).

Первый пакет сеанса TCP, помеченный флагом SYN и содержащий произвольное число, например 1000. является запросом клиента на открытие сеанса. Внешний хост- компьютер, получивший этот пакет, посылает в ответ пакет, помеченный флагом АСК и содержащий число, на единицу большее, чем в принятом пакете подтверждая, тем самым прием пакета SYN от клиента.

Далее осуществляется обратная процедура: хост- компьютер посылает клиенту пакет SYN с исходным числом
(например, 2000), а клиент подтверждает его получение передачей пакета АСК, содержащего число 2001. На этом процесс квитирования связи завершается.

Шлюз сетевого уровня признает запрошенное соединение допустимым только в том случае, если при выполнении процедуры квитирования связи флаги SYN и АСК, а также числа, содержащиеся в TCP-пакетах, оказываются логически связанными между собой.

После того как шлюз определил, что доверенный клиент и внешний хост-компьютер являются авторизированными участниками сеанса TCP, и проверил допустимость этого сеанса, он устанавливает соединение.
Начиная с этого момента, шлюз копирует и перенаправляет пакеты туда и обратно, не проводя никакой фильтрации. Он поддерживает таблицу установленных соединений, пропуская данные, относящиеся к одному из сеансов связи, зафиксированных в этой таблице. Когда сеанс завершается, шлюз удаляет соответствующий элемент из таблицы и разрывает цепь. использовавшуюся в данном сеансе.

Для копирования и перенаправления пакетов в шлюзах сетевого уровня применяются специальные приложения, которые называют канальными посредниками, поскольку они устанавливают между двумя сетями виртуальную цепь или канал, а затем разрешают пакетам, которые генерируются приложениями TCP/IP, проходить по этому каналу.
Канальные посредники поддерживают несколько служб
TCP/IP, поэтому шлюзы сетевого уровня могут использоваться для расширения возможностей шлюзов прикладного уровня, работа которых основывается на программах-посредниках конкретных приложений.

Фактически большинство шлюзов сетевого уровня не являются самостоятельными продуктами, а поставляются в комплекте со шлюзами прикладного уровня. Примерами таких шлюзов являются Gauntlet Internet Firewall компании
Trusted Information Systems, Alta Vista Firewall компании DEC и ANS Interlock компании ANS. Например,
Alta Vista Firewall использует канальные посредники прикладного уровня для каждой из шести служб TCP/IP, к которым относятся, в частности, FTP, HTTP (Hyper Text
Transport Protocol) и telnet. Кроме того, межсетевой экран компании DEC обеспечивает шлюз сетевого уровня, поддерживающий другие общедоступные службы TCP/IP, такие как Gopher и SMTP, для которых межсетевой экран не предоставляет посредников прикладного уровня.

Шлюз сетевого уровня выполняет еще одну важную функцию защиты: он используется в качестве сервера- посредника. Этот сервер-посредник выполняет процедуру трансляции адресов, при которой происходит преобразование внутренних IP-адресов в один «надежный»
IP-адрес. Этот адрес ассоциируется с межсетевым экраном, из которого передаются все исходящие пакеты. В результате в сети со шлюзом сетевого уровня все исходящие пакеты оказываются отправленными из этого шлюза, что исключает прямой контакт между внутренней
(авторизированной) сетью и потенциально опасной внешней сетью. IP-адрес шлюза сетевого уровня становится единственно активным IP-адресом, который попадает во внешнюю сеть. Таким образом шлюз сетевого уровня и другие серверы-посредники защищают внутренние сети от нападений типа подмены адресов.

После установления связи шлюзы сетевого уровня фильтруют пакеты только на сеансовом уровне модели OSI, т.е. не могут проверять содержимое пакетов, передаваемых между внутренней и внешней сетью на уровне прикладных программ. И поскольку эта передача осуществляется
«вслепую», хакер, находящийся во внешней сети, может
«протолкнуть» свои «вредоносные» пакеты через такой шлюз. После этого хакер обратится напрямую к внутреннему
Web-серверу, который сам по себе не может обеспечивать функции межсетевого экрана. Иными словами, если процедура квитирования связи успешно завершена, шлюз сетевого уровня установит соединение и будет «слепо» копировать и перенаправлять все последующие пакеты независимо от их содержимого.

Чтобы фильтровать пакеты, генерируемые определенными сетевыми службами, в соответствии с их содержимым необходим шлюз прикладного уровня.

Шлюзы прикладного уровня

Для устранения ряда недостатков, присущих фильтрующим маршрутизаторам, межсетевые экраны должны использовать дополнительные программные средства для фильтрации сообщений сервисов типа TELNET и FTP. Такие программные средства называются полномочными серверами
(серверами-посредниками), а хост-компьютер, на котором они выполняются, — шлюзом прикладного уровня.
Шлюз прикладного уровня исключает прямое взаимодействие между авторизированным клиентом и внешним хост-компьютером. Шлюз фильтрует все входящие и исходящие пакеты на прикладном уровне .
Связанные с приложением серверы – посредники перенаправляют через шлюз информацию, генерируемую конкретными серверами.
Для достижения более высокого уровня безопасности и гибкости шлюзы прикладного уровня и фильтрующие маршрутизаторы могут быть объединены в одном межсетевом экране. В качестве примера рассмотрю сеть, в которой с помощью фильтрующего маршрутизатора блокируются входящие соединения
TELNET и FTP. Этот маршрутизатор допускает прохождение пакетов TELNET или FTP только к одному хост-компьютеру — шлюзу прикладного уровня
TELNET/FTP. Внешний пользователь, который хочет соединиться с некоторой системой в сети, должен сначала соединиться со шлюзом прикладного уровня, а затем уже с нужным внутренним хост-компьютером. Это осуществляется следующим образом:
1) сначала внешний пользователь устанавливает
TELNET-соединение со шлюзом прикладного уровня с помощью протокола TELNET и вводит имя интересующего его внутреннего хост-компьютера;
2) шлюз проверяет IP – адрес отправителя и разрешает или запрещает соединение в соответствии с тем или иным критерием доступа
3) пользователю может потребоваться аутентификация (возможно, с помощью одноразовых паролей);
4) сервер-посредник устанавливает TELNET- соединение между шлюзом и внутренним хост- компьютером;
5)сервер посредник осуществляет передачу информации между этими двумя соединениями;
6) шлюз прикладного уровня регистрирует соединение.
Этот пример наглядно показывает преимущества использования полномочных серверов-посредников.
. Полномочные серверы — посредники пропускают только те службы, которые им поручено обслуживать. Иначе говоря, если шлюзы прикладного уровня наделен полномочиями для служб FTP и

TELNET, то в защищаемой сети будут разрешены только FTP и TELNE, а все другие службы будут полностью блокированы. Для некоторых организаций такой вид безопасности имеет большое значение, так как он гарантирует, что через межсетевой экран будут пропускаться только те службы , которые считаются безопасными.

. Полномочные серверы-посредники обеспечивают возможность фильтрации протокола. Например, некоторые межсетевые экраны, использующие шлюзы прикладного уровня, могут фильтровать FTP – соединения и запрещать использование команды FTP put, что гарантированно не позволяет ползователям записывать информацию на анонимный

FTP-сервер.

В дополнение к фильтрации пакетов многие шлюзы прикладного уровня регистрируют все выполняемые сервером действия и, что особенно важно, предупреждают сетевого администратора о возможных нарушениях защиты. Например, при попытках проникновения в сеть извне BorderWare Firewall
Server компании Secure Computing позволяет фиксировать адреса отправителя и получателя пакетов, время, в которое эти попытки были предприняты, и используемый протокол. Межсетевой экран Black Hole компании Milkyway Networks регистрирует все действия сервера и предупреждает администратора о возможных нарушениях, посылая ему сообщение по электронной почте или на пейджер. Аналогичные функции выполняют и ряд других шлюзов прикладного уровня.
Шлюзы прикладного уровня позволяют обеспечить наиболее высокий уровень защиты, поскольку взаимодействие с внешним миром реализуется через небольшое число прикладных полномочных программ- посредников, полностью контролирующих весь входящий и выходящий трафик.
Шлюзы прикладного уровня имеют ряд преимуществ по сравнению с обычным режимом, при котором прикладной трафик пропускается непосредственно к внутренним хост-компьютерам. Перечислю эти преимущества.
. Невидимость структуры защищаемой сети из глобальной сети Internet. Имена внутренних систем можно не сообщать внешним системам через DNS, поскольку шлюз прикладного уровня может быть единственным хост-компьютером, имя которого должно быть известно внешним системам.
. Надежная аутентификация и регистрация. Прикладной трафик может быть аутентифицирован, прежде чем он достигнет внутренних хост-компьютеров, и может быть зарегистрирован более эффективно, чем с помощью стандартной .регистрации.
. Оптимальное соотношение между ценой и эффективностью. Дополнительные или аппаратные средства для аутентификации или регистрации нужно устанавливать только на шлюзе прикладного уровня.

. Простые правила фильтрации. Правила на фильтрующем маршрутизаторе оказываются менее сложными, чем они были бы, если бы маршрутизатор сам фильтровал прикладной трафик и отправлял его большому числу внутренних систем. Mapшрутизатор должен пропускать прикладной трафик, предназначенный только для шлюза прикладного уровня, и блокировать весь остальной трафик.
. Возможность организации большого числа проверок.

Защита на уровне приложений позволяет осуществлять большое количество дополнительных проверок, что снижает вероятность взлома с использованием «дыр» в программном обеспечении.

К недостаткам шлюзов прикладного уровня относятся:
. более низкая производительность по сравнению с фильтрующими маршрутизаторами; в частности, при использовании клиент-серверных протоколов, таких как TELNET, требуется двухшаговая процедура для входных и выходных соединений;
. Более высокая стоимость по сравнению с фильтрующим маршрутизатором
Помимо TELNET и FTP шлюзы прикладного уровня обычно используются для электронной почты, Х Windows и некоторых других служб.

Усиленная аутентификация

Одним из важных компонентов концепции межсетевых экранов является аутентификация (проверка подлинности пользователя). Прежде чем пользователю будет предоставлено право воспользоваться, тем или иным сервисом, необходимо убедиться, что он действительно тот, за кого себя выдает.
Одним из способов аутентификации является использование стандартных UNIX-паролей. Однако эта схема наиболее уязвимо с точки зрения безопасности — пароль может быть перехвачен и использован другим лицом. Многие инциденты в сети Internet произошли отчасти из-за уязвимости традиционных паролей.
Злоумышленники могут наблюдать за каналами в сети
Internet и перехватывать передающиеся в них открытым текстом пароли, поэтому схему аутентификации с традиционными паролями следует признать устаревшей.
Для преодоления этого недостатка разработан ряд средств усиленной аутентификации; смарт-карты, персональные жетоны, биометрические механизмы и т.п.
Хотя в них задействованы разные механизмы аутентификации, общим для них является то, что пароли, генерируемые этими устройствами, не могут быть повторно использованы нарушителем, наблюдающим за установлением связи. Поскольку проблема с паролями в сети Internet является постоянной, межсетевой экран для соединения с Internet, не располагающий средствами усиленной аутентификации или не использующий их, теряет всякий смысл .
Ряд наиболее популярных средств усиленной аутентификации, применяемых в настоящее время, называются системами с одноразовыми паролями.
Например, смарт–карты или жетоны аутентификации генерируют информацию, которую хост-компьютер использует вместо традиционного пароля Результатом является одноразовый пароль, который, даже если он будет перехвачен, не может быть использован злоумышленником под видом пользователя для установления сеанса с хост- компьютером.
Так как межсетевые экраны могут централизовать управление доступом в сети, они являются подходящим местом для установки программ или устройств усиленной аутентификации. Хотя средства усиленной аутентификации могут использоваться на каждом хост-компьютере, более практично их размещение на межсетевом экране. На рис. показано, что в сети без межсетевого экрана, использующего меры усиленной аутентификации, неаутентифицированный трафик таких приложений, как TELNET или FTP, может напрямую проходить к системам в сети.
Если хост-компьютеры не применяют мер усиленной аутентификации, злоумышленник может попытаться взломать пароли или перехватить сетевой трафик с целью найти в нем сеансы, в ходе которых передаются пароли.

Неаутентифицированный

Аутентифицированный
Трафик TELNET и FTP трафик TELNET и
FTP

Межсетевой экран с усиленной

аутентификацией

На рисунке показана также сеть с межсетевым экраном, использующим усиленную аутентификацию. В этом случае сеансы TELNET или FTP, устанавливаемые со стороны сети Internet с системами сети, должны проходить проверку с помощью средств усиленной аутентификации, прежде чем они будут разрешены,
Системы сети могут запрашивать для разрешения доступа и статические пароли, но эти пароли, даже если они будут перехвачены злоумышленником, нельзя будет использовать , так как средства усиленной аутентификации и другие компоненты межсетевого экрана предотвращают проникновение злоумышленника или обход ими межсетевого экрана.

Основные схемы сетевой защиты на базе межсетевых экранов

При подключении корпоративной или локальной сети к глобальным сетям администратор сетевой безопасности должен решать следующие задачи:
. защита корпоративной или локальной сети от несанкционированного доступа со стороны глобальной сети;
. скрытие информации о структуре сети и ее компонентов от пользователей глобальной сети,
. разграничение доступа в защищаемую сеть из глобальной сети и из защищаемой сети в глобальную сеть.
Необходимость работы с удаленными пользователями требует установки жестких ограничений доступа к информационным ресурсам защищаемой сети. При этом часто возникает потребность в организации в составе корпорационной сети нескольких сегментов с разными уровнями защищенности
. свободно доступные сегменты (например, рекламный

WWW-сервер),
. сегмент с ограниченным доступом (например, для доступа сотрудникам организации с удаленных узлов),
. закрытые сегменты (например, локальная финансовая сеть организации) .
Для защиты корпоративной или локальной сети применяются следующие основные схемы организации межсетевых экранов:
. межсетевой экран — фильтрующий маршрутизатор;
. межсетевой экран на основе двупортового шлюза;
. межсетевой экран на основе экранированного шлюза;
. межсетевой экран – экранированная подсеть.

Межсетевой экран – фильтрующий маршрутизатор
Межсетевой экран, основанный на фильтрации пакетов, является самым распространенным и наиболее простым в реализации. Он состоит из фильтрующего маршрутизатора, расположенного между защищаемой сетью и сетью Internet (рис. 8.6). Фильтрующий маршрутизатор сконфигурирован для блокирования или фильтрации входящих и исходящих пакетов на основе анализа их адресов и портов. Компьютеры, находящиеся в защищаемой сети, имеют прямой доступ в сеть
Internet, в то время как большая часть доступа к ним из Internet блокируется. Часто блокируются такие опасные службы, как Х Windows, NIS и NFS. В принципе фильтрующий маршрутизатор может реализовать любую из политик безопасности, описанных ранее. Однако если маршрутизатор не фильтрует пакеты по порту источника и номеру входного и выходного порта, то реализация политики «запрещено все, что не разрешено в явной форме» может быть затруднена.

Локальная сеть

Межсетевые экраны, основанные на фильтрации пакетов, имеют такие же недостатка, что и фильтрующие маршрутизаторы, причем эти недостатки становятся более ощутимыми при ужесточении требований к безопасности защищаемой сети. Отметим некоторые из них:
. сложность правил фильтрации, в некоторых случаях совокупность этих правил может стать неуправляемой;
. невозможность полного тестирования правил фильтрации; это приводит к незащищенности сети от не протестированных атак; в результате администратору трудно определить, подвергался ли маршрутизатор атаке и скомпрометирован ли он;
. каждый хост-компьютер, связанный с сетью

Internet, нуждается в своих средствах усиленной аутентификации.

Межсетевой экран на базе двупортового шлюза
Межсетевой экран на базе двупортового прикладного шлюза включает двудомный хост-компьютер с двумя сетевыми интерфейсами. При передаче информации между этими интерфейсами и осуществляется основная фильтрация. Для обеспечения дополнительной защиты между прикладным шлюзом и сетью Internet обычно размещают фильтрующий маршрутизатор (рисунок). В результате между прикладным шлюзом и маршрутизатором образуется внутренняя экранированная подсеть. Эту подсеть можно использовать для размещения доступных извне информационных серверов .
Фильтрующий маршрутизатор

В отличие от схемы межсетевого экрана с фильтрующим маршрутизатором прикладной шлюз полностью блокирует трафик IР между сетью internet и защищаемой сетью. Только полномочные сервера — посредники, располагаемые на прикладном шлюзе, могут предоставлять услуги и доступ пользователям.

Данный вариант межсетевого экрана реализует политику безопасности, основанную на принципе
«запрещено все, что не разрешено в явной форме», при этом пользователю недоступны все службы, кроме тех, для которых определены соответствующие полномочия.
Такой подход обеспечивает высокий уровень безопасности, только маршруты к защищенной подсети известны только межсетевому экрану и скрыты от внешних систем.
Рассматриваемая схема организации межсетевого экрана является довольно простой и достаточно эффективной.
Следует отметить, что безопасность двудомного хост-компьютера, используемого в качестве прикладного шлюза, должна поддерживаться на высоком уровне. Любая брешь в его защите может серьезно ослабить безопасность защищаемой сети. Если шлюз окажется скомпрометированным, у злоумышленника появится возможность проникнуть в защищаемую сеть.
Этот межсетевой экран может требовать от пользователей применение средств усиленной аутентификации, а также регистрации доступа, попыток зондирования и атак системы нарушителем.
Для некоторых сетей может оказаться неприемлемой недостаточная гибкость схемы межсетевого экрана с прикладным шлюзом.

Межсетевой экран на основе экранированного шлюза
Межсетевой экран на основе экранированного шлюза объединяет фильтрующий маршрутизатор и прикладной шлюз, разрешаемый со стороны внутренней сети.
Прикладной шлюз реализуется на хост – компьютере и имеет только один сетевой интерфейс(рисунок).

Фильтрующий маршрутизатор

В этой схеме первичная безопасность обеспечивается фильтрующим маршрутизатором. Пакетная фильтрация в фильтрующем маршрутизаторе может быть реализована одним из следующих способов:
. позволять внутренним хост – компьютерам открывать соединения с хост – компьютерами в сети Internet для определения сервисов
. запрещать все соединения от внутренних хост- компьютеров (заставляя их использовать полномочные серверы-посредники на прикладном шлюзе).
Эти подходы можно комбинировать для различных сервисов, разрешая некоторым сервисам соединение непосредственно через пакетную фильтрацию, в то время как другим только непрямое соединение через полномочные серверы-посредники. Все зависит от конкретной политики безопасности, принятой во внутренней сети. В частности, пакетная фильтрация на фильтрующем маршрутизаторе может быть организована таким образом, чтобы прикладной шлюз, используя свои полномочные серверы-посредники, обеспечивал для систем защищаемой сети такие сервисы, как TELNET,
FTP, SMTP.

Межсетевой экран выполненный по данной схеме, получается более глубоким, но менее безопасным по сравнению с межсетевым экраном с прикладным шлюзом на базе двудомного хост – компьютера . Это обусловлено тем, что в схеме межсетевого экрана с экранированным шлюзом существует потенциальная возможность передачи трафика в обход прикладного шлюза непосредственно к системе локальной сети .
Основной недостаток схемы межсетевого экрана с экранированным шлюзом заключается в том, что если атакующий нарушитель сумеет проникнуть в хост- компьютер, то перед ним окажутся незащищенные системы внутренней сети. Другой недостаток связан с возможной компрометацией маршрутизатора. Если маршрутизатор окажется скомпрометированным, внутренняя сеть станет доступна атакующему нарушителю.
По этим причинам в настоящее время все более популярной становится схема межсетевого экрана с экранированной подсетью.

Межсетевой экран – экранированная подсеть
Межсетевой экран, состоящий из экранированной подсети, представляет собой развитие схемы межсетевого экрана на основе экранированного шлюза.
Для создания экранированной подсети используются два экранирующих маршрутизатора (рисунок). Внешний маршрутизатор располагается между сетью internet и экранируемой подсетью, а внутренний — между экранируемой подсетью и защищаемой внутренней сетью.
Экранируемая подсеть содержит прикладной шлюз, а также может включать информационные серверы и другие системы, требующие контролируемого доступа. Эта схема межсетевого экрана обеспечивает хорошую безопасность благодаря организации экранированной подсети, которая еще лучше изолирует внутреннюю защищаемую сеть от Internet.

Внешний
Внутренний

Маршрутизатор маршрутизатор

Экранированная подсеть

Внешний маршрутизатор защищает от сети internet как экранированную подсеть, так и внутреннюю сеть. Он должен пересылать трафик согласно следующим правилам:
. разрешается трафик от объектов internet к прикладному шлюзу;
. разрешается трафик от прикладного шлюза к internet;
. разрешается трафик электронной почты от internet к серверу электронной почты;
. разрешается трафик электронной почты от сервера электронной почты к internet;
. разрешается трафик FTP, Gopher и т.д. от internet к информационному серверу;
. запрещается остальной трафик.

Внешний маршрутизатор запрещает доступ из internet к системам внутренней сети и блокирует весь трафик к internet, идущий от систем, которые не должны являться инициаторами соединений (в частности, информационный сервер и др.). Этот маршрутизатор может быть использован также для блокирования других уязвимых протоколов, которые не должны передаваться к хост-компьютерам внутренней сети или от них.

Внутренний маршрутизатор защищает внутреннюю сеть как от Internet, так и от экранированной подсети.
Внутренний маршрутизатор осуществляет большую часть пакетной фильтрации. Он управляет трафиком к системам внутренней сети и от них в соответствии со следующими правилами:
. разрешается трафик от прикладного шлюза к системам сети;
. разрешается прикладной трафик от систем сети к прикладному шлюзу;
. разрешает трафик электронной почты от сервера электронной почты к системам сети;
. разрешается трафик электронной почты от систем сети к серверу электронной почты;
. разрешается трафик FTP, Gopher и т.д. от систем сети к информационному серверу;
. запрещает остальной трафик;

Чтобы проникнуть во внутреннюю сеть при такой схеме межсетевого экрана, атакующему нужно пройти два фильтрующих маршрутизатора. Даже если атакующий каким-то образом проник в хост-компьютер прикладного шлюза, он должен еще преодолеть внутренний фильтрующий маршрутизатор. Таким образом, ни одна система внутренней сети не достижима непосредственно из Internet, и наоборот.
Кроме того, четкое разделение функций между маршрутизаторами и прикладным шлюзом позволяет достигнуть более высокой пропускной способности.

Прикладной шлюз может включать программы усиленной аутентификации.

Межсетевой экран с экранированной подсетью имеет и недостатки;
. пара фильтрующих маршрутизаторов нуждается в большом внимании для обеспечения необходимого уровня безопасности. поскольку из-за ошибок при их конфигурировании могут возникнуть провалы в безопасности всей сети;
. существует принципиальная возможность доступа в обход прикладного шлюза.

Применение межсетевых экранов для организации виртуальных корпоративных сетей

Некоторые межсетевые экраны позволяют организовать виртуальные корпоративные сети. Несколько локальных сетей, подключенных к глобальной сети, объединяются в одну виртуальную корпоративную сеть. Передача данных между этими локальными сетями производиться прозрачным образом для пользователей локальных сетей. Конфиденциальность и целостность передаваемой информации должны обеспечиваться при помощи средств шифрования, использование цифровых подписей. При передаче данных может шифроваться не только содержимое пакета, но и некоторые поля заголовка.

Программные методы защиты

К программным методам защиты в сети Internet могут быть отнесены защищенные криптопротоколы, которые позволяют надежно защищать соединения. В процессе развития
Internet были созданы различные защищенные сетевые протоколы, использующие как симметричную криптографию с закрытым ключом, так и асимметричную криптографию с открытым ключом. К основным на сегодняшний день подходам и протоколам, обеспечивающим защиту соединений, относятся
SKIP-технология и протокол защиты соединения SSL.

SKIP (Secure Key Internet Ргоtосоl) -технологией называется стандарт защиты трафика IP-пакетов, позволяющий на сетевом уровне обеспечить защиту соединения и передаваемых по нему данных.

Возможны два способа реализации SKIP-защиты трафика
IP-пакетов:
. шифрование блока данных IP– ракета;
. инкапсуляция IP-пакета в SKIP-пакет.

Шифрование блока данных IP-пакета иллюстрируется . В этом случае шифруются методом симметричной криптографии только данные IP-пакета, а его заголовок, содержащий помимо прочего адреса отправителя и получателя, остается открытым, и пакет маршрутизируется в соответствии с истинными адресами. Закрытый ключ K(i,j), разделяемый парой узлов сети i и j, вычисляется по схеме Диффи-
Хеллмана. SKIP-пакет внешне похож на обычный IP-пакет. В поле данных SKIP-пакета полностью размещается в зашифрованном виде исходный IP-пакет. В этом случае в новом заголовке вместо истинных адресов могут быть помещены некоторые другие адреса. Такая структура SKIP- пакета позволяет беспрепятственно направлять его любому хост-компьютеру в сети Internet, при этом межсетевая адресация осуществляется по обычному IP-заголовку в SKIP – пакете. Конечный получатель SKIP – пакета по заранее определенному разработчиками алгоритму расшифровывает криптограмму и формирует обычный TCP – или UDP –пакет , который и передает соответствующему модулю (TCP или UDP) ядра операционной системы. Универсальный протокол защиты соединения SSL (Secure Socket Layer) функционирует на сеансовом уровне эталонной модели OSI. Протокол SSL, разработанный компанией Netscape, использует криптографию с открытым ключом. Этот протокол является действительно универсальным средством, позволяющим динамически защищать соединение при использовании любого прикладного протокола
(FTP, TELNET, SMTP, DNS и т.д.). Протокол SSL поддерживают такие ведущие компании, как IBM, Digital Equipment
Corporation, Microsoft Corporation, Motorola, Novell Inc.,
Sun Microsystems, MasterCard International Inc. и др.

Следует отметить также функционально законченный отечественный криптографический комплекс «Шифратор IP потоков». разработанный московским отделением
Пензенского научно-исследовательского электротехнического института. Криптографический комплекс «Шифратор IP потоков» представляет собой распределенную систему криптографических шифраторов, средств управления криптографическими шифраторами, средств хранения, распространения и передачи криптографической информации, а также средств оперативного мониторинга и регистрации происходящих событий. Криптографический комплекс «Шифратор
IP потоков» предназначен для выполнения следующих функций:
. создания защищенных подсетей передачи конфиденциальной информации;
. объединения локальных сетей в единую защищенную сеть;
. организации единого центра управления защищенной подсетью.
Комплекс обеспечивает:
. контроль целостности передаваемой информации;
. аутентификацию абонентов (узлов сети);
. передачу контрольной информации в Центр управления ключевой системой защищенной IP сети;
. поддержку протоколов маршрутизации PIP II, OSPF, BGP;
. поддержку инкапсуляции IPX в IP (в соответствии с RFC-

1234);
. поддержку инкапсуляции IP в Х.25 и Frame Relay;
Криптографический комплекс «Шифратор IP потоков» имеет модульную структуру и состоит из распределенной сети шифраторов IP потоков и единого центра управления ключевой системой.

Шифратор IP протоколов (ШИП) состоит из:
. криптографического модуля, непосредственно встроенного в ядро операционной системы
. модуля поддержки клиентской части ключевой системы;
. модуля проверки целостности системы при загрузки.
. модуля записи протоколов работы криптографической системы;

ШИП содержит также плату с интерфейсом ISA, используемую для защиты от НСД при загрузке системы и для получения от сертифицированного физического датчика случайных чисел, необходимых для реализации процедуры шифрования.

Центр управления ключевой системой (ЦУКС) состоит из:
. автоматизированного рабочего места управления ключевой системой, работающей в среде X Windows;
. модуля серверной части ключевой системы;
. сервисной программы просмотра протоколов работы криптографического комплекса «Шифратор IP потоков».

Управление ключами выполняется при помощи ЦУКС и заключается в следующем:
. Периодическая смена парных ключей шифрования зарегистрированных узлов защищенной сети;
. формирование и рассылка по сети справочников соответствия, определяющих возможность абонентов работать друг с другом;
. сбор и хранение в базе данных информации о всех критичных событиях в сети, возникающих как при аутентификации абонентов, так и при передаче между ними зашифрованной информации.

В случае возникновения нештатных ситуаций, создающих угрозу нарушения защиты информации, администратор ЦУКС предпринимает действия , направленные на восстановление целостности системы защиты информации.

лоло

Схема организации виртуальной корпоративной сети с применением криптографического комплекса “Шифратор IP потоков” показана на рисунке. При организации виртуальной корпоративной сети небольшого размера без жёстких требований к времени оповещения абонентов о компрометации какого-либо абонента и без жёстких требований к полноте собираемых протоколов об ошибках доступа возможно использование одного ЦУКС. При организации виртуальной корпоративной сети среднего размера или с жёсткими требованиями к времени оповещения абонентов компрометации какого-либо абонента и к полноте собираемых протоколов об ошибках доступа следует использовать несколько ЦУКС. При этом желательно, чтобы ЦУКС имели независимые друг от друга каналы подключения к глобальной сети.

Заключение

После всего изложенного материала можно заключить следующее.

На сегодняшний день лучшей защитой от компьютерных преступников является межсетевой экран правильно установленный и подобранный для каждой сети. И хотя он не гарантирует стопроцентную защиту от профессиональных взломщиков, но зато усложняет им доступ к сетевой информации, что касается любителей то для них доступ теперь считается закрытым. Также в будущем межсетевые экраны должны будут стать лучшими защитниками для банков, предприятий, правительств, и других спецслужб. Также есть надежда, что когда нибудь будет создан межсетевой экран, который никому не удастся обойти. На данном этапе программирования можно также заключить, что разработки по межсетевым экранам на сегодняшний день сулят в недалёком будущем весьма неплохие результаты.

Список используемой литературы

1) Зашита информации в компьютерных системах и сетях/ Под ред. В.Ф. Шаньгина .- М.: Радио и связь, 1999.-328 с.

2) Айков Д., Сейгер К., Фонсторх У. Компьютерные преступления. Руководство по борьбе с компьютерными преступлениями: Пер. с англ. – М.: Мир,1999.- 351с., ил.

3) Секреты безопасности Internet .- К.: Диалектика ,

1997.-512., ил.

4) Безопасность персонального компьютера / Пер. с англ.;

Худ. обл. М.В. Драко .- Мн.: ООО «Попурри», 1997.- 480 с.:ил.

5) Конфидент/ март – апрель 1997.

————————

Internet

Межсетевой

экран

Internet

Фильтрующий маршрутизатор

ЭВМ

ЭВМ

ЭВМ

Internet

Информационный сервер

Прикладной

шлюз

Локальная сеть

Internet

Информационный

сервер

Прикладной

шлюз

Локальная сеть

ШИТ 2

Локальная сеть

Локальная сеть

ШИТ 3

Internet

ШИТ 1

ЦУКС

Локальная сеть

Информационный

сервер

Internet

Локальная сеть

Сервер электронной почты

Прикладной шлюз

Локальная сеть

Локальная сеть

Локальная сеть

Локальная сеть

Межсетевой экран

Межсетевой экран

Межсетевой экран

Межсетевой экран

Internet

Internet

Контрольная работа: Компьютерные технологии MS EXEL

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ИНФОРМАТИКЕ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Закрепление знаний и практических навыков работы на персональном компьютере с использованием современных компьютерных технологий MS EXEL.

ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ

Контрольная работа состоит из 5 заданий, решение которых должно быть представлено в виде электронного варианта книги MS Excel и пояснительной записки, составленной в MS Word.

Задание 1. Табулировние и построение графиков функций.

Задание2. Вычисление суммы функционального ряда.

Задание 3 Вычисление корней нелинейного (трансцендентного) уравнения, используя инструмент Подбор параметра.

Задание 4. Финансовый анализ в Excel на примерах использования: Подбор параметра и Диспетчера сценариев.

Задание 5. Применение возможностей Excel на примерах решения практических задач.

Задание 1

Тема: Табулирование и построение графиков функций

Постановка задачи. Построить графики двух функций Y=cos2x и Z=sin2x “по точкам” на отрезке -2π≤X≤2π c шагом Компьютерные технологии MS EXEL, где n-число разбиения отрезка.

Решение

Строим математическую модель и определяем исходные и результирующие данные.

Исходные данные: начало и конец отрезка, число разбиений отрезка.

Результаты: столбец — аргумента X и два столбца функцийY и Z, которые вычисляются в каждой точке отрезка с шагом H. В нашем случае шаг вычисляется по формулеH=4π/n, где n=20.

Технология создания рабочего листа.

Переименуем рабочий лист в “Табулирование”. Для этого дважды щелкнем мышкой по вкладке текущего рабочего листа и на вкладке листа введем имя “Табулирование”.

Введем исходные данные с пояснениями и расчетные формулы для вычисления X,Y,Z,H в следующей последовательности:

Ввод в ячейку F2 числа разбиений=20;

Вычисление шага H: E2=4*ПИ()/$F$2;

Формула вычисления начального значения X: B2=-2*ПИ();

Удобно задавать описание X как функцию, в которой последующее значение X определяется через предыдущее,X=X+H.Тогда, сменив число разбиения n, автоматически произойдет пересчет по всем формулам на рабочем листе;

Вычисление последующего значения X определяется по формуле B3=B2+$E$2;

Формулы для вычисления начальных значений функций Y и Z определяются по формулам: C2=(cos(B2))^2; D2=sin(2*B2).

Далее формулы X ,Y, Z копируем вниз до последнего значения X.

Полученные результаты приведены на рабочем листе ”Табулирование” (рис.1), который представлен в режиме отображения значений. Внимательно посмотрите, правильно ли набраны формулы. Для этого представим рабочий лист в режиме отображения формул, который устанавливается нажатием клавиш Ctrl+ `(` этот значок на клавише, расположенной в левом верхнем углу клавиатуры, где ~ (тильда)), или командой Сервис/Параметры/Вкладка Вид/Параметры окна-Формула. Проанализировав формулы, выполнив ту же последовательность команд, вернемся в режим отображений значений.

Построение графиков по точкам.

Графики (диаграммы) можно создать с помощью команды Вставка/ Диаграмма или нажатием кнопки Мастер диаграмм на стандартной панели инструментов. Последовательность действий создания диаграммы:

Выделите на рабочем листе данные, которые нужно отобразить- диапазон B1:D22;

Нажмите на кнопку Мастер диаграмм;

Выберите тип диаграммы – Точечный и нажмите на кнопку Далее;

Выберите расположение данных-По строкам или По столбцам. Выберите По столбцам и нажмите на кнопку Далее;

На соответствующих вкладках задайте параметры: заголовки и надписи данных и нажмите на кнопку Далее;

Укажите, где должна находиться новая диаграмма, — На отдельном листе или уже Существующем. Выберите – На существующем листе и нажмите кнопку Готово.

На текущем рабочем листе появится Диаграмма-график. Как и любой объект, его можно выделить и перетащить с помощью мыши на новое место листа (рис.3).

Замечание.

Для построения одного графика Z=F(X) нужно Мастеру диаграмм задать несмежные области листа B2:B22 и D2:D22 , которые можно выделить при нажатой клавише Ctrl.

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис 1.

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.2

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис. 3

Варианты заданий

№

Уравнение y=f(x)

Уравнение z=f(x)

Отрезок, содержащий

корень

Шаг

1

Компьютерные технологии MS EXELКомпьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[2; 3]

0,1

2

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 2]

0,2

3

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[0,4; 1]

0,05

4

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[0, 0,85]

0,05

5

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 2]

0,1

6

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 0,8]

0,05

7

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 1]

0,1

8

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[2; 4]

0,2

9

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 2]

0,1

10

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 2]

0,1

11

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[0.1; 1]

0,1

12

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 3]

0,2

13

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[1,2; 2]

0,08

14

ex+lnx-10x=н

Компьютерные технологии MS EXEL

[3; 4]

0,1

15

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 2]

0,1

16

1-x+sinx-ln(1+x)=y

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 1,5]

0,15

17

3x-14+ex-e-x=y

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 3]

0,2

18

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 1]

0,1

19

x+cos(x0,52+2)=y

Компьютерные технологии MS EXEL

[0,5; 1]

0,05

20

3ln2x+6lnx-5=y

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 3]

0,2

21

sinx2+cosx2-10x=y

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 1]

0,1

22

x2 – ln(1+x) – 3=y

Компьютерные технологии MS EXEL

[2; 3]

0,1

23

2x*sinx – cosx=y

Компьютерные технологии MS EXEL

[0,4; 1]

0,05

24

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[-1; 0]

0,1

25

lnx – x + 1,8=y

Компьютерные технологии MS EXEL

[2; 3]

0,1

26

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[0,2; 1]

0,05

27

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 2]

0,1

28

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 2]

0,1

29

Компьютерные технологии MS EXEL

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 1]

0,1

30

0,6*3x-2,3*x – 3=y

Компьютерные технологии MS EXEL

[2; 3]

0,1

Задание 3

Нахождение корней нелинейных (трансцендентных) уравнений, используя инструмент «Подбор параметра»

Пример. Найти корни уравнения Компьютерные технологии MS EXEL

Из рис.1 видно, что функция меняет знак между значениями X диапазона [3,2;3,3]. Значит, в этом диапазоне существует корень. В качестве начального приближения Xкорень берем ячейку F3=3, значение функции Y задаем в ячейке F4=3*F3-4*ln(F3)-5.

Теперь выберем команду Сервис, Подбор параметра и заполним диалоговое окно Подбор параметра. Заполнение окна смотрите на рис.1.

После нажатия кнопки OK средство Подбора параметров находит приближенное значение корня, которое помещает в ячейку F3, а корень-результат в ячейку F4(смотрите рис.2).

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.1

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.2

Варианты к заданию 3

№

Уравнения

Отрезок, содержащий

корень

Приближенное значение

1

1-x+sinx-ln(1+x)=0

[0; 1,5]

1,1474

2

3x-14+ex-e-x=0

[1; 3]

2,0692

3

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 1]

0,5768

4

x+cos(x0,52+2)=0

[0,5; 1]

0,9892

5

3ln2x+6lnx-5=0

[1; 3]

1,8832

6

sinx2+cosx2-10x=0

[0; 1]

0,1010

7

x2 — ln(1+x) — 3=0

[2; 3]

2,0267

8

2x*sinx — cosx=0

[0,4; 1]

0,6533

9

Компьютерные технологии MS EXEL

[-1; 0]

— 0,2877

10

lnx — x + 1,8=0

[2; 3]

2,8459

11

Компьютерные технологии MS EXEL

[0,2; 1]

0,5472

12

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 2]

1,0769

13

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 2]

1,2388

14

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 1]

0,4538

15

0,6*3x-2,3*x — 3=0

[2; 3]

2,4200

16

Компьютерные технологии MS EXEL

[2; 3]

2,2985

17

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 2]

1,0001

18

Компьютерные технологии MS EXEL

[0,4; 1]

0,7376

19

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 0,85]

0,2624

20

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 2]

1,1183

21

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 0,8]

0,3333

22

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 1]

0,5629

23

Компьютерные технологии MS EXEL

[2; 4]

3,2300

24

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 2]

1,8756

25

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 1]

0,7672

26

Компьютерные технологии MS EXEL

[0; 1]

0,8814

27

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 3]

1,3749

28

Компьютерные технологии MS EXEL

[1,2; 2]

1,3077

29

ex+lnx-10x=0

[3; 4]

3,5265

30

Компьютерные технологии MS EXEL

[1; 2]

1,0804

Задание 4. Финансовый анализ в Excel

Excel предоставляет большой спектр функций финансового анализа: от нахождения платы по процентам, амортизации оборудования, регулярных выплат по займу до оценки эффективности капиталовложений. Рассмотрим функции финансового анализа Excel на большом количестве конкретных примеров.

Пример 1

Постановка задачи. Вычислить финансовую функцию ППЛАТ(ПЛТ) расчета 30-летней ипотечной ссуды со ставкой 8% годовых при начальном взносе 20% от цены покупки и ежемесячной (ежегодной) выплате.

Функция ППЛАТ(ПЛТ) вычисляет величину постоянной периодической выплаты ренты (кредита) при постоянной процентной ставке.

Синтаксис:

=ППЛАТ (ПЛТ) (ставка; кпер; ос; остаток; тип)

Аргументы:

ставка Процентная ставка за период;

кпер количество периодов выплат;

ос Общая сумма кредита, которую составят будущие платежи;

остаток Остаток или баланс наличности, который нужно достичь после последней выплаты. Если остаток опущен, то он полагается равным 0;

тип Число 0 или 1, обозначающее, когда должна производиться выплата. Если тип равен 0 или опущен, то оплата производится в конце периода, если 1 — то в начале периода.

Очень важно быть последовательным в выборе единиц измерения для задания аргументов ставка и кпер. Например, если вы делаете ежемесячные выплаты по четырехгодичному займу из расчета 12% годовых, то для задания аргумента ставка используйте 12%/12, а для задания аргумента кпер — 4*12. Если вы делаете ежегодные платежи по тому же займу, то для задания аргумента ставка используйте 12%, а для задания аргумента кпер — 4.

Замечание. Обратите внимание, что в функциях, связанных с интервалами выплат, выплачиваемые вами деньги, такие как депозит на накопление, представляются отрицательным числом, а деньги, которые вы получаете, такие как чеки на дивиденды, представляются положительным числом. Например, депозит в банк на сумму 1000 руб. представляется аргументом -1000, если вы вкладчик, и аргументом 1000, если вы — представитель банка, т.е. что отдается банку-аргумент с минусом, при получении от банка-аргумент с плюсом.

Рабочий лист (рис.1) приведен в режиме отображения значений, а на рис.2-в режиме формул.

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.1.Расчет ипотечной ссуды

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис. 2. Формулы для расчета ипотечной ссуды

Пример 2 расчета эффективности неравномерных капиталовложений с помощью функций НПЗ и инструмента Подбор параметра

Постановка задачи. Вас просят дать в долг 10000 руб. и обещают вернуть через год 2000руб., через два года— 4000руб., через три года— 7000 руб. Определить при какой годовой процентной ставке эта сделка выгодна? Для решения задачи будем использовать финансовую функцию НПЗ(ЧПС).

Функция НПЗ(ЧПС) возвращает чистый текущий объем вклада, вычисляемый на основе ряда последовательных поступлений наличных.

Синтаксис: НПЗ(ЧПС) (ставка; 1-е значение; 2-е значение; …)

Аргументы: ставка Процентная ставка за период;

1-е значение, От 1 до 29 аргументов, представляющих расходы и доходы;

2-е значение 1-е значение, 2-е значение,. . . должны быть равномерно распределены по времени и осуществляться в конце каждого периода. НПЗ использует порядок аргументов 1-е значение, 2-е значение,.. для определения порядка поступлений и платежей.

На рабочем листе (рис.3) введем исходные данные с пояснениями и расчетные формулы в следующей последовательности:

Ввод текста и значений в диапазон A2:B6;

В ячейку C6 введем формулу

C6==ЕСЛИ(Вб=1;»год»;ЕСЛИ(И(В6>=2;Вб<=4);»года»;»лет»))

Первоначально в ячейку В7 введем произвольный процент, например 3%.

В ячейку B8 введем формулу вычисления текущего вклада B8=НПЗ(ЧПС)(B7;B3;B5).

Ввод исходных данных завершен.

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.3.Расчет годовой процентной ставки

Далее выполняем команду Сервис, Подбор параметра и заполняем открывшееся диалоговое окно Подбор параметра, как показано на рис.4

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис. 4. Диалоговое окно Подбор параметра при расчете годовой процентной ставки

В поле Значение указываем 10000 — размер ссуды. В поле Изменяя значение ячейки даем ссылку на ячейку В7, в которой вычисляется годовая процентная ставка. После нажатия кнопки ОК средство подбора параметров определит, при какой годовой процентной ставке чистый текущий объем вклада равен 10000 руб. Результат вычисления выводится в ячейку В7. В нашем случае годовая учетная ставка равна 11,79%. Вывод: если банки предлагают большую годовую процентную ставку, то предлагаемая сделка не выгодна.

Пример 3 расчета эффективности капиталовложений с помощью функции ПЗ(ПС)

Постановка задачи. Допустим, что у вас просят в долг 10000 руб. и обещают возвращать по 2000 руб. в течение 6 лет. Будет ли выгодна эта сделка при годовой ставке 7%?

На рабочем листе ( рис.5) в ячейку В5 введена формула

=ПЗ(ПС)(В4;В2;-В3)

На рабочем листе введем исходные данные в диапазон A1:B4.

В ячейки введем следующие формулы:

[B5]=ПЗ(B4;В2;-В3);

=ЕСЛИ(В2=1;»год»;ЕСЛИ(И(В2>=2;В2<=4);»года»;»лет»));

=ЕСЛИ (В1<В5; «Выгодно дать деньги в долг»; ЕСЛИ (В5=В1; «Варианты равносильны»; «Выгоднее деньги положить под проценты»)).

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис. 5. Расчет эффективности капиталовложений

Функция ПЗ(ПС)возвращает текущий объем вклада на основе постоянных периодических платежей. Функция ПЗ(ПС) аналогична функции ПЗ(ПС). Основное различие между ними заключается в том, что функция ПЗ(ПС) допускает, чтобы денежные взносы происходили либо в конце, либо в начале периода. Кроме того, в отличие от функции ПЗ(ПС), денежные взносы в функции ПЗ(ПС) должны быть постоянными на весь период инвестиции.

Синтаксис:

ПЗ(ПС) (ставка; кпер; выплата; остаток; тип)

Аргументы:

ставка Процентная ставка за период

кпер Общее число периодов выплат

выплата Величина постоянных периодических платежей

остаток Будущая стоимость или баланс наличности, который нужно достичь после последней выплаты. Если аргумент бз опущен, он полагается равным 0 (например, будущая стоимость займа равна 0)

тип Число 0 или 1, обозначающее, когда должна производиться выплата. Если тип равен 0 или опущен, то оплата производится в конце периода, если 1 — то в начале периода

В данном разделе была рассмотрена задача с двумя результирующими функциями: числовой — чистым текущим объемом вклада и качественной, оценивающей, выгодна ли сделка. Эти функции зависят от нескольких параметров. Некоторыми из них вы можете управлять, например, сроком и суммой ежегодно возвращаемых денег. Часто бывает удобно проанализировать ситуацию для нескольких возможных вариантов параметров. Команда Сервис, Сценарии предоставляет такую возможность с одновременным автоматизированным составлением отчета. Рассмотрим способ применения этой команды для следующих трех комбинаций срока и суммы ежегодно возвращаемых денег: 6, 2000; 12, 1500 и 7, 1500.

Выберем команду Сервис, Сценарии. В открывшемся диалоговом окне Диспетчер сценариев для создания первого сценария нажмите кнопку Добавить (рис.6).

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.6.Диалоговое окно Диспетчер сценариев

В диалоговом окне Добавление сценария в поле Название сценария введите, например ПЗ1, а в поле Изменяемые ячейки — ссылку на ячейки В2 и ВЗ, в которые вводятся значения параметров задачи (срок и сумма ежегодно возвращаемых денег) (рис. 7).

После нажатия кнопки ОК появится диалоговое окно Значения ячеек сценария, в поля которого введите значения параметров для первого сценария (рис.8).

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.7.Диалоговое окно Добавление сценария

С помощью кнопки Добавить последовательно создайте нужное число сценариев. После этого диалоговое окно Диспетчер сценариев будет иметь вид, показанный на рис. 9.

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.8.Диалоговое окно Значения ячеек сценария

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.9.Вывод сценариев на рабочий лист с помощью диалогового окна Диспетчер сценариев

С помощью кнопки Вывести можно вывести результаты, соответствующие выбранному сценарию. Нажатие кнопки Отчет открывает диалоговое окно Отчет по сценарию (рис. 10).

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.10.Диалоговое окно Отчет по сценарию

В этом окне в группе Тип отчета необходимо установить переключатель в положение Структура или Сводная таблица , а в поле Ячейки результата дать ссылку на ячейки, где вычисляются значения результирующих функций. После нажатия кнопки ОК создается отчет. На рис. 11 показан отчет по сценариям типа Структура.

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.11.Отчет по сценарию типа Структура

Пример 4 Финансовые функции ПЛПРОЦ и СНПЛАТ

Постановка задачи. Вычислить основные платежи, платы по процентам, общей ежегодной платы и остатка долга на примере ссуды 100000 руб. на срок 5 лет при годовой ставке 2% (рис. 12).

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис. 12. Вычисление основных платежей и платы по процентам

Ежегодная плата вычисляется в ячейке ВЗ по формуле:

В3=ППЛАТ(В1;В2;-В4).

За первый год плата по процентам в ячейке В7 вычисляется по формуле:

В7=D6*0,02.

Основная плата в ячейке С7 вычисляется по формуле:

С7=$B$3-B7.

Остаток долга в ячейке D7 вычисляется по формуле:

=D6-C7

В оставшиеся годы эти платы определяются с помощью протаскивания маркера заполнения выделенного диапазона B7:D7 вниз по столбцам. Отметим, что основную плату и плату по процентам можно было непосредственно найти с помощью функций оснплат (ррмт) и плпроц (ipmt), соответственно.

Функция плпроц возвращает платежи по процентам за данный период на основе периодических постоянных выплат и постоянной процентной ставки.

Синтаксис:

ПЛПРОЦ(ставка; период; клер; нз; бз; тип)

Функция оснплат возвращает величину выплаты за данный период на основе периодических постоянных платежей и постоянной процентной ставки.

Синтаксис:

ОСНПЛАТ(ставка; период; кпер; нз; бз; тип)

Аргументы функций плпроц: и оснплат:

Период Период, за который требуется найти прибыль (должен находиться в интервале от 1 до кпер)

Ставка Процентная ставка за период

кпер Общее число периодов выплат

нз Текущее значение, т. е. общая сумма, которую составят будущие платежи

бз Будущая стоимость или баланс наличности, который нужно достичь после последней выплаты. Если аргумент бз опущен, он полагается равным 0 (например, будущая стоимость займа равна 0)

тип Число 0 или 1, обозначающее, когда должна производиться выплата. Если тип равен 0 или опущен, то оплата производится в конце периода, если 1 — то в начале периода

Пример 5. Финансовая функция БЗ

Функция БЗ(БС) вычисляет будущее значение вклада на основе периодических постоянных платежей и постоянной процентной ставки. Функция БЗ(БС) подходит для расчета итогов накоплений при ежемесячных банковских взносах.

Синтаксис:

БЗ(БС) (ставка; кпер; выплата; нз; тип)

Аргументы:

ставка Процентная ставка за период

кпер Общее число периодов выплат

выплата Величина постоянных периодических платежей

нз Текущее значение, т. е. общая сумма, которую составят будущие платежи

тип Число 0 или 1, обозначающее, когда должна производиться выплата. Если тип равен 0 или опущен, то оплата производится в конце периода, если 1 — в начале периода

Пример использования функции БЗ(БС) . Предположим, вы хотите зарезервировать деньги для специального проекта, который будет осуществлен через год. Предположим, вы собираетесь вложить 1000 руб. при годовой ставке 6%. Вы собираетесь вкладывать по 100 руб. в начале каждого месяца в течение года. Сколько денег будет на счете в конце 12 месяцев?

С помощью формулы

=БЗ(б%/12; 12; -100; -1000; 1)

получаем ответ: 2 301.40р.

Провести расчет, когда общее число периодов выплат –годовое.

Варианты заданий упражнения 4

Пример 1. Вычислить n-годичную ипотечную ссуду покупки квартиры за P руб. с годовой ставкой i%и начальным взносом А%. Сделать расчет для ежемесячных и ежегодных выплат.

Компьютерные технологии MS EXELВарианты n Р i A

Компьютерные технологии MS EXEL7 70000 5 100

8 200000 6 100

9 220000 7 200

10 300000 8 200

11 350000 9 150

7 210000 10 150

8 250000 11 300

9 310000 12 300

9 10 320000 13 250

10 11 360000 14 250

11 7 300000 8 100

12 8 200000 6 100

13 9 220000 7 200

14 11 300000 8 200

15 10 350000 9 150

16 12 210000 10 150

17 8 250000 11 300

18 7 310000 12 300

19 10 320000 13 250
20 11 360000 14 250

Пример 2. Вас просят дать в долг Р руб. и обещают вернуть Р1 руб. через год, P2 руб. — через два года и т. д., наконец, Рп руб. — через п лет. При какой годовой процентной ставке эта сделка имеет смысл?

Варианты п Р Р1 Р2 Р3 Р4 Р5

3 17000 5000 7000 8000

4 20000 6000 6000 9000 7000

5 22000 5000 8000 8000 7000 5000

3 30000 5000 10000 18000

4 35000 5000 9000 10000 18000

5 21000 4000 5000 8000 10000 11000

3 25000 8000 9000 10000

4 31000 9000 10000 10000 15000

5 32000 8000 10000 10000 10000 11000

3 36000 10000 15000 21000

4 20000 6000 6000 9000 7000

5 22000 5000 8000 8000 7000 5000

3 30000 5000 10000 18000

4 35000 5000 9000 10000 18000

5 21000 4000 5000 8000 10000 11000

3 25000 8000 9000 10000

4 31000 9000 10000 10000 15000

5 32000 8000 10000 10000 10000 11000

3 36000 10000 15000 21000

20 3 36000 10000 15000 21000

Компьютерные технологии MS EXEL

Пример 3. Вас просят дать в долг Р руб. и обещают возвращать по А руб. в течение п лет. При какой годовой процентной ставке эта сделка имеет смысл?

Вариант п Р А

7 170000 30000

8 200000 31000

9 220000 33000

10 300000 34000

11 350000 41000

7 210000 32000

8 250000 37000

9 310000 40000

9 10 320000 35000

10 11 360000 41000

11 7 170000 30000

12 8 200000 31000

13 9 220000 33000

14 10 300000 34000

15 11 350000 41000

16 7 210000 32000

17 8 250000 37000

18 9 310000 40000

19 10 320000 35000

20 11 360000 41000

Пример 4. Вычислить основные платежи, плату по процентам, общую ежегодную выплату и остаток долга на примере ссуды Р руб. под годовую ставку i’% на срок п лет.

Вариант п Р i

8 200000 6

9 220000 7

10 300000 8

11 350000 9

7 210000 10

8 250000 11

9 310000 12

9 10 320000 13
10 11 360000 14

11 8 200000 6

12 9 220000 7

13 10 300000 8

14 11 350000 9

15 7 210000 10

16 8 250000 11

17 9 310000 12

18 10 320000 13

19 11 360000 14

20 8 250000 11

Задание 5

Создание таблиц заданной структуры на примерах решений практических задач

Пример 1. Конвертирование валюты.

Создать таблицу конвертирования цены товара. При внешнеторговых операциях расчет с поставщиками выполняется в долларах, а расчет с внутренними покупателями — в рублях. Ввиду этого нужно иметь возможность конвертирования в рубли исходной (в момент поступления) и текущей («на сегодня») цены товара. Вся необходимая информация хранится в двух таблицах: таблице курса доллара и таблице расчета рублевого эквивалента товара.

Компьютерные технологии MS EXELРис. Лист Курс

Для удобства пользователя этот материал мы разнесем на два листа рабочей книги – лист Курс и лист Товар

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.1 Лист Товар

Содержимое первого (на рисунке изображен только фрагмент листа) очевидно, — это последовательные значения дат и стоимости доллара. На листе Товар в клетке В1 предъявляется текущая дата (функция СЕГОДНЯ()), а также содержатся сведения о дате закупки товара и о закупочной цене (столбцы А и В). В столбце Е вычисляется рублевый эквивалент этой цены, но прежде формируются два столбца, нужные только для сведения оператора. В столбце С предъявляется ближайшая, найденная в листе Курс, дата (СЗ=ВПР (АЗ;Курс!А$2:В$240;1;1)), по курсу которой (столбец D) и производится конвертирование доллара в рубли. Делается это ради того, чтобы пользователь мог контролировать правильность конвертирования. Так, например, если обнаруживается, что дата конвертирования сильно отстает от даты закупки, можно предположить, что курсовая таблица содержит не все данные и ее следует просмотреть и, возможно, дополнить.

В столбце D показывается найденный курс доллара, по которому будет осуществляться конвертирование цены товара DЗ=ВПР(А3; Курс!А$2:В$240;2;1). На основании его и находится закупочная цена товара в рублях E3=D3*B3.

В столбце F определяется рублевый эквивалент цены “товара на сегодня” F3=ВПР(B$1;Курс!A$2:B$240;2;1)).

Компьютерные технологии MS EXEL

Рис.2 Лист Товар

В обоих выражениях используется функция ВПР() с четвертым аргументом равным 1, т.е. поиск даты в таблице курса доллара будет не точным, а интервальным, поскольку некоторых дат там нет (валютная биржа не работает в выходные дни) и стоимость доллара тогда берется равной курсу ближайшей предыдущей даты, для которой она имеется. В качестве области поиска определена область листа Курс, содержащая два столбца А и В и число строк, равное числу рабочих дней в году (около 240).

29

Реферат: Многопроцессорные вычислительные комплексы Эльбрус

Многопроцессорные вычислительные комплексы Эльбрус

При разработке этих систем главное внимание было уделено трем проблемам:

эффективности использования оборудования;

возможности обеспечения предельной производительности;

созданию высоконадежных резервируемых структур, обладающих возможностью постепенного наращивания производительности с учетом адаптации к решаемым задачам.

Мы здесь дадим краткие сведения об упомянутых комплексах, по которым в какой-то степени можно судить о структурных решениях, принятых для достижения указанных целей.

В состав семейства многопроцессорных вычислительных комплексов входит система Эльбрус-1 с производительностью от 1,5 млн. операций в сек до 10 млн. операций в сек и высокопроизводительная система Эльбрус-2 с суммарным быстродействием более 100 млн. операций в сек. Системы Эльбрус-1 и Эльбрус-2 построены на одних и тех же структурных принципах, их модули функционально идентичны, а их процессоры имеют одинаковую систему команд и одинаковую по функциям единую операционную систему (ЕОС).

Основными модулями вычислительной системы Эльбрус являются:

центральные процессоры в количестве от 1 до 10;

модули оперативной памяти (от 4 до 32);

модули процессоров ввода-вывода (ПВВ) (от 1 до 4);

модули процессоров передачи данных (ППД) (от 1 до 16);

модули управления барабанами и дисками, образующие систему управления массовой памятью.

Оперативная память для всех процессоров системы доступна через коммутатор, на который, кроме того, возлагаются функции исключения неисправных блоков памяти и включения в работу резервных. Достоверность вычислений гарантируется развитой системой аппаратного контроля, охватывающей контролем как работу процессоров, так и работу по обмену информацией на всех уровнях системы.

Система команд центрального процессора базируется на принципе магазинного обращения к памяти, на аппаратной реализации стека. Внутренний язык машины подобен инверсной польской бесскобочной записи и представляет собой последовательность имен операндов, помещаемых в стек, и кодов функций, выполняемых над операндами, расположенными в вершине стека. В вершине стека могут находиться также не сами операнды, а ссылки на них или даже ссылки на процедуры, вычисляющие значения требуемого операнда. По принципам своего построения система команд центрального процессора близка к системе команд таких машин, как KDF-9 и Барроуз, структуру которых принято считать нетрадиционной.

В то же время система команд и организация данных имеет существенные отличия в направлении более развитого аппарата описания типов данных, их защиты, способов распределения памяти. Стековый механизм широко используется не только для динамического распределения памяти под локальные объекты программных блоков и процедур, но также для запоминания управляющей информации при переходах на более глубокие уровни вложенности процедур и для запоминания информации об адресном окружении задачи при прерываниях и переключениях с задачи на задачу. В системе команд Эльбрус получил дальнейшее развитие аппарат дескрипторов, отражающий такие конструкции языков высокого уровня, как описатели процедур, массивов и данных.

Каждый объект данных в памяти снабжен дополнительными управляющими разрядами (тегом), в которых содержится информация о типе данных и различные управляющие признаки, включая признаки защиты по чтению и записи. Широкое использование стекового механизма, аппарат дескрипторов и описателей, возможность указывать уровень вложенности — все это позволяет строить так называемые «чистые» реентерабельные (повторновходимые) процедуры или программы, в которых явно не присутствуют ссылки на адреса объектов в математической или физической памяти.

Это очень важно при организации вычислений в многопроцессорных системах, так как это позволяет одно и то же тело программы одновременно использовать несколькими процессорами при работе с разными данными. Аппарат дескрипторов и косвенных ссылок в то же время позволяет разным программам иметь контролируемый доступ к общим данным, что полезно при решении некоторых сложных задач.

При разработке системы Эльбрус большое внимание было уделено проблемам синхронизации при параллельном выполнении ветвей одной задачи над общими данными, т. е. проблеме синхронизации процессов. Многие функции синхронизации вынесены на уровень аппаратуры.

Модуль ПВВ — процессор ввода-вывода — представляет собой специализированную вычислительную машину со своей локальной памятью и с возможностью доступа к основной оперативной памяти и служит для управления связью системы с внешними устройствами. В состав ПВВ входят блоки быстрых каналов и блоки стандартных каналов. В свою очередь блок быстрых каналов состоит из четырех селекторных каналов, которые могут обслуживать до 64 быстрых абонентов каждый. Селекторные каналы рассчитаны на связь с такими устройствами как быстрые магнитные барабаны и сменные диски. Блок стандартных каналов содержит 16 каналов, обслуживающих до 256 внешних абонентов. Стандартный канал обеспечивает мультиплексное обслуживание сравнительно медленных внешних устройств: магнитных лент, устройств ввода-вывода и т.п. Кроме того, в состав ПВВ входит блок сопряжения с процессорами передачи данных (до 4 каналов).

Основное назначение ПВВ-освободить центральную вычислительную систему от функций организации очередей обмена, от функций реакции на прерывания по вводу-выводу, от функций оптимизации обслуживания очередей запросов на обмен. Один ПВВ обеспечивает максимальную скорость обмена с ОЗУ до 36 млн. байт/ сек, скорость обмена по быстрому каналу до 4 млн. байт/сек, и по стандартному каналу и каналу сопряжения с ППД-около 1 млн. байт/сек.

Процессор передачи данных — ППД — представляет собой специализированное вычислительное устройство с гибким программным управлением, производительностью порядка 700 тыс. операций в сек. Он имеет свою локальную память, в которой размещаются управляющие программы, обеспечивающие обслуживание до 160 телефонных и телеграфных линий связи.

В состав ППД могут входить до 10 групповых устройств сопряжения, каждое из которых рассчитано на обслуживание до 16 телефонных или телеграфных линий. Это устройство осуществляет функции контроля и программно-управляемую адаптацию к различным системам передачи данных. Процессоры передачи данных могут служить основой для построения систем телеобработки или дистанционного доступа. Сообщение, принимаемое или передаваемое по телефонным или телеграфным линиям, подвергается многоступенчатому иерархическому обслуживанию по цепочке: модем, групповое устройство сопряжения, центральный вычислитель ППД, блок сопряжения ПВВ, оперативная память, центральный процессор системы. Такая иерархия освобождает более высокие этажи от рутинной работы, связанной с детальным анализом поступающих сигналов, их тщательному контролю, повышая все более и более логический уровень управления.

Базу математического обеспечения вычислительных комплексов Эльбрус составляет операционная система. Структурная организация центральных процессоров позволяет вне зависимости от их числа иметь операционную систему в одном экземпляре. Поскольку диспетчерские функции по управлению вводом выводом переданы специализированным процессорам ПВВ и ППД, на управляющие программы, исполняемые центральными процессорами системы, возлагается работа по управлению ресурсами, планированию потока задач, распределению ресурсов процессоров, контролю за живучестью и управление резервированием. Важной функцией центральной операционной системы является функция управления работой процессов и их синхронизация. Кроме того, центральная операционная система выполняет обычные функции вызова систем программирования, распределения памяти, динамического вызова процедур и необходимых массивов и управление файловой системой. В состав системы программирования вычислительного комплекса Эльбрус должны войти языки высокого уровня: алгол-60, фортран, кобол, ПЛ-1, алгол-68, симула-67, паскаль. Кроме того, в состав системы программирования входит автокод Эльбрус — процедурно-ориентированный, машинно-зависимый язык, сравнимый по своим возможностям с языками высокого уровня. В автокоде Эльбрус предусмотрены возможности, позволяющие строить хорошо структурированные программы. Для системных математиков разработан язык описания сетей-сетран, обеспечивающий автоматизацию программирования алгоритмов управления для процессора передачи данных при создании систем телеобработки и написания программ управления работой по приему-передаче в различных системах передачи данных.

В состав центральной операционной системы как составная часть входит система управления базой данных, которая обеспечивает мультидоступ к файлам и основана на сетевой модели структур данных.

Газета «Московская Правда» от 8.4.78 года сообщила, что в Советском Союзе начато производство универсальных многопроцессорных комплексов четвертого поколения Эльбрус-2 общей производительностью более 100 млн. операций в секунду, и что в настоящее время ведутся разработки еще более высокопроизводительных универсальных вычислительных машин. Это сообщение, сделанное от имени ТАСС, подтверждает то большое значение, которое придается в нашей стране развитию высокопроизводительных вычислительных машин.

Развитие в области исследований и разработки такого рода систем идет по разным направлениям, и это является залогом успешного решения больших и трудных задач, поставленных перед учеными в области вычислительной техники, задач, возникших в ходе технической революции, вызванных к жизни развитием современного производства и важными задачами, стоящими перед обществом.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://parallel.ru/

Реферат: Компьютерные правонарушения в локальных и глобальных сетях

Оглавление

В В Е Д Е Н И Е 2

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПРАВОНАРУШЕНИЯ 3

Методы защиты информации в сетях. 11

Обзор методов защиты информации 12

Заключение 15

В В Е Д Е Н И Е

Информационные технологии, основанные на новейших достижениях электронно-вычислительной техники, которые получили название новых информационных технологий (НИТ), находят все большее применение в различных сферах деятельности.

Новые информационные технологии создают новое информационное пространство и открывают совершенно новые, ранее неизвестные и недоступные возможности, которые коренным образом меняют представления о существовавших ранее технологиях получения и обработки информации, в большей степени повышают эффективность функционирования различных организаций, способствуют их большей стабильности в конкурентном соперничестве.

Однако, вместе с положительными и, безусловно, необходимыми моментами компьютеры и НИТ привносят и новую головную боль, как бы еще раз констатируя правило, в котором утверждается, что за все надо платить. Эта боль, прежде всего, связана с проблемами обеспечения информационной безопасности.

Предоставляя огромные возможности, информационные технологии, вместе с тем, несут в себе и большую опасность, создавая совершенно новую, мало изученную область для возможных угроз, реализация которых может приводить к непредсказуемым и даже катастрофическим последствиям. Ущерб от возможной реализации угроз можно свести к минимуму только приняв меры, которые способствуют обеспечению информации.

Специалисты считают, что все компьютерные преступления имеют ряд отличительных особенностей. Во-первых, это высокая скрытность, сложность сбора улик по установленным фактам. Отсюда сложность доказательств при рассмотрении в суде подобных дел. Во-вторых, даже единичным преступлением наносится весьма высокий материальный ущерб. В-третьих, совершаются эти преступления высоко квалифицированными системными программистами, специалистами в области телекоммуникаций.

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПРАВОНАРУШЕНИЯ

Комплексное рассмотрение и решение вопросов безопасности информации в компьютерных системах и сетях принято именовать архитектурой безопасности. В этой архитектуре безопасности выделяются угрозы безопасности, службы безопасности и механизм обеспечения безопасности.

Под угрозой безопасности понимается действие или событие, которое может привести к разрушению, искажению или несанкционированному использованию ресурсов сети, включая хранимую, обрабатываемую информацию, а также программные и аппаратные средства.

Угрозы подразделяются на случайные (непреднамеренные) и умышленные.
Источником первых могут быть ошибочные действия пользователей, выход из строя аппаратных средств и др.

Умышленные угрозы преследуют цель нанесения ущерба пользователем сетей и подразделяются на пассивные и активные. Пассивные угрозы не разрушают информационные ресурсы и не оказывают влияния на функционирование сетей. Их задача — несанкционированно получить информацию.

Активные угрозы преследуют цель нарушать нормальный процесс функционирования сетей путем разрушения или радиоэлектронного подавления линий, сетей, вывода из строя компьютеров, искажения баз данных и т.д. Источниками активных угроз могут быть непосредственные действия физических лиц, программные вирусы и т.д.

К основным угрозам безопасности относится раскрытие конфиденциальной информации, компрометация информации, несанкционированное использование ресурсов систем и сетей, отказ от информации.[1]

Компьютерные преступления условно можно подразделить на две большие категории — преступления, связанные с вмешательством в работу компьютеров, и преступления, использующие компьютеры как необходимые технические средства.

Перечислим некоторые основные виды преступлений, связанных с вмешательством в работу компьютеров.
1. Несанкционированный доступ к информации, хранящейся в компьютере,

Несанкционированный доступ осуществляется, как правило, с использованием чужого имени, изменением физических адресов, технических устройств, использованием информации, оставшейся после решения задач, модификацией программного и информационного обеспечения, хищением носителя информации, установкой аппаратуры записи, подключаемой к каналам передачи данных.

Хэккеры, «электронные корсары», «компьютерные пираты» -так называют людей, осуществляющих несанкционированный доступ в чужие информационные сети для забавы. Набирая наудачу один номер за другим, они дожидаются, пока на другом конце провода не отзовется чужой компьютер. После этого телефон подключается к приемнику сигналов в собственной ЭВМ, и связь установлена. Если теперь угадать код (а слова, которые служат паролем, часто банальны и берутся обычно из руководства по использованию компьютера), то можно внедриться в чужую компьютерную систему.

Несанкционированный доступ к файлам законного пользователя осуществляется также нахождением слабых мест в защите системы. Однажды обнаружив их, нарушитель может неспеша исследовать содержащуюся в системе информацию, копировать ее, возвращаться к ней много раз.

Программисты иногда допускают ошибки в программах, которые не удается обнаружить в процессе отладки.

Авторы больших сложных программ могут не заметить некоторых слабостей логики. Уязвимые места иногда обнаруживаются и в электронных цепях.
Например, не все комбинации букв используются для команд, указанных в руководстве по эксплуатации компьютера.

Все эти небрежности, ошибки, слабости логики приводят к появлению
«брешей». Обычно они все-таки выявляются при проверке, редактировании, отладке программы, но абсолютно избавиться от них невозможно. Иногда программисты намеренно делают «бреши» для последующего использования.

Бывает, что некто проникает в компьютерную систему, выдавая себя за законного пользователя. Системы, которые не обладают средствами аутентичной идентификации (например, по физиологическим характеристикам: по отпечаткам пальцев, по рисунку сетчатки глаза, голосу и т.п.), оказываются без защиты против этого приема. Самый простейший путь его осуществления
— получить коды и другие идентифицирующие шифры законных пользователей.

Это может делаться:
. приобретением (подкупом персонала) списка пользователей со всей необходимой информацией;
. обнаружением такого документа в организациях, где не налажен достаточный контроль за их хранением;
. подслушиванием через телефонные линии.

Иногда случается, как, например, с ошибочными телефонными звонками, что пользователь с удаленного терминала подключается к чьей-то системе, будучи абсолютно уверенным, что он работает с той системой , с какой и намеревался. Владелец системы, к которой произошло фактическое подключение, формируя правдоподобные отклики, может поддерживать это заблуждение в течение определенного времени и таким образом получить некоторую информацию, в частности коды.

Несанкционированный доступ может осуществляться и в результате системной поломки. Например, если некоторые файлы пользователя остаются открытыми, он может получить доступ к не принадлежащим ему частям банка данных.
2. Ввод в программное обеспечение « логических бомб», которые срабатывают при выполнении определенных условий и частично или полностью выводят компьютерную систему.

«Временная бомба» — разновидность «логической бомбы», которая срабатывает по достижении определенного момента времени.

Способ «троянский конь» состоит в тайном введении в чужую программу таких команд, которые позволяют осуществить новые, не планировавшиеся владельцем программы функции, но одновременно сохранять и прежнюю работоспособность. С помощью «троянского коня» преступники, например, отчисляют на свой счет определенную сумму с каждой операции.

Компьютерные программные тексты обычно чрезвычайно сложны. Они состоят из сотен, тысяч, а иногда и миллионов команд. Поэтому «троянский конь» из нескольких десятков команд вряд ли может быть обнаружен, если, конечно, нет подозрений относительного этого. Но и в последнем случае экспертам-программистам потребуется много дней и недель, чтобы найти его.

Есть еще одна разновидность «троянского коня». Ее особенность состоит в том, что в безобидно выглядящий кусок программы вставляются не команды, собственно выполняющие «грязную» работу, а команды, формирующие эти команды и после выполнения уничтожающие их. В этом случае программисту, пытающемуся найти «троянского коня», необходимо искать не его самого, а команды, его формирующие.

В США получила распространение форма компьютерного вандализма, при которой «троянский конь» разрушает через какой-то промежуток времени все программы, хранящиеся в памяти машины. Во многих поступивших в продажу компьютерах оказалась «временная бомба», которая «взрывается» в самый неожиданный момент, разрушая всю библиотеку данных.
3. Разработка и распространение компьютерных вирусов.

Вирусы — главная опасность для сетевого программного обеспечения, особенно в сетях предприятий с существенным объемом удаленной связи, включая электронные доски объявлений.

Вирусы — это самовоспроизводящиеся фрагменты машинного кода, которые прячутся в программах. Они цепляются к программам и «ездят» на них по всей сети.[2]

Выявляется вирус не сразу: первое время компьютер «вынашивает инфекцию», поскольку для маскировки вирус нередко используется в комбинации с «логической бомбой» или «временной бомбой». Пользователь ничего не заметит, так как его компьютер находится в состоянии «здорового носителя вируса». Обнаружить этот вирус можно, только обладая чрезвычайно развитой программистской интуицией, поскольку никакие нарушения в работе
ЭВМ в данный момент не проявляют себя. А в один прекрасный день компьютер
«заболевает».

По оценке специалистов в «обращении» находится более 100 типов вирусов.
Но все их можно разделить на две разновидности, обнаружение которых различно по сложности: «вульгарный вирус» и «раздробленный вирус».
Программа «вульгарного вируса» написана единым блоком, и при возникновении подозрений в заражении ЭВМ эксперты могут обнаружить ее в самом начале эпидемии (размножения).

Программа «раздробленного вируса» разделена на части, на первый взгляд, не имеющие между собой связи. Эти части содержат инструкции, которые указывают компьютеру, как собрать их воедино, чтобы воссоздать и, следовательно, размножить вирус. Таким образом, он почти все время находится в «распределенном» состоянии, лишь на короткое время своей работы собираясь в единое целое.

Варианты вирусов зависят от целей, преследуемых их создателем.
Признаки их могут быть относительно доброкачественными, например, замедление в выполнении программ или появление светящейся точки на экране дисплея. Признаки могут быть эволютивными, и «болезнь» будет обостряться по мере своего течения.

Наконец, эти проявления могут быть катастрофическими и привести к стиранию файлов и уничтожению программного обеспечения.

Способы распространения компьютерного вируса основываются на способности вируса использовать любой носитель передаваемых данных в качестве «средства передвижения».

Таким образом, дискета или магнитная лента, перенесенные на другие
ЭВМ, способны заразить их. И наоборот, когда «здоровая» дискета вводится в зараженный компьютер, она может стать носителем вируса. Удобными для распространения обширных эпидемий оказываются телекоммуникационные сети. Достаточно одного контакта, чтобы персональный компьютер был заражен или заразил тот, с которым контактировал. Однако самый частый способ заражения — это копирование программ, что является обычной практикой у пользователей персональных ЭВМ. Так скопированными оказываются и зараженные программы.

Против вирусов были приняты чрезвычайные меры, приведшие к созданию тестовых программ-антивирусов. Защитные программы подразделяются на три вида: фильтрующие (препятствующие проникновению вируса), противоинфекционные (постоянно контролирующие процессы в системе) и противовирусные (настроенные на выявление отдельных вирусов). Однако развитие этих программ пока не успевает за развитием компьютерной эпидемии.

Следует отметить, что распространение компьютерных вирусов имеет и некоторые положительные стороны. В частности, они являются лучшей защитой от похитителей программного обеспечения. Зачастую разработчики сознательно заражают свои дискеты каким-либо безобидным вирусом, который хорошо обнаруживается любым антивирусным тестом. Это служит достаточно надежной гарантией, что никто не рискнет копировать такую дискету.
4. Преступная небрежность в разработке, изготовлении и эксплуатации программно-вычислительных комплексов, приведшая к тяжким последствиям.

Особенностью компьютерной неосторожности является то, что безошибочных программ в принципе не бывает. Если проект практически в любой области техники можно выполнить с огромным запасом надежности, то в области программирования такая надежность весьма условна, а в ряде случаев почти недостижима.
4. Подделка компьютерной информации.

Этот вид компьютерной преступности является разновидностью несанкционированного доступа с той разницей, что пользоваться им может, как правило, не посторонний пользователь, а сам разработчик, причем имеющий достаточно высокую квалификацию.

Идея преступления состоит в подделке выходной информации компьютеров с целью имитации работоспособности больших систем, составной частью которых является компьютер.

К подделке информации можно отнести также подтасовку результатов выборов, голосований, референдумов и т.п.
6. Хищение компьютерной информации.

Проблема хищения информации очень сложна. Присвоение машинной информации, в том числе программного обеспечения, путем несанкционированного копирования не квалифицируется как хищение, поскольку хищение сопряжено с изъятием ценностей из фондов организации.
При неправомерном обращении в собственность машинная информация может не изыматься из фондов, а копироваться.

Рассмотрим теперь вторую категорию преступлений, в которых компьютер является «средством» достижения цели. Здесь можно выделить разработку сложных математических моделей, входными данными, в которых являются возможные условия проведения преступления, а выходными данными — рекомендации по выбору оптимального варианта действий преступника.

Классическим примером служит дело собственника компьютерной службы, бухгалтера по профессии, служившего одновременно бухгалтером пароходной компании в Калифорнии (США), специализировавшейся на перевозке овощей и фруктов. Он обнаружил пробелы в деятельности ревизионной службы компании и решил использовать этот факт. На компьютере своей службы он смоделировал всю бухгалтерскую систему компании. Прогнав модель вперед и обратно, он установил, сколько фальшивых счетов ему необходимо и какие операции следует проводить.

Он организовал 17 подставных компаний и, чтобы создать видимость реальности ситуации, обеспечил каждую из них своим счетом и начал денежные операции. Его действия оказались настолько успешными, что в первый год он похитил 250 тыс. долларов.

Другой вид преступлений с использованием компьютеров получил название «воздушный змей».

В простейшем случае требуется открыть в двух банках по небольшому счету. Далее деньги переводятся из одного банка в другой и обратно с постепенно повышающими суммами. Хитрость заключается в том, чтобы до того, как в банке обнаружится, что поручение о переводе не обеспечено необходимой суммой, приходило бы извещение о переводе в этот банк, так чтобы общая сумма покрывала требование о первом переводе. Этот цикл повторяется большое число раз до тех пор, пока на счете не оказывается приличная сумма. Тогда деньги быстро снимаются и владелец счета исчезает.[3]

Таким образом, мы видим, что организованная преступность давно приняла на вооружение вычислительную технику.

Угрозы безопасности информации в компьютерных системах

| ТИП УГРОЗЫ |Причины или побудительные |
| |мотивы |
|Преднамеренные |Непреднамеренны| |
| |е | |
|угрозы |угрозы | |
|Хищение | |Стремление использовать |
|носителей | |конфиденциальную информацию в |
|информации | |своих целях |
|Применение | |Те же |
|программных | | |
|ловушек | | |
| |Неисправность |Недостаточная квалификация |
| |аппаратуры, |обслуживающего персонала, |
| |которая может |применение несертифицированных |
| |инициировать |технических средств |
| |несанкционирова| |
| |нное | |
| |считывание | |
| |информации | |
|Использование | |Нанесение ущерба путем |
|программ | |несанкционированного доступа в |
|«Троянский | |систему |
|конь» | | |
|Ошибки в | |Нанесение ущерба путем внесения |
|программах | |программных закладок в процессе |
|обработки | |разработки программных систем |
|информации | | |
|Внедрение | |Разрушение информационной |
|компьютерного | |системы в целях нанесения |
|вируса | |ущерба |
| |Ошибки в |Применение несертифицированного|
| |программах |программного продукта |
| |обработки | |
| |информации | |
| |Внедрение |Обслуживающий персонал не |
| |компьютерного |соблюдает требования |
| |вируса |безопасности, нарушает |
| | |технологическую |
| | |последовательность работы с |
| | |системой |
|Ошибочная | |В целях создания канала для |
|коммутация в | |утечки конфиденциальной |
|сети ЭВМ | |информации |
| |Ошибочная |Низкая квалификация |
| |коммутация в |обслуживающего персонала |
| |сети ЭВМ | |
| |Паразитное |Недостаточный учет требований |
| |электромагнитно|безопасности на этапе |
| |е излучение |проектирования информационной |
| |(ЭМИ) |системы или ее создания |
| |Перекрестные |Те же |
| |наводки за | |
| |счет ЭМИ | |
|Принудительное | |Вывод из строя информационной |
|электромагнитно| |системы в целях нанесения ущерба|
|е облучение | | |
|Использование | |Получение конфиденциальной |
|акустических | |информации |
|излучений | | |
|Копирование с | |Те же |
|помощью | | |
|визуального и | | |
|слухового | | |
|контроля | | |
|Маскировка под | |Несанкционированное |
|пользователя, | |вмешательство в работу системы в|
|подбор пароля | |преступных целях |
| |Ошибка в работе|Низкая квалификация оператора, |
| |оператора |применение несертифицированного |
| | |программного продукта |
|Ошибки | |В целях извлечения личной выгоды|
|программиста | |или нанесения ущерба |
|описание и | | |
|искажение | | |
|программной | | |
|защиты,раскрыти| | |
|е кодов паролей| | |
|Ошибки | | Те же |
|эксплуатационщи| | |
|ка, описание и | | |
|искажение схем | | |
|защиты, | | |
|ошибочная | | |
|коммутация | | |
| |Ошибки |Недостаточная квалификация, |
| |эксплуатационщи|нарушение технологии |
| |ка, описание и | |
| |искажение схем | |
| |защиты, | |
| |ошибочная | |
| |коммутация | |
| |Ошибки |Использование недостаточной |
| |пользователя |защиты |

Методы защиты информации в сетях.

Одной из самых больших сложностей оказывается установление факта совершения преступления. При компьютерных преступлениях редко наносится какой-либо видимый материальный ущерб. Например, незаконное копирование информации чаще всего остается необнаруженным, введение в компьютер вируса обычно списывается на непреднамеренную ошибку пользователя, который не смог его «отловить» при общении с внешним компьютерным миром.

Ввиду сложности математического и аппаратного обеспечения, уровень раскрываемости компьютерных преступлений в настоящее время довольно низок. По оценкам западногерманских специалистов, только 10% раскрытых компьютерных преступлений могут быть своевременно обнаружены с помощью систематических ревизионных проверок, а 90% преступлений выявляются только благодаря случайности.

Более того, при очевидно корыстных преступлениях пострадавшие часто не торопятся заявлять в правоохранительные органы.В раскрытии факта совершения преступления очень часто не заинтересованы должностные лица, в обязанности которых входит обеспечение компьютерной безопасности, т.к. признание факта несанкционированного доступа в подведомственную им систему ставит под сомнение их профессиональную квалификацию, а несостоятельность мер по компьютерной безопасности, принимаемых руководством, может вызвать серьезные осложнения. Банковские служащие, как правило, тщательно скрывают обнаруженные ими преступления, которые совершены против компьютеров банка, т.к. это может пагубно отразится на его престиже и привести к потере клиентов. Жертва может отказаться от расследования, опасаясь, что ее финансовые и другие служебные тайны могут стать достоянием во время суда.[4]

Обзор методов защиты информации

1. Ограничение доступа к информации.

Главная задача средств ограничения доступа — исключить случайный или преднамеренный доступ на территорию размещения КСА (к комплексам технических средств автоматизации) и непосредственно к аппаратуре посторонних лиц. С этой целью создается защитный контур с двумя видами преград: физической и контрольно-пропускной.

Контрольно-пропускной вид преграды может быть реализован различными способами: на основе аутентификации по обычным пропускам, аутентификации специальными магнитными карточками, кодовой аутентификации и биометрической аутентификации (отпечатки пальцев, голос, личная подпись и т.п.).

Физическая преграда защитного контура снабжается охранной сигнализацией.

2. Контроль доступа к аппаратуре.

В целях контроля доступа к внутреннему монтажу, линиям связи и технологическим органам управления используются устройства контроля вскрытия аппаратуры. На все закрытые дверцы, крышки, лючки или кожуха устройств устанавливаются специальные датчики. При вскрытии аппаратуры датчики срабатывают и выдают сигнал на центральное устройство контроля.
Контроль вскрытия аппаратуры необходим не только в интересах защиты информации от несанкционированных действий, но и для соблюдения технологической дисциплины.

3. Разграничение и контроль доступа к информации.

Разграничение доступа предполагает такую организацию функционирования информационной системы, при которой должностным лицом может быть получена лишь та информация, которая необходима ему в силу функциональных обязанностей и к которой оно допущено.

4. Разделение привилегий на доступ.

Его суть заключается в том, что из числа допущенных к информации лиц выделяется группа, которой предоставляется право на доступ к информации только при одновременном предъявлении своих полномочий всеми членами группы. Такой способ имеет высокую эффективность защиты. Как правило, он реализуется с помощью кодов паролей.

5. Идентификация и аутентификация (установление подлинности) субъекта.

Идентификация — это присвоение субъекту (или объекту) уникального образа, имени или числового кода.

Аутентификация — это определение, является ли проверяемый субъект
(объект) тем, за кого он себя выдает.

Одним из распространенных способов идентификации и установления подлинности личности является присвоение лицу или объекту уникального имени или числового кода-пароля и хранение его значения в вычислительной системе. При необходимости входа в систему пользователь вводит с терминального устройства свой код пароля, который затем сравнивается со значениями в списке паролей, хранимом в вычислительной системе. В случае совпадения кодов система открывает доступ к разрешенной информации.

6. Установление подлинности технических средств.

Важной ступенью организации системы защиты информации является идентификация и установление подлинности терминала, с которого входит в систему пользователь. Это действие также осуществляется с помощью паролей.

7. Установление подлинности документов.

Подлинность документов, являющихся продуктом информационной системы рассматривается с двух позиций:
. получение документов, сформированных на локальной вычислительной установке;
. получение готового документа с удаленных объектов вычислительной сети.

В первом случае подлинность документа гарантируется вычислительной системой, имеющей средства защиты от НСД и расположенной на контролируемой территории.

При передаче документа по каналам связи, которые расположены на неконтролируемой территории, условия передачи документа меняются. В таких случаях при передаче данных по каналам связи в вычислительной сети применяется криптографическое преобразование информации

8. Защита информации от утечки за счет побочного электромагнитного излучения.

Средства вычислительной техники являются электротехническими устройствами, при работе которых возникают электромагнитные излучения
(ЭМИ) и, как следствие, электромагнитные наводки на цепи электропитания, линии телефонной и другой проводной связи. Существуют технические радиоэлектронные средства, которые позволяют восстановить информацию путем приема и анализа электромагнитных излучений. Особенно просто восстанавливается информация при анализе электромагнитного излучения дисплея (монитора на электронно-лучевой трубке), поэтому он является самым слабым звеном вычислительной установки с точки зрения безопасности информации.

Для защиты информации от побочных ЭМИ применяют следующие меры:
. для зашумления электромагнитных сигналов устанавливают специальные генераторы помех;
. на цепи питания устанавливают специальные устройства, которые осуществляют развязку по высокочастотной составляющей и тем самым препятствуют выходу электромагнитного излучения за пределы контролируемой зоны;
. изготовление специальных металлических кожухов , в которые помещаются устройства, а также ограждение экранов мониторов металлизированными сетками. Они выполняют роль экранов, которые препятствуют выходу электромагнитного излучения за пределы контролируемой зоны.

9. Защита информации от случайных воздействий.

Причинами случайных воздействий являются сбои и отказы аппаратуры, т.е. возникновение неисправностей, которые могут возникать в случайные моменты времени и вызывать нарушения в системе защиты информации.

Эффективным способом защиты от случайных воздействий является повышение надежности аппаратуры и вычислительной системы в целом.

10. Защита информации от аварийных ситуаций.

Защита информации от аварийных ситуаций заключается в создании и поддержании в работоспособном состоянии различных средств предупреждения, организации контроля и мероприятий по исключению НСД на средствах вычислительной техники в условиях отказа их жизнеобеспечения людей на объекте размещения и при возникновении стихийных бедствий.

Заключение

Компьютер стал любимым детищем человека. Уровень развития страны во многом определяется по уровню компьютеризации. С вычислительной техникой человечество связывало надежды на резкий скачок в интеллектуальной и духовной областях, информатике, сервисе, обороноспособности и многое другое, что может сделать нашу жизнь беззаботнее.

Но к сожалению, далеко не всем надеждам удалось осуществиться. Наряду с несомненными благами компьютеризация еще более нарушила нашу безопасность. Количество ошибок, связанных с неправильным использованием вычислительной техники, с переоценкой ее надежности и защищенности, постоянно растет.

В ПК и в вычислительных сетях сосредотачивается информация, исключительное пользование которой принадлежит определенным лицам или группам лиц, действующем в порядке личной инициативы или в соответствии с должностными обязанностями.

Такая информация должна быть защищена от всех видов постороннего вмешательства. К тому же в вычислительных сетях должны принимать меры по защите вычислительных ресурсов сети от их несанкционированного использования, т.е. доступа к сети лиц, не имеющих на это права. Физическая защита более надежна в отношении компьютеров и узлов связи, но оказывается уязвимой для каналов передачи данных большой протяженности.

Защита сетей приобретает все более важное значение, однако, не все считают, что это наилучшее решение проблемы защиты. Эту проблему следует рассматривать глобально. Необходимо защищать информацию на всем пути ее движения от отправителя до получателя.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Батурин Ю.М., Жодзинский А.М.

Компьютерная преступность и компьютерная безопасность — М.: Юрид. лит.,1991.
2. Косарев В.П. и др. Под ред. Косарева В.П. и Еремина Л.В.

Компьютерные системы и сети: Учеб. Пособие — М.: Финансы и статистика ,1999г.
3. Косарев В.П., Голубева Н.И., Шилиманов К.

Персональные компьютеры (в вопросах и ответах): Учеб. пособие —
М.: Фин. Акад.,1998г.
4. Стэн Шатт

Мир компьютерных сетей — Киев,1996г.

————————
[1] Косарев В. П., Голубева Н. Н., Шишманов К. «Персональные компьютеры»
[2] Стен Шатт «Мир компьютерных сетей»
[3] Батурин Ю. М., Жодзинский А. М. «Компьютерная преступность и компьютерная безопасность»
[4] Батурин Ю. А., Жодзинский А. М. «Компьютерная преступность и компьютерная безопасность»

————————
[pic]

Реферат: Брандмауэр: понятие, сущность и свойства

Содержание

Введение

Что такое брандмауэр?

В чем заключается работа брандмауэра?

Виды брандмауэров

Преимущества использования брандмауэра

Уровень опасности

Межсетевой экран как средство от вторжения из Internet

Функциональные требования и компоненты межсетевых экранов

Усиленная аутентификация

Основные схемы сетевой защиты на базе межсетевых экранов

Что может и чего не может брандмауэр Windows

Заключение

Литература

Введение

Интенсивное развитие глобальных компьютерных сетей, появление новых технологий поиска информации привлекают все больше внимания к сети Internet со стороны частных лиц и различных организаций. Многие организации принимают решение об интеграции своих локальных и корпоративных сетей в глобальную сеть. Использование глобальных сетей в коммерческих целях, а также при передаче информации, содержащей сведения конфиденциального характера, влечет за собой необходимость построения эффективной системы защиты информации. В настоящее время в России глобальные сети применяются для передачи коммерческой информации различного уровня конфиденциальности, например для связи с удаленными офисами из головной штаб квартиры организации или создания Web-страницы организации с размещенной на ней рекламой и деловыми предложениями.

Вряд ли нужно перечислять все преимущества, которые получает современное предприятие, имея доступ к глобальной сети Internet. Но, как и многие другие новые технологии, использование Internet имеет и негативные последствия. Развитие глобальных сетей привело к многократному увеличению количества пользователей и увеличению количества атак на компьютеры, подключенные к сети Internet. Ежегодные потери, обусловленные недостаточным уровнем защищенности компьютеров, оцениваются десятками миллионов долларов. При подключении к Internet локальной или корпоративной сети необходимо позаботиться об обеспечении информационной безопасности этой сети. Глобальная сеть Internet создавалась как открытая система, предназначенная для свободного обмена информацией. В силу открытости своей идеологии Internet предоставляет для злоумышленников значительно большие возможности по сравнению с традиционными информационными системами. Поэтому вопрос о проблеме защиты сетей и её компонентов становиться достаточно важным и актуальным и это время, время прогресса и компьютерных технологий. Многие страны наконец-то поняли важность этой проблемы. Происходит увеличение затрат и усилий направленных на производство и улучшение различных средств защиты. Основной целью реферата является рассмотрение, и изучение функционирования одного из таких средств сетевой защиты как брандмауэр или межсетевой экран. Который в настоящее время является наиболее надежным в плане защиты из предлагаемых средств.

1.Что такое брандмауэр?

Брандмауэр, или межсетевой экран,- это «полупроницаемая мембрана», которая располагается между защищаемым внутренним сегментом сети и внешней сетью или другими сегментами сети Internet и контролирует все информационные потоки во внутренний сегмент и из него. Контроль трафика состоит в его фильтрации, то есть в выборочном пропускании через экран, а иногда и с выполнением специальных преобразований и формированием извещений для отправителя, если его данным в пропуске отказано. Фильтрация осуществляется на основании набора условий, предварительно загруженных в брандмауэр и отражающих концепцию информационной безопасности корпорации. Брандмауэры могут быть выполнены в виде как аппаратного, так и программного комплекса, записанного в коммутирующее устройство или сервер доступа (сервер –шлюз, просто сервер, хост-компьютер и т.д.), встроенного в операционную систему или представлять собой работающую под ее управлением программу.

2.В чем заключается работа брандмауэра?

Работа брандмауэра заключается в анализе структуры и содержимого информационных пакетов, поступающих из внешней сети, и в зависимости от результатов анализа пропуске пакетов во внутреннюю сеть (сегмент сети) или полном их отфильтровывании. Эффективность работы межсетевого экрана, работающего под управлением Windows, обусловлена тем, что он полностью замещает реализуемый стек протоколов TCPIP, и поэтому нарушать его работу с помощью искажения протоколов внешней сети (что часто делается хакерами) невозможно.

Межсетевые экраны обычно выполняют следующие функции:

физическое отделение рабочих станций и серверов внутреннего сегмента сети (внутренней подсети) от внешних каналов связи;

многоэтапную идентификацию запросов, поступающих в сеть (идентификация серверов, узлов связи о прочих компонентов внешней сети);

проверку полномочий и прав доступа пользователя к внутренним ресурсам сети;

регистрацию всех запросов к компонентам внутренней подсети извне;

контроль целостности программного обеспечения и данных;

экономию адресного пространства сети (во внутренней подсети может использоваться локальная система адресации серверов);

сокрытие IP адресов внутренних серверов с целью защиты от хакеров.

Брандмауэры могут работать на разных уровнях протоколов модели OSI.

На сетевом уровне выполняется фильтрация поступающих пакетов, основанная на IP адресах (например, не пропускать пакеты из Интернета, направленные на те серверы, доступ к которым снаружи запрещен; не пропускать пакеты с фальшивыми обратными адресами или IP адресами, занесенными в «черный список», и т.д.). На транспортном уровне фильтрация допустима еще и по номерам портов ТСР и флагов, содержащихся в пакетах (например, запросов на установление соединения). На прикладном уровне может выполняться анализ прикладных протоколов (FTP,HTTP,SMTP и т.д.) и контроль за содержанием потоков данных (запрет внутренним абонентам на получение каких-либо типов файлов: рекламной информации или исполняемых программных модулей, например).

Можно в брандмауэре создавать и экспертную систему, которая, анализируя трафик, диагностирует события, могущие представлять угрозу безопасности внутренней сети, и извещает об этом администратора. Экспертная система способна также в случае опасности (спам, например) автоматически ужесточать условия фильтрации и т.д.

3.Виды брандмауэров

Брандмауэры бывают аппаратными или программными.

Аппаратный брандмауэр представляет собой устройство, физически подключаемое к сети. Это устройство отслеживает все аспекты входящего и исходящего обмена данными, а также проверяет адреса источника и назначения каждого обрабатываемого сообщения. Это обеспечивает безопасность, помогая предотвратить нежелательные проникновения в сеть или на компьютер. Программный брандмауэр выполняет те же функции, используя не внешнее устройство, а установленную на компьютере программу.

На одном и том же компьютере могут использоваться как аппаратные, так и программные брандмауэры.

4.Преимущества использования брандмауэра

Брандмауэр представляет собой защитную границу между компьютером (или компьютерной сетью) и внешней средой, пользователи или программы которой могут пытаться получить несанкционированный доступ к компьютеру. Обычно взломщики используют специальные программы для поиска в Интернете незащищенных подключений. Такая программа отправляет на компьютер очень маленькое сообщение. При отсутствии брандмауэра компьютер автоматически отвечает на сообщение, обнаруживая свою незащищенность. Установленный брандмауэр получает такие сообщения, но не отвечает на них; таким образом, взломщики даже не подозревают о существовании данного компьютера.

5.Уровень опасности

Существует несколько путей свести на нет либо подвергнуть риску брандмауэрную защиту. И хотя они все плохи, о некоторых можно с уверенностью говорить как о самых неприятных. Исходя из того, что основной целью установки большинства брандмауэров является блокирование доступа, очевидно, что обнаружение кем-либо лазейки, позволяющей проникнуть в систему, ведет к полному краху всей защиты данной системы. Если же несанкционированному пользователю удалось проникнуть в брандмауэр и переконфигурировать его, ситуация может принять еще более угрожающий характер. В целях разграничения терминологии примем, что в первом случае мы имеем дело со взломом брандмауэрной защиты, а во втором — с полным ее разрушением. Степень ущерба, который может повлечь за собой разрушение брандмауэрной защиты, определить невероятно сложно. Наиболее полные сведения о надежности такой защиты может дать только информация о предпринятой попытке взлома, собранная этим брандмауэром. Самое плохое происходит с системой защиты именно тогда, когда при полном разрушении брандмауэра не остается ни малейших следов, указывающих на то, как это происходило. В лучшем же случае брандмауэр сам выявляет попытку взлома и вежливо информирует об этом администратора. Попытка при этом обречена на провал.

Один из способов определить результат попытки взлома брандмауэрной защиты — проверить состояние вещей в так называемых зонах риска. Если сеть подсоединена к Internet без брандмауэра, объектом нападения станет вся сеть. Такая ситуация сама по себе не предполагает, что сеть становится уязвимой для каждой попытки взлома. Однако если она подсоединяется к общей небезопасной сети, администратору придется обеспечивать безопасность каждого узла отдельно. В случае образования бреши в брандмауэре зона риска расширяется и охватывает всю защищенную сеть. Взломщик, получивший доступ к входу в брандмауэр, может прибегнуть к методу «захвата островов» и, пользуясь брандмауэром как базой, охватить всю локальную сеть. Подобная ситуация все же даст слабую надежду, ибо нарушитель может оставить следы в брандмауэре, и его можно будет разоблачить. Если же брандмауэр полностью выведен из строя, локальная сеть становится открытой для нападения из любой внешней системы, и определение характера этого нападения становится практически невозможным.

В общем, вполне возможно рассматривать брандмауэр как средство сужения зоны риска до одной точки повреждения. В определенном смысле это может показаться совсем не такой уж удачной идеей, ведь такой подход напоминает складывание яиц в одну корзину. Однако практикой подтверждено, что любая довольно крупная сеть включает, по меньшей мере, несколько узлов, уязвимых при попытке взлома даже не очень сведущим нарушителем, если у него достаточного для этого времени. Многие крупные компании имеют на вооружении организационную политику обеспечения безопасности узлов, разработанную с учетом этих недостатков. Однако было бы не слишком разумным целиком полагаться исключительно на правила. Именно с помощью брандмауэра можно повысить надежность узлов, направляя нарушителя в такой узкий тоннель, что появляется реальный шанс выявить и выследить его, до того как он наделает бед. Подобно тому, как средневековые замки обносили несколькими стенами, в нашем случае создается взаимоблокирующая защита.

6.Межсетевой экран как средство от вторжения из Internet

Ряд задач по отражению наиболее вероятных угроз для внутренних сетей способны решать межсетевые экраны, В отечественной литературе до последнего времени использовались вместо этого термина другие термины иностранного происхождения: брандмауэр и firewall. Вне компьютерной сферы брандмауэром (или firewall) называют стену, сделанную из негорючих материалов и препятствующую распространению пожара. В сфере компьютерных сетей межсетевой экран представляет собой барьер, защищающий от фигурального пожара — попыток злоумышленников вторгнуться во внутреннюю сеть для того, чтобы скопировать, изменить или стереть информацию либо воспользоваться памятью или вычислительной мощностью работающих в этой сети компьютеров. Межсетевой экран призван обеспечить безопасный доступ к внешней сети и ограничить доступ внешних пользователей к внутренней сети.

Межсетевой экран (МЭ) — это система межсетевой защиты. позволяющая разделить общую сеть на две части или более и реализовать набор правил, определяющих условия прохождения пакетов с данными через границу из одной части общей сети в другую. Как правило, эта граница проводится между корпоративной (локальной) сетью предприятия и глобальной сетью Internet, хотя ее можно провести и внутри корпоративной сети предприятия. МЭ пропускает через себя весь трафик, принимая для каждого проходящего пакета решение — пропускать его или отбросить. Для того чтобы МЭ мог осуществить это ему необходимо определить набор правил фильтрации.

Обычно межсетевые экраны защищают внутреннюю сеть предприятия от «вторжений» из глобальной сети Internet, однако они могут использоваться и для защиты от «нападений» из корпоративной интрасети, к которой подключена локальная сеть предприятия. Ни один межсетевой экран не может гарантировать полной защиты внутренней сети при всех возможных обстоятельствах. Однако для большинства коммерческих организаций установка межсетевого экрана является необходимым условием обеспечения безопасности внутренней сети. Главный довод в пользу применения межсетевого экрана состоит в том, что без него системы внутренней сети подвергаются опасности со стороны слабо защищенных служб сети Internet, а также зондированию и атакам с каких-либо других хост – компьютеров внешней сети.

Проблемы недостаточной информационной безопасности являются «врожденными» практически для всех протоколов и служб Internet. Большая часть этих проблем связана с исторической зависимостью Internet от операционной системы UNIX. Известно, что сеть Arpanet (прародитель Internet) строилась как сеть, связывающая исследовательские центры, научные, военные и правительственные учреждения, крупные университеты США. Эти структуры использовали операционную систему UNIX в качестве платформы для коммуникаций и решения собственных задач. Поэтому особенности методологии программирования в среде UNIX и ее архитектуры наложили отпечаток на реализацию протоколов обмена и политики безопасности в сети. Из-за открытости и распространенности система UNIX стала любимой добычей хакеров. Поэтому совсем не удивительно, что набор протоколов TCP/IP, который обеспечивает коммуникации в глобальной сети Internet и в получающих все большую популярность интрасетях, имеет «врожденные» недостатки защиты. То же самое можно сказать и о ряде служб Internet.

Набор протоколов управления передачей сообщений в Internet (Transmission Control Protocol/Internet Protocol — TCP/IP) используется для организации коммуникаций в неоднородной сетевой среде, обеспечивая совместимость между компьютерами разных типов. Совместимость — одно из основных преимуществ TCP/IP, поэтому большинство локальных компьютерных сетей поддерживает эти протоколы. Кроме того, протоколы TCP/IP предоставляют доступ к ресурсам глобальной сети Internet. Поскольку TCP/IP поддерживает маршрутизацию пакетов, он обычно используется в качестве межсетевого протокола. Благодаря своей популярности TCP/IP стал стандартом де фактора для межсетевого взаимодействия.

В заголовках пакетов TCP/IP указывается информация, которая может подвергнуться нападениям хакеров. В частности, хакер может подменить адрес отправителя в своих «вредоносных» пакетах, после чего они будут выглядеть, как пакеты, передаваемые авторизированным клиентом.

7.Функциональные требования и компоненты межсетевых экранов

Функциональные требования к межсетевым экранам включают:

требования к фильтрации на сетевом уровне;

требования к фильтрации на прикладном уровне;

требования по настройке правил фильтрации и администрированию;

требования к средствам сетевой аутентификации;

требования по внедрению журналов и учету.

Большинство компонентов межсетевых экранов можно отнести к одной из трех категорий:

фильтрующие маршрутизаторы;

шлюзы сетевого уровня;

шлюзы прикладного уровня.

Эти категории можно рассматривать как базовые компоненты реальных межсетевых экранов. Лишь немногие межсетевые экраны включают только одну из перечисленных категорий. Тем не менее, эти категории отражают ключевые возможности, отличающие межсетевые экраны друг от друга.

8. Фильтрующие маршрутизаторы

Фильтрующий маршрутизатор представляет собой маршрутизатор или работающую на сервере программу, сконфигурированные таким образом, чтобы фильтровать входящее и исходящие пакеты. Фильтрация пакетов осуществляется на основе информации, содержащейся в TCP- и IP- заголовках пакетов.

Фильтрующие маршрутизаторы обычно может фильтровать IP-пакет на основе группы следующих полей заголовка пакета:

IP- адрес отправителя (адрес системы, которая послала пакет);

IP-адрес получателя (адрес системы, которая принимает пакет);

порт отправителя (порт соединения в системе отправителя);

порт получателя (порт соединения в системе получателя);

Порт – это программное понятие, которое используется клиентом или сервером для посылки или приема сообщений; порт идентифицируется 16 – битовым числом.

В настоящее время не все фильтрующие маршрутизаторы фильтруют пакеты по TCP/UDP – порт отправителя, однако многие производители маршрутизаторов начали обеспечивать такую возможность. Некоторые маршрутизаторы проверяют, с какого сетевого интерфейса маршрутизатора пришел пакет, и затем используют эту информацию как дополнительный критерий фильтрации.

Фильтрация может быть реализована различным образом для блокирования соединений с определенными хост — компьютерами или портами. Например, можно блокировать соединения, идущие от конкретных адресов тех хост-компьютеров и сетей. которые считаются враждебными или ненадежными.

Добавление фильтрации по портам TCP и UDP к фильтрации по IP-адресам обеспечивает большую гибкость. Известно, что такие серверы, как домен TELNET, обычно связаны с конкретными портами (например, порт 23 протокола TELNET). Если межсетевой экран может блокировать соединения TCP или UDP с определенными портами или от них, то можно реализовать политику безопасности, при которой некоторые виды соединений устанавливаются только с конкретными хост — компьютерами.

К положительным качествам фильтрующих маршрутизаторов следует отнести:

сравнительно невысокую стоимость;

гибкость в определении правил фильтрации;

небольшую задержку при прохождении пакетов.

Недостатками фильтрующих маршрутизаторов являются:

внутренняя сеть видна (маршрутизируется) из сети Internet правила фильтрации пакетов трудны в описании и требуют очень хороших знаний технологий TCP и UDP;

при нарушении работоспособности межсетевого экрана с фильтрацией пакетов все компьютеры за ним становятся полностью незащищенными либо недоступными;

аутентификацию с использованием IP-адреса можно обмануть путем подмены IP-адреса (атакующая система выдает себя за другую, используя ее IP-адрес);

отсутствует аутентификация на пользовательском уровне.

9.Шлюзы сетевого уровня

Шлюз сетевого уровня иногда называют системой трансляции сетевых адресов или шлюзом сеансового уровня модели OSI. Такой шлюз исключает, прямое взаимодействие между авторизированным клиентом и внешним хост- компьютером. Шлюз сетевого уровня принимает запрос доверенного клиента на конкретные услуги, и после проверки допустимости запрошенного сеанса устанавливает соединение с внешним хост — компьютером. После этого шлюз копирует пакеты в обоих направлениях, не осуществляя их фильтрации.

Шлюз следит за подтверждением (квитированием) связи между авторизированным клиентом и внешним хост — компьютером, определяя, является ли запрашиваемый сеанс связи допустимым.

Фактически большинство шлюзов сетевого уровня не являются самостоятельными продуктами, а поставляются в комплекте со шлюзами прикладного уровня. Примерами таких шлюзов являются Gauntlet Internet Firewall компании Trusted Information Systems, Alta Vista Firewall компании DEC и ANS Interlock компании ANS. Например, Alta Vista Firewall использует канальные посредники прикладного уровня для каждой из шести служб TCP/IP, к которым относятся, в частности, FTP, HTTP (Hyper Text Transport Protocol) и Telnet. Кроме того, межсетевой экран компании DEC обеспечивает шлюз сетевого уровня, поддерживающий другие общедоступные службы TCP/IP, такие как Gopher и SMTP, для которых межсетевой экран не предоставляет посредников прикладного уровня.

Шлюз сетевого уровня выполняет еще одну важную функцию защиты: он используется в качестве сервера-посредника. Этот сервер-посредник выполняет процедуру трансляции адресов, при которой происходит преобразование внутренних IP-адресов в один «надежный» IP-адрес. Этот адрес ассоциируется с межсетевым экраном, из которого передаются все исходящие пакеты. В результате в сети со шлюзом сетевого уровня все исходящие пакеты оказываются отправленными из этого шлюза, что исключает прямой контакт между внутренней (авторизированной) сетью и потенциально опасной внешней сетью. IP-адрес шлюза сетевого уровня становится единственно активным IP-адресом, который попадает во внешнюю сеть. Таким образом, шлюз сетевого уровня и другие серверы-посредники защищают внутренние сети от нападений типа подмены адресов.

10. Шлюзы прикладного уровня

Для устранения ряда недостатков, присущих фильтрующим маршрутизаторам, межсетевые экраны должны использовать дополнительные программные средства для фильтрации сообщений сервисов типа TELNET и FTP. Такие программные средства называются полномочными серверами (серверами-посредниками), а хост-компьютер, на котором они выполняются, — шлюзом прикладного уровня.

Шлюз прикладного уровня исключает прямое взаимодействие между авторизированным клиентом и внешним хост — компьютером. Шлюз фильтрует все входящие и исходящие пакеты на прикладном уровне . Связанные с приложением серверы – посредники перенаправляют через шлюз информацию, генерируемую конкретными серверами.

Для достижения более высокого уровня безопасности и гибкости шлюзы прикладного уровня и фильтрующие маршрутизаторы могут быть объединены в одном межсетевом экране. В качестве примера рассмотрю сеть, в которой с помощью фильтрующего маршрутизатора блокируются входящие соединения TELNET и FTP. Этот маршрутизатор допускает прохождение пакетов TELNET или FTP только к одному хост — компьютеру — шлюзу прикладного уровня TELNET/FTP. Внешний пользователь, который хочет соединиться с некоторой системой в сети, должен сначала соединиться со шлюзом прикладного уровня, а затем уже с нужным внутренним хост- компьютером.

В дополнение к фильтрации пакетов многие шлюзы прикладного уровня регистрируют все выполняемые сервером действия и, что особенно важно, предупреждают сетевого администратора о возможных нарушениях защиты. Например, при попытках проникновения в сеть извне BorderWare Firewall Server компании Secure Computing позволяет фиксировать адреса отправителя и получателя пакетов, время, в которое эти попытки были предприняты, и используемый протокол. Межсетевой экран Black Hole компании Milkyway Networks регистрирует все действия сервера и предупреждает администратора о возможных нарушениях, посылая ему сообщение по электронной почте или на пейджер. Аналогичные функции выполняют и ряд других шлюзов прикладного уровня.

Шлюзы прикладного уровня позволяют обеспечить наиболее высокий уровень защиты, поскольку взаимодействие с внешним миром реализуется через небольшое число прикладных полномочных программ-посредников, полностью контролирующих весь входящий и выходящий трафик.

Шлюзы прикладного уровня имеют ряд преимуществ по сравнению с обычным режимом, при котором прикладной трафик пропускается непосредственно к внутренним хост — компьютерам. Перечислю эти преимущества.

Невидимость структуры защищаемой сети из глобальной сети Internet. Имена внутренних систем можно не сообщать внешним системам через DNS, поскольку шлюз прикладного уровня может быть единственным хост — компьютером, имя которого должно быть известно внешним системам.

Надежная аутентификация и регистрация. Прикладной трафик может быть аутентифицирован, прежде чем он достигнет внутренних хост-компьютеров, и может быть зарегистрирован более эффективно, чем с помощью стандартной регистрации.

Оптимальное соотношение между ценой и эффективностью. Дополнительные или аппаратные средства для аутентификации или регистрации нужно устанавливать только на шлюзе прикладного уровня.

Простые правила фильтрации. Правила на фильтрующем маршрутизаторе оказываются менее сложными, чем они были бы, если бы маршрутизатор сам фильтровал прикладной трафик и отправлял его большому числу внутренних систем. Маршрутизатор должен пропускать прикладной трафик, предназначенный только для шлюза прикладного уровня, и блокировать весь остальной трафик.

Возможность организации большого числа проверок. Защита на уровне приложений позволяет осуществлять большое количество дополнительных проверок, что снижает вероятность взлома с использованием «дыр» в программном обеспечении.

К недостаткам шлюзов прикладного уровня относятся:

более низкая производительность по сравнению с фильтрующими маршрутизаторами; в частности, при использовании клиент-серверных протоколов, таких как TELNET, требуется двухшаговая процедура для входных и выходных соединений;

более высокая стоимость по сравнению с фильтрующим маршрутизатором.

Помимо TELNET и FTP шлюзы прикладного уровня обычно используются для электронной почты, Windows и некоторых других служб.

11.Усиленная аутентификация

Одним из важных компонентов концепции межсетевых экранов является аутентификация (проверка подлинности пользователя). Прежде чем пользователю будет предоставлено право воспользоваться тем или иным сервисом, необходимо убедиться, что он действительно тот, за кого себя выдает.

Одним из способов аутентификации является использование стандартных UNIX-паролей. Однако эта схема наиболее уязвимо с точки зрения безопасности — пароль может быть перехвачен и использован другим лицом. Многие инциденты в сети Internet произошли отчасти из-за уязвимости традиционных паролей. Злоумышленники могут наблюдать за каналами в сети Internet и перехватывать передающиеся в них открытым текстом пароли, поэтому схему аутентификации с традиционными паролями следует признать устаревшей.

Для преодоления этого недостатка разработан ряд средств усиленной аутентификации: смарт-карты, персональные жетоны, биометрические механизмы и т.п. Хотя в них задействованы разные механизмы аутентификации, общим для них является то, что пароли, генерируемые этими устройствами, не могут быть повторно использованы нарушителем, наблюдающим за установлением связи. Поскольку проблема с паролями в сети Internet является постоянной, межсетевой экран для соединения с Internet, не располагающий средствами усиленной аутентификации или не использующий их, теряет всякий смысл.

Ряд наиболее популярных средств усиленной аутентификации, применяемых в настоящее время, называются системами с одноразовыми паролями. Например, смарт-карты или жетоны аутентификации генерируют информацию, которую хост-компьютер использует вместо традиционного пароля. Результатом является одноразовый пароль, который, даже если он будет перехвачен, не может быть использован злоумышленником под видом пользователя для установления сеанса с хост — компьютером.

Так как межсетевые экраны могут централизовать управление доступом в сети, они являются подходящим местом для установки программ или устройств усиленной аутентификации. Хотя средства усиленной аутентификации могут использоваться на каждом хост — компьютере, более практично их размещение на межсетевом экране. На рис. показано, что в сети без межсетевого экрана, использующего меры усиленной аутентификации, неаутентифицированный трафик таких приложений, как TELNET или FTP, может напрямую проходить к системам в сети. Если хост — компьютеры не применяют мер усиленной аутентификации, злоумышленник может попытаться взломать пароли или перехватить сетевой трафик с целью найти в нем сеансы, в ходе которых передаются пароли.

В этом случае сеансы TELNET или FTP, устанавливаемые со стороны сети Internet с системами сети, должны проходить проверку с помощью средств усиленной аутентификации, прежде чем они будут разрешены, Системы сети могут запрашивать для разрешения доступа и статические пароли, но эти пароли, даже если они будут перехвачены злоумышленником, нельзя будет использовать, так как средства усиленной аутентификации и другие компоненты межсетевого экрана предотвращают проникновение злоумышленника или обход ими межсетевого экрана.

12.Основные схемы сетевой защиты на базе межсетевых экранов

При подключении корпоративной или локальной сети к глобальным сетям администратор сетевой безопасности должен решать следующие задачи:

защита корпоративной или локальной сети от несанкционированного доступа со стороны глобальной сети;

скрытие информации о структуре сети и ее компонентов от пользователей глобальной сети,

разграничение доступа в защищаемую сеть из глобальной сети и из защищаемой сети в глобальную сеть.

Необходимость работы с удаленными пользователями требует установки жестких ограничений доступа к информационным ресурсам защищаемой сети. При этом часто возникает потребность в организации в составе корпорационной сети нескольких сегментов с разными уровнями защищенности:

свободно доступные сегменты (например, рекламный WWW-сервер),

сегмент с ограниченным доступом (например, для доступа сотрудникам организации с удаленных узлов),

закрытые сегменты (например, локальная финансовая сеть организации).

Для защиты корпоративной или локальной сети применяются следующие основные схемы организации межсетевых экранов:

межсетевой экран — фильтрующий маршрутизатор;

межсетевой экран на основе двупортового шлюза;

межсетевой экран на основе экранированного шлюза;

межсетевой экран – экранированная подсеть.

13. Межсетевой экран – фильтрующий маршрутизатор

Межсетевой экран, основанный на фильтрации пакетов, является самым распространенным и наиболее простым в реализации. Он состоит из фильтрующего маршрутизатора, расположенного между защищаемой сетью и сетью Internet. Фильтрующий маршрутизатор сконфигурирован для блокирования или фильтрации входящих и исходящих пакетов на основе анализа их адресов и портов. Компьютеры, находящиеся в защищаемой сети, имеют прямой доступ в сеть Internet, в то время как большая часть доступа к ним из Internet блокируется. Часто блокируются такие опасные службы, как Х Windows, NIS и NFS.

14. Межсетевой экран на базе двупортового шлюза

Межсетевой экран на базе двупортового прикладного шлюза включает двудомный хост-компьютер с двумя сетевыми интерфейсами. При передаче информации между этими интерфейсами и осуществляется основная фильтрация. Для обеспечения дополнительной защиты между прикладным шлюзом и сетью Internet обычно размещают фильтрующий маршрутизатор. В результате между прикладным шлюзом и маршрутизатором образуется внутренняя экранированная подсеть. Эту подсеть можно использовать для размещения доступных извне информационных серверов.

15. Межсетевой экран на основе экранированного шлюза

Межсетевой экран на основе экранированного шлюза объединяет фильтрующий маршрутизатор и прикладной шлюз, разрешаемый со стороны внутренней сети. Прикладной шлюз реализуется на хост – компьютере и имеет только один сетевой интерфейс.

16. Межсетевой экран – экранированная подсеть

Межсетевой экран, состоящий из экранированной подсети, представляет собой развитие схемы межсетевого экрана на основе экранированного шлюза. Для создания экранированной подсети используются два экранирующих маршрутизатора. Внешний маршрутизатор располагается между сетью Internet и экранируемой подсетью, а внутренний — между экранируемой подсетью и защищаемой внутренней сетью. Экранируемая подсеть содержит прикладной шлюз, а также может включать информационные серверы и другие системы, требующие контролируемого доступа. Эта схема межсетевого экрана обеспечивает хорошую безопасность благодаря организации экранированной подсети, которая еще лучше изолирует внутреннюю защищаемую сеть от Internet.

17.Что может и чего не может брандмауэр Windows

Он может:

Он не может:

Блокировать компьютерным вирусам и «червям» доступ на компьютер.

Обнаружить или обезвредить компьютерных вирусов и «червей», если они уже попали на компьютер. По этой причине необходимо также установить антивирусное программное обеспечение и своевременно обновлять его, чтобы предотвратить повреждение компьютера вирусами, «червями» и другими опасными объектами, а также не допустить использования данного компьютера для распространения вирусов на другие компьютеры.

Запросить пользователя о выборе блокировки или разрешения для определенных запросов на подключение.

Запретить пользователю открывать сообщения электронной почты с опасными вложениями. Не открывайте вложения в сообщениях электронной почты от незнакомых отправителей. Следует проявлять осторожность, даже если источник сообщения электронной почты известен и заслуживает доверия. При получении от знакомого пользователя электронного письма с вложением внимательно прочтите тему сообщения перед тем, как открыть его. Если тема сообщения представляет собой беспорядочный набор знаков или не имеет смысла, не открывайте письмо, пока не свяжетесь с отправителем для получения подтверждения.

Вести учет (журнал безопасности) — по желанию пользователя — записывая разрешенные и заблокированные попытки подключения к компьютеру. Этот журнал может оказаться полезным для диагностики неполадок.

Блокировать спам или несанкционированные почтовые рассылки, чтобы они не поступали в папку входящих сообщений. Однако некоторые программы электронной почты способны делать это. Ознакомьтесь с документацией своей почтовой программы, чтобы выяснить ее возможности.

Заключение

После всего изложенного материала можно заключить следующее.

На сегодняшний день лучшей защитой от компьютерных преступников является брандмауэр, правильно установленный и подобранный для каждой сети. И хотя он не гарантирует стопроцентную защиту от профессиональных взломщиков, но зато усложняет им доступ к сетевой информации, что касается любителей, то для них доступ теперь считается закрытым. Также в будущем межсетевые экраны должны будут стать лучшими защитниками для банков, предприятий, правительств, и других спецслужб. Также есть надежда, что когда-нибудь будет создан межсетевой экран, который никому не удастся обойти. На данном этапе программирования можно также заключить, что разработки по брандмауэрам на сегодняшний день сулят в недалёком будущем весьма неплохие результаты.

Литература

1. Балдин Константин, Уткин Владимир «Информатика», Москва, 2003г.

2.Дьяконов Владимир, Абраменкова Ирина, Пеньков Александр «Новые информационные технологии», Москва, 2006г.

3.Фридланд А. «Основные ресурсы информатики», Москва, 2007г.

23

Курсовая: Социальная защищенность: проблемы социальной защищенности военнослужащих

Социальная защищенность: проблемы социальной защищенности военнослужащих

Введение

Перевод экономики России на рыночный механизм функционирования высветил одну из самых острых жизненных проблем — отсутствие у государства программы социальной защищенности граждан. Эта категория, как и многие другие из данной области, весьма сложна и неоднозначна. Поэтому необходимо  разобраться в сущности данного понятия, условиях и механизме ее реализации.

Необходимость социальной защищенности и ее сущность.

Экономика и защищенность.

Как известно, экономика функционирует в Целях удовлетворения естественных потребностей ее организатора — человека. Однако силу несовершенства известных экономических законов производства, распределения обмена и потребления человек вынужден испытывать определенные неудобства, а иногда и страдать: от нехватки и невозможности приобретения первоочередных предметов потребления при неисчерпаемых возможностях их производства, а иногда и наличия их перепроизводства; невозможности получения медицинской помощи при высоком уровне развития этой отрасли; от безработицы, когда производство не справляется со своими “обязанностями”; нехватки жилья при наличии пустующих квартир; лишений и страданий в старости, имея за плечами огромный трудовой стаж, и т.д.

Возникает вопрос: можно ли смягчить последствия несовершенства организации общественного производства? Мировая практика дает положительный ответ на данный воп­рос, Решение этой проблемы в развитых капиталистических странах осуществляется посредством организации социальной защиты граждан. Другими словами, путем придания общественному производству большей социальной справедливости. При этом следует иметь в ввиду, что месту между эффективностью произ­водства и социальной защищенностью, между экономическими и социальными ценностями существует не только взаимосвязь, но и определенное противоречие. Приоритет, отдаваемый эф­фективности, опирающийся на неограниченную конкуренцию, ведет к массовым увольнениям, усилению поляризации доходов обострению социальных отношений. С другой стороны, далеко идущее государственное вмешательство в целях повышения стандартов социальной защищенности людей приводит к подавлению  предпринимательской инициативы, снижению эффективности и  конкурентоспособности производства, бюрократизации системы социальной защищенности.

Необходимость социальной защищенности вытекает из наличия общественной потребности иметь в государстве систему законов, компенсирующих социальное несовершенство организации производства материальных благ и их распределения. Следовательно, сущность социальной защищенности состоит в  законодательном обеспечении экономических, политических,  социальных и иных прав, свобод и интересов граждан. Такая постановка вопроса имеет конституционный оттенок, Однако,  как показывает мировая практика, в конституции права граждан только сформулированы. Их реализация-проблема которая должна еще решаться. Поэтому следует различать два понятия: “социальную защищенность” и “социальную защиту” .

Социальная защищенность — это конституционное и зако­нодательное обеспечение всего комплекса прав и свобод че­ловека. Социальная защита- это более конкретное понятие и сводится к работе по реализации прав и свобод. Например, конституционное право на труд не может быть реализовано, если нет законов, регламентирующих трудовые отношения, а также системы государственных и общественных институтов, которые “заставляют” это законы работать.

В мировой практике обозначились два подхода в решению проблемы социальной защиты граждан. В развитых капиталисти­ческих странах господствует позитивный подход, т.е. пройде­на социальной защиты признается и практика выработала соответствующие механизмы ее решения, В этих странах достигнута защищенность высоких стандартов. Она явилась результатом взаимодействия многих факторов, главные из которых следующие: функционирование экономики на основе рыночного механизма; постоянное проведение в страде эффективной законотворческой деятельности; деятельность правительства, напра­вленная на обеспечение функционирования принятых законо­дательных актов; взаимодействие предпринимателей и профсою­зов в решении социально-экономических проблем,

В бывших социалистических странах господствовал нега­тивный подход, т.е. проблема социальной защита как объективная  необходимость существовала, но, по политическим и идео­логическим мотивам не признавалось. Считалось, что в обществе, строящим коммунизм, все социально-экономические про­блемы решаются автоматически. Субъекты социальной защиты функционировали формально. Их роль “выполняла” руководящая коммунистическая партия, которая не признавала существование объективной необходимости в создании системы законов, обеспечивающих социальную защиту граждан. Она стремилась превратить все общество в единое учреждение, единую фабрику с равным трудом и равной оплатой. Принцип “кто не повинуется, тот не ест”, т.е. не защищен от голода  был важнейшим принципом социалистического государства.

До настоящего времени трудящиеся бывшего союза отчуждены от средств производства и бесправны в распоряжении собственной рабочей силой Всеохватность и всесилие государственной монополии позволили государству устанавливать профессиональные, географические, региональные и другие про­порции формирования и использования рабочей силы, опреде­лять меру вознаграждения за труд и меру изъятия вновь созданного продукта. Масштабы государственной эксплуатации труда характеризуются следующими данными.

В дореволюционной России норма прибавочной стоимости в фабричной промышленности была примерно 100%. В народном хозяйстве СССР она составляла в 1988г.130-170% против 70% в США.

Круг социально-экономических прав и гарантий сводился и следующему: человек при “социализме” защищен принципом минимального прокорма, уравнительной идеологией, ограниченным соперничеством государственных предприятий в борьбе за трудовые ресурсы. Но он совершенно беззащитен перед мизерностью прокорма и официальной политикой. Силы работника и государства слишком неравны, и отношения между ними строились на условиях, продиктованных властью.

Система, определяющая стандарты социальной защищенности в бывших социалистических странах основывалась на личной зависимости трудящихся от администрации разных уровней. Получение жилья, места в детском саду и и пионерском лагере, путевки в санаторий, корма для личного скота, права на сооружение пристройки к дому, на “левое”, своекорыстное использование государственного и колхозного имущества — вот лишь небольшой перечень того, что выменивалось на покорность начальству, на готовность мириться с невыносимыми условиями труда и быта.

Виды социальной защиты

С точки зрения трудового вклада в общественное производство существует два вида социальной защиты: ограниченная и абсолютная. Ограниченная социальная защита — это обеспечение всем членам общества гарантированного минимума уровня жизни, .защиты от тяжелых физических  лишений. Другими словами, ограниченная защита — это определенный минимум в еде, жилье и одежде, достаточный для поддержания здоровья и работоспособности. Данный вид защищенности достижим для всех и не должен рассматриваться в качестве привилегии. Это законное требование каждого члена общества и является естественным дополнением рыночной системы.

Абсолютная социальная защищенность представляет собой обеспечение государством гарантированного относительного благополучия какому-то лицу или категории граждан. Цель абсолютной защищенности — застраховать отдельных членов общества от того, что является нормой для рынка, от возможного уменьшения уровня их доходов. Обеспечение государст­вом этого вида защищенности есть, по сути дела, проведение в жизнь “справедливого” вознаграждения, т.е. вознаграждения, соотнесенного о субъективными достоинствами человека а не с объективными результатами его труда. Это обеспече­ние для определенной группы или социального слоя ладей “заслуженного” или “положенного” уровня доходов.

Абсолютная защищенность характерна, как правило, для общества, в котором осуществляется полный контроль над рынком или вообще ликвидирована рыночные отношения. И в том и в другом случае мы имеем дело с обществом тоталитарного типа, которое может существовать и при капитализме и которое таковым только и было при социализме.

Субъекты и объекты социальной защиты

Анализ проблемы социальной защиты предполагает получение ответа на следующие вопросы: Кто защищает? Кого защищает? От чего защищает? То есть выясняется, что является субъек­том социальной защиты, кто является объектом защиты, и на конец, что из себя представляют источники социальной незащищенности.

К субъектам социальной защиты следует отнести: государство, профсоюзы, союзы и ассоциации предпринимателей, раз личные общества и объединения потребителей, а также отдельные личности, именуемые правозащитниками. К объектам социальной защиты относится, во-первых, все население. В данном случае социальная защита предполагает обеспечение безопасности жизни ладей, реализацию ин­тересов потребителей, укрепление здоровья нации, создание условий для духовного развития. Во-вторых, отдельные груп­пы и слои населения, Например, социальная защита интеллигенции, военнослужащих, работников образования, здравоох­ранения и культуры и т.д. В-третьих, объектом социальной защиты являются социально-уязвимые группы населения:  многодетные семьи, инвалида, неработающие пенсионеры, безработные, а, также женщины.

Остановимся на рассмотрении роли и функций субъектов  социальной защиты.

Государство.

Оно является главным субъектом социальной защиты , выражающим общественные интересы. Равенне этой ‘проблемы является его неотъемлемой функцией. Но роль государства различна при осуществлении вышеуказанных видов социальной защиты. Если обеспечение ограниченной защиты от государ­ства требует поддержания и развития рыночного механизма, то осуществление абсолютной защиты предполагает ограниче­ние рыночных отношений, сведение их не нет. В первом слу­чае в какой-то мере государственное участие является опо­средованным. Здесь оно разрабатывает и принимает нормы социальной защиты. Например, правовые акты, регулирующие: трудовые соглашения, общественные отношения, связанные с распределением и использованием жилищного фонда; характер медицинского обслуживания и нормы пенсионного обеспечения,

Особое значение имеет установление минимального уровня заработной платы. В США минимальная почасовая ставка зарпла­ты равна 4,25 дол. и была установлена в 1991г. Вопрос выполняемости этих норм во многом зависит от механизма функционирования экономики.

В настоящее время в развитых странах социальная защита первого вида гарантирована всем. Несомненно, есть много сложных проблем, связанных с определением необходимого ми­нимального уровня обеспеченности. В частности: доданы ли те, кто находится на общественном иждивении, пользовать­ся теми же благами, т. е. иметь такой же уровень дохода .что и граждане, принимающие активное участие в полезном труде.

Государство должно помогать гражданам, попавшим в бе­ду в результате непредвиденных событий, от которых никто не может быть застрахован. Болезнь, несчастный случай и другие ситуации требуют организации социального обеспече­ния на государственном уровне. Несчастья, которых человек не в силах ни предусмотреть, ни избегать, несомненно требуют общественной нейтрализации. Не обходиться без участия государства и решение проблемы борьбы с последствиями спадов в экономической активности и сопровождающим  их ростом массовой безработицы. Это один из самых сложных вопросов человеческого общества. Россия только начинает испытывать давление этого социального пресса .

Что касается роли государства в обеспечении абсолют­ной защищенности, то оно выступает как единение собственника, законодателя и исполнителя, Обладая огромными ресурсами, государство имеет реальную возможность подчинить экономику государственным инвестициям и на этой основе расширить масштабы государственного вмешательства посредством тоталитарного планирования. Последнее означает, что граню не избавлены от тяжелой обязанности решать собственные экономические проблемы, а заодно и проблемы выбора. Выбор будут делать за них другие — государственные чиновники, аппарат, Реальным источником власти государства над своими гражданами является его контроль над производственной сферой. Государственный аппарат, управляющий экономической деятельностью, контролирует не только материальные стороны жизни. В его ведении оказывается распределение лимитированных средств, необходим для достижения любых целей граждан. На этой основе чиновник решает, какие цели достойны осуществления, а какие нет” Он же в определяет социальный статус человека и даже отдельных слоев общества и следовательно, уровень их социальной защиты.

В рыночных условиях распределение труда основано на свободном выборе гражданами своих занятий. Вознаграждению должно всегда соответствовать результату труда, достигнутому тружеником.

Рынок не может гарантировать стабильность доходов. Но такие требования всегда раздаются от тех, чьи доходы снизились в результате уменьшения — эффективности их труда

В условиях рынка государство не может гарантировать стабильность доходов. А если такие гарантии даются лишь части граждан, то они оказываются в привилегированном поло женин, причем за счет других, чья защищенность очевидно снижается. Нетрудно доказать, что создание для всех граяла гарантий стабильности их доходов возможно лишь при уничтожении рыночных отношений и свободе выбора жизненного попри ша. Россия это уже пережила. Наша действительность показала, что всеобщие гарантии рассматривались нами как цель, к которой мы все стремимся, а в действительности все пропс ходит совсем не так. Гарантии давались и сегодня еще даются по частям то одной группе граждан, то другой. В результате в тех слоях общества, которые не получили эти гарантии, постоянно растет неуверенность в завтрашнем дне. В связи с этим ценность гарантий в общественном сознании постоянно повышается, и мы желаем их получить любой ценой. Итак, с уверенностью можно заключить, чем больше мы стремя моя к абсолютной защите, воздействуя государственными рычагами на механизмы рынка, тем менее реальной оказывается наша защищенность.

Таким образом, в подходе к определению меры социальна защиты и государственного вмешательства нужны взвешенность и осторожность, поскольку последствия “социальной терапии’ могут оказаться тяжелее самой болезни. Вместе с тем необх1 Дима осмотрительность и при осуществлении мер противоположного характера, направленных на дорегулирование системы социальной работы. Для сбалансированности экономической эффективности и социального прогресса необходимо достижение согласия и сотрудничества социальных партнеров.

Профсоюзы.

Они являются важнейшим субъектом трудовых отношений. Их деятельность по защите интересов трудящихся регламентируется международными конвенциями, национальны” законами и трудовыми договорами (соглашениями) с предпринимателями. В сфере деятельности профсоюзов находится широкий круг социально-экономических проблем. Их решение оказывает существенное влияние на уровень социальной зашиты трудящихся. Это прежде всего уровень и формы оплаты труда продолжительность рабочего дня и ежегодные отпуска, медицинское страхование и социальное обеспечение и др.

Деятельность профсоюзов как регулирующего начала в социально-экономической защите трудящихся характеризуется “встроенной” в рыночный механизм социальной ориентацией, Это находит свое отражение в технологии заключения коллективных трудовых договоров, которая предполагает элемент борьбы. Именно в борьбе, в процессе “социального диалога” стороны приходят к согласию, удовлетворяющему и тех и других и способствующему как повышению уровня социальной за щиты трудящихся, так и росту доходности предпринимательской деятельности.

Коллективные договоры являются сегодня главным средством осуществления социального прогресса. Достижения трудящихся и их профсоюзов сначала фиксируются в коллективных договорах, а затем закрепляются в законодательстве.

По некоторым южным социальным показателям существуют большие различия между действующими закована и коллективными договорами. Например, продолжительность рабочей недели по закону составляет в ФРГ, Италии, Ирландии 48 часов, а по коллективным договорам соответственно 37,50-40,36-40. Другой пример: продолжительность отпуска по закону составляет в ФРГ, Нидерландах, Ирландии 3 недели, а по трудовым договорам соответственно 5, 5-6, 4-6 недель.

В тактике борьбы профсоюзов следует различать средства мирного отстаивания социально-экономических интересов трудящихся и конфронтационные методы, К мирным метолам следует отнести систему “социального диалога”: участие в парламента, местных органах власти, в процессе коллективно-договорного регулирования и в других институтах, существующих в рамках  демократической системы. К конфронтационным методам относятся забастовки. В начале 90-х годов в тактике российских  профсоюзов преобладали методы давления и шантажа — забастовки с политическими требованиями, которые наряду с другими факторами поставили экономику на грань полного развала.

Союзы предпринимателей.

Впервые возникли в Великобритании, Германии, Австрии в конце 18 — начале 19 в. и представляли собой объединения предпринимателей отдельных областей, городов, отраслей промышленности. Через свои союзы предприниматели добивались установления выгодных им таможенных пошлин, транспортных тарифов и вели совместную борьбу против рабочих. С развитию капитализма росло количество этих союзов и усиливался процесс их централизации.

Первый общенациональный союз предпринимателей — Национальная ассоциация промышленников — был создан в 1е95г. в США. В настоящее время общенациональные союзы предпринимателей созданы во Бета развитых капиталистических странах.

Интересы предпринимателей в системе общественных интересов четко обозначены — не только сохранение, но и увеличение уровня и масштаба доходности предпринимательского дела. Эти цели справедливы и достойны уважения и поддержки. Их реализация требует всестороннего учета требований профсоюзов. Поэтому предприниматели вынуждены активно участвовать в сохранении достигнутых стандартов уровня жизни трудящихся. Для этого работодатели, во-первых, участвуют в формировании различных страховых фондов. Например, во Франции они перечисляют денежные суммы в фонд социального страхо­вания здоровья, равные 13,5%, а рабочие и служащие -5.5% объема заработной платы. Во-вторых, способствуют улучшена условий труда, медицинского и бытового обслуживания непо­средственно на предприятиях. В-третьих, вводят новые, более прогрессивные формы оплаты труда и дополнительные выплаты. Традиционные тарифные разряды в последние. голы все’ лее утрачивают свое значение. Появляются такие системы оплаты груда, в соответствии с которыми заработная плата ста­вится в зависимость от эффективности производства. В ряде индустриально развитых стран наблюдается индивидуализация заработной платы. Вводятся формы оплаты, увязанные не с текущей выработкой, а с общей компетенцией работника, его потенциальными возможностями. Новейшая тенденция в этой области- соединение участия в результатах с бригадном под­ходом. В соответствии с этой системой рабочие участвуют не только в прибылях, но и в убытках. Кроме того, сочетание участия в результатах с бригадным подходом впервые ставит компенсацию труда в зависимость от эффективности производ­ства на стратегическом уровне.

Взаимодействие субъектов социальной защиты

Для экономической науки представляет интерес характер взаимодействия субъектов социальной зашиты.

Экономическая наука давно обнаружила закономерность, которая отражает объективную необходимость их взаимодействия. В этом треугольнике связей и отношении ведущая роль принадле­жит государству. Две другие стороны- профсоюзы и предпри­ниматели находятся в постоянной “оценке”, в непрекращающемся конфликте. В их борьбе следует различать два результата: негативный и позитивный. Преобладание одного из них, в частности позитивного, зависит от многих факторов, главным и которых ‘является государственное вмешательство в отношении между профсоюзами и предпринимателями с целью удержать из борьбу в созидательных рамках.

В настоящее время в развитых капиталистических странах эта борьба имеет позитивные результаты, о чем свидетельствуют  успехи в социальном прогрессе и высокие стандарты социальной  защиты трудящихся. Напротив, в России в начале 90- года” наметилась противоположная тенденция. Это объясняется тем, что профсоюзы имеют дело только с государством, которое выступает в двух лицах: как предприниматель и в своей традиционной роли. В силу этого вместо созидательной борьбы мы столкнулись с диктатом, к которому прибегают то профсоюзы, то государство. Например, организованные профсоюзами забастовки с их шантажирующим характером закончились повышением заработной платы в таких масштабах, что не хватало наличности для ее выплаты. С другой стороны, государство ответило беспрецедентным повышением цен вместо обещанной либерализации. Экономический кризис продолжает углубляться. Жизненный уровень катастрофически падает, а граждане России не могут рассчитывать на социальную защиту со стороны государства.

Источники социальной незащищенности и практика их нейтрализации

Повышение эффективности социальной защиты трудящихся предполагает анализ источников социальной незащищенности и изучение мировой практики их нейтрализации. Источники незащищенности — это факторы, которые в данный момент оказывают понижающее влияние на уровень жизни людей. Проблема социальной защищенности осложняется тем, что трудный пере­ход от тоталитарной командно-административной системы к рыночной экономике происходит в условиях глубокого, всеохватывающего кризиса. В связи с этим в России сложи­лась парадоксальная ситуация: все факторы, и тем самым превратились в источники незащищенности.

Главная причина, которая способствовала этой метамор­фозе — это сама социально-политическая система, которая внутренне содержала ошибочные установки для определения приоритетности социально-экономических интересов,

Социально-экономическая политика Российского государства в начале 9О-х годов характеризуется отсутствием ком­плексной системы социальной защиты населения, а действую­щие ее отдельные элементы работали в аварийном режиме.

Источники социальной незащищенности.

Источники можно разделить на две группы: абсолютные и относительные. К первой группе относятся те, которые при любой направленности их динамики однозначно влияют на за­щищенность трудящихся — снижают ее в той или иной мере. Они следующие: безработица, инфляция, милитаризация эконо­мики, военные конфликты, экологические проблемы.

Вторая группа включает такие источники, которые тальк’ при ухудшении их динамики становятся источниками незащищен. кости. К ним следует отнести: несправедливое распределение доходов; снижение уровня личного потребления; сокращение объема и снижение качества медицинских услуг, ухудшение социального обеспечения и социальной помощи; обострение жилищной проблемы.

Механизмы нейтрализации источников социальной незащищенности.

Экономическая мысль осознала, что невозможно раз и навсегда решить проблему социаль­ной защиты людей. В силу направленности общественного развития она возникает перед обществом снова и снова и каждый раз для ее решения необходимы нестандартные подходы. Мировая практика разработала достаточно эффективную система нейтрализации источников социальной незащищенности. Она включает: экономические, социальные, политические и правовые механизмы.

Экономический механизм включает: разработку социально- экономических программ; выплату пособий, оказание социаль­ной помощи и предоставление льгот социально уязвимым слоям населения; индексацию заработной платил представление насе­лению льготных кредитов и др.

Социальный механизм предполагает: активизацию деятельности общественных организаций (общество потребителей, ар­мии спасения, фондов милосердия); развитие отношений социа­льного партнерства.

Особое значение имеет правовой механизм. Он предусматривает: законодательное обеспечение правовой защищенности граждан; правовое воспитание населением обеспечения соблюдения законов и др.

Немаловажное значение в нейтрализации источников социальной незащищенности имеет политика. Политический механизм, создает условия для формирования единого экономического и валютного пространства; согласования социально-экономической, политики между регионами и странами; повышения общей социально-экономической стабильности.

Практика нейтрализации источников социальной незащищенности

Рассмотрим подробнее главные из перечисленных источников и сравним различные подходы их нейтрализации.

Безработица.

На основе централизованного планирования бывший СССР сумел практически ликвидировать безработицу, в результате чего этот источник незащищенности исчез. В начале 3О-х годов было провозглашено, что отсутствие без­работицы- это завоевание социализма. И это “завоевание” в условиях резкого снижения реальной оплаты труда было очень легко достигнуто. Однако сколько-нибудь продуманного эконо­мического обоснования этой в своей основе социальной уста­новки никогда не было.

Избавившись от страха потерять работу люди стали до­вольно небрежно относиться к своим обязанностям, и поэтому производительность труда и эффективность производства были очень низине.

В проблеме безработицы следует выделить два аспекта. Первый из них- рациональное использование факторов производства и повышения его эффективности. Экономике противопо­казана как полная занятость, так и чрезмерно высокая без­работица. В первом случае экономика страдает от инфляции спроса, низкой эффективности производства, применения ко­мандных методов распределения трудовых ресурсов и других крупных неприятностей. Во втором- она сталкивается с нару­шением социально-экономических прав человека. Второй аспект -социальная защита трудящихся от последствий безработицы.

Именно второй аспект является предметом нашего анализа.

В развитых капиталистических странах под безработным понимают трудоспособного человека, желающего трудиться, но не получающего возможность найти работу в соответствии со своим спросом. Безработица характеризуется двумя показате­лями. Первый из них- уровень безработицы. Он исчисляется как отношение количества зарегистрированных полностью без­работных к численности всего самодеятельного населения, выраженное в процентах. Второй- продолжительность безработи­цы.

Индустриально развитые страны давно осознали пагуб­ность безработицы для экономики и трудящихся. Так, по под­счетам Министерства торговли США, рост безработицы на 1% означает недополучение ВНП в сумме 68 млрд. дол. По другим оценкам, каждый дополнительный процент роста безработицы увеличивает расходы федерального бюджета на решение проблем связанных с безработицей на 25-30 млрд. дол.

Но кроме общественных потерь есть и сугубо личные, ко торце не мозгу? быть возмещены никакой материальной поддержкой безработного. Потеря рабочего места оборачивается в сознании человека разрушением всех традиционных ценностей, которые в первую очередь связаны с трудом (самоутверждение материальное благополучие. возможности для профессионального роста, социальный статус т.п.). Установлена четкая связь аду ростом безработицы и количеством психических заболеваний, разводов, самоубийств и др. социально опасных явлений. Особенно страдает от безработицы молодежь. Она уходит в подпольный бизнес, в ее среде растет преступность наркомания.

Осознание необходимости социально-экономической защи­ты трудящихся от негативных последствий безработицы способствовало разработке соответствующей государственной поли­тики и программ воздействия государства на рынок труда. Существуют три основные направления государственного регулирования сферы занятости: во-первых, программы по стимулированию роста занятости и увлечении) числа рабочих мест в государственном секторе; во-вторых, программы, направленные на подготовку и переподготовку рабочей силы; в-третьих, программы содействия найму рабочей силы. Например, в США на протяжении последних 15-20 лет был принят ряд законода­тельных актов, на основании которых разрабатывались крупно масштабные программы по названным направлениям.

Следует различать три вида финансовой помощи безработным: во-первых, пособия по безработице; во-вторых, помощь по безработице; в-третьих, помощь, обеспечивающая минимальный прожиточный уровень, в том числе частичное возмещение платы за квартиру и некоторые другие коммунальные услуги.

Эти выплаты являются, образно говоря, движением вниз по социальной лестнице- при окончании срока получения песо бил и отсутствии места работы человеку выделяется помощь по безработице и т.д.

Самой существенной социальной помощью потерявшим ра­боту является пособие по безработице. Оно выплачивается из специального фонда, который формируется по-разному.

В ФРГ в его создании участвуют на равных трудящиеся и предприниматели. Во Франции и Японии доля взносов предпринимателей выше — соответственно 70 и 60%, а в США, Италии и н которых других странах этот фонд создается полностью за счет средств предпринимателей, В Швеции в образовании фон да участвует и государство, которое вносит примерно 32%, предпринимателей — 63%, а трудящиеся только 5%.

Пособие по безработице выплачивается во всех капита­листических странах. Его размер составляет в среднем от 40% заработка во Франции до 60-80% в Японии. Промежуточ­ное положение занимают США и ФРГ, где его размер состав­ляет соответственно 50% и 60-80% заработка. Получателями пособия могут быть лица, зарегистрированные на бирже тру. да. Как правило, необходимы два условия, при которых мо­жет вымачиваться пособие: первое — наличие определенного трудового стажа; второе — наличие определенного страхового стажа, т.е. необходимо, чтобы претендент вносил определенное время взносы в страховой фонд.

Наиболее основательно условия выплаты пособий по безработице разработаны в ФРГ, где они весьма жесткие. Например, чтобы получить право на пособие в течение 4 месяцев, трудящийся должен иметь трудового стажа не менее 3- лет и 1 год страхового стажа. Для получения пособия по безработице на 6,8,10 и 12 месяцев во всех случаях необ­ходимы трудовой став не менее 4 лет и страховой стаж со­ответственно 1.8,24,30,36 месяцев.

Основные отличия между странами по данной проблеме касаются условий выплаты и длительности дроков получения пособия. Наиболее благоприятными для трудящихся можно считать условия получения пособия по безработице во Франции. Здесь выше сроки получения пособий, а условия более щадя­щие. Например, для того, чтобы в течение 3 месяцев полу­чать пособие по безработице, во Франции необходимо прора­ботать всего лишь 1 год и иметь страховой стая 3 месяца. Все трудящиеся, проработавшие всего лишь год и успевшие сделать взносы в фонд страхования по безработице в течение 6 месяцев, имеют во Франции возможность получать пособие по безработице в возрасте до 49 лет до 15 месяцев, а с 55 лет при тех же условиях — 21 месяц.

Обращает на себя внимание опыт Японии и Швеции. В Японии, например, не нужны никакие условия для получения пособия, но зато и сроки меньше, чем в других странах:) не менее 3 и не более 10 месяцев. Объясняется это двумя причинами: национальной традицией пожизненного найма и  традиционно невысоким уровнем безработицы, который ниже,  чем в других странах, примерно в 3 раза.

В Швеции размер пособия не увязан с размером заработной платы, а также с семейным положением безработного. Пособия выплачиваются каждому безработному в виде фиксированного дохода.

Его размер один из самых высоких в мире. По этому показателю Швеция уступает  только Японии. Продолжительность получения пособия в Швеции составляет минимум 60 недель, а максимум — 90 недель.

Помощь по безработице — это продолжение процесса со­циальной зашиты трудящегося в случае, если в течение пера да получения пособия по безработице он не смог решить воп­рос о трудоустройстве. Этот вид помощи в одних странах вы выплачивается в виде твердой ставки. Например, во Франции, она составляет от 65 до 180 франков в день на одного человека и зависит от возраста. В других странах — это доля в заработной плате ( в ФРГ- 56-58%). В США и Японии такая помощь не существует.

Сроки выплаты помощи в различных странах различны. Помощь, обеспечивающая минимальный прожиточный уровень а частичное возмещение квартплаты и некоторых других коммунальных услуг выплачивается государством трудящимся, которые могут по какой-либо причине получить пособия или помощь по безработице (или уже истекли сроки их получения), а трудо­устроиться по не зависящим от них обстоятельствам так и не смогли. Эта помощь меньше, чем уже рассмотренных два вила, но зато она выделяется без ограничения срока.

В России процесс социально-экономической защиты трудящихся от безработицы находится в зачаточном состоянии, Многие проблемы в законодательном порядке еще не решены. А те норда финансовой помощи безработным, которые были установлены, уже давно съедены галопирующей инфляцией.

Инфляция.

Данный источник незащищенности является од­ним из самых тяжелых и трудноизлечимых недугов современной экономики, Рождается эта болезнь на денежном рынке, поражал в дальнейшем весь экономический организм. Выражается инфляция в дисбалансе спроса и предложения, проявляющемся в скачкообразном и непрерывном росте цен. Но это не единственный ее признак. Она имеет место и при стабильных ценах, если они сочетаются со всеобщим хроническим дефицитом, т.е. отставанием предложения от спроса.

От инфляции страдают в первую очередь трудящиеся, то неизменный уровень катастрофически снижается. Это происходит  во-первых, посредством девальвации сбережений; во-вторых, результате снижения текущих реальных доходов; в-третьих, вследствие деформации системы налогообложения.

Инфляция приводит к уменьшению покупательной способности денежной единицы. От этого в первую очередь страдают граждане, имеющие денежные сбережения и хранящие их в виде наличных денег на банковских счетах или в форме облигаций. Каждое новое повышение цен сокращает количество товаров, которые они могут приобрести.

Защитить интересы граждан в данном случае возможно путем увеличения процента по вкладам, который должен быть несколько выше, чем темп роста цен. Этим удается уберечь сбережения от обесценения и увеличить приток вкладов, обеспеспечивая тем самым инвестиционный процесс важным источником. В этом же направлении должно действовать и государство. Поскольку оно не сумело предупредить развитие этой болезни, то необходимо обеспечить менее болезненное ее протекание. Поэтому государство должно давать гражданам возможность свободно вкладывать свои сбережения в акции и недвижимость.

Экономика нашей страны подвержена подавленной инфля­ции. В этих условиях собственники сбережений страдают не только  от роста цен, но и от физической утраты части денег . Это связано с тем, что в условиях всеобщего дефицита невозможно полное их отоваривание. Возникает парадоксальная ситуа­ция: определенную сумму денег, воплощающую результаты прошлого труда людей, не удается превратить в товары, потому что она утеряна.

Одна из защитных мер в этом случае — индексация вкла­дов. В нашей стране она была проведена в 1991г. Вклады граждан были увеличены на 40%. Выплата компенсации была намечена на 1993г. Однако этой акцией государства были защищены интересы только части граждан, тех, кому в 1991г. была разрешена целевая выплата- на приобретение предметов длительного пользования. Для остальной части граждан, которой компенсация выплачивалась в 1992г., она уже ничего не значила, так как была полностью съедена инфляцией.

Водной мерой социально-экономической защиты от инфляции является ндексация заработной платы. Повышение заработной платы в соответствии с ростом общенационального индекса розничных потребительских цен получило особенно широкое распространение во Франции, Бельгии, Люксембурге, Нидерландах, Дании, Греции, Португалии, США и Канале. В этих странах действует порядок, установленный либо правительством, либо согласованный при заключении коллективных договоров. В ФРГ, Австралии, Швеции и Японии профсоюзы предпочитают прямое коллективно-договорное регулирование заработной платы с учетом роста цен. Пересмотр индекса розничных цен имеет страновую специфику.

Так, в Бельгии и Люксембурге ставка повышается при росте индекса цен на 27%, в Греции — каждые 4 месяца, в Испании и Португалии — ежегодно с учетом предполагаемой инфляции в будущем году.

Инфляция пожирает не только сбережения. Она снижает и уровень текущих реальных доходов. Это характерно для нашей страны, в экономике которой действуют механизмы подавленной инфляции. Известно, что индексация номинальных доходов и другие известные методы защиты населения от инфляции имеют отношение лишь к денежным характеристикам благосостояния и бессильны в условиях всеобщего дефицита. Не меняется положение потребителя и в условиях открытой инфляции.

Благосостояние людей снижается и в результате возникновения эффекта инфляционного налогообложения. Этот эффект появляется только в той экономике, где существует прогрессивная система налогообложения. Государство, защищая своих граждан от инфляции осуществляет индексацию их номинальных доходов. В результате налогоплательщик получает больший доход одновременно он перемещается из одной группы налогоплательщиков в другую, с более высокой ставкой подоходного налога. По своей покупательной способности более высокий доход может оказаться меньше по той простой причине, что его с?дает теперь не только инфляция но и более высокая ставка подоходного налога.

Милитаризация экономики и военные конфликты.

Этот и источник незащищенности занимает особое место. Это связано с тем, что он, во-первых, носит глобальный характер. Каждый без исключения человек в той или иной степени испытывает негативное влияние милитаризации экономики и войн. Ежегодно из бюджета каждого из нас на эти цели отбирается в среднем 41 дол…, а в некоторых развитых странах, включая и бывший СССР эта сумма выше более чем в 10 раз. Во-вторых,, милитаризация экономики и войны угрожает самой жизни человека. Известно, что в течение последних 5 тыс.лет имело место 15 тыс. больших  и малых войн, в ходе которых погибло 4 млрд. человек.

Нейтрализация этого источника социально-экономической незащищенности людей — проблема общечеловеческая. Конец 80-х- начало 90-х годов характеризуется положительными сдвигами в этой области. Однако для России данная проблема усугубляется ее статусом правопреемницы СССР. На ее плечи легли, по существу, все проблемы содержания армии бывшего СССР, что естественно, сказывается негативным образом на благосостоянии народов России.

На повестку дня поставлен вопрос проведения конверсии как  важнейшего средства ликвидации отрицательных последствий милитаризации экономики.

Экологические проблемы.

Необходимо констатировать, что мировое сообщество оказалось не в состоянии обеспечить социально-экономический прогресс, не обостряя глобальные проблемы. Одной из наиболее сложных и острых становится экологической проблема. Следует признать, что в ее решении невозможно  достичь экологической ситуации, скажем, 17в. Однако человечество, с учетом нашей приспособляемости, вполне может улучшить ситуацию, удержать ее в определенной норме, и защитить людей от экологической катастрофы.

Несправедливое распределение доходов.

Мировая практика знает два механизма распределения доходов- .рыночный и административно-командный. Ни один из них в чистом. виде не может справедливо решить эту проблему.

Для рыночного механизма характерен один критерий распределения — любой доход, полученный в результате конкуренции на  рынке товаров, услуг, капиталов и рабочей силы считается справедливым. Однако рыночное распределение не учитывает  интересы работников фундаментальной науки, я также граждан, 

которые по своему социальному статусу выступают в данный момент только в качестве потребителей (инвалиды, дети, старики ). То, что справедливо с точки зрения законов рынка, оказывается несправедливым с общечеловеческих позиций. Процесс осознания этого факта сопровождался довольно острыми социальными конфликтами. В результате он завершился          расширением социально-экономических функций государства. В одних странах это происходило постепенно, в’ меру объективной необходимости путем реформ, тогда как в бывших социалистических странах- путем слома рыночного механизма и замены его административно- командным.

С общечеловеческих позиций можно считать справедливым такое распределение доходов, которое гарантирует реализацию неотъемлемого социально-экономического права человека- права  на повышение стандарта благосостояния, обеспечивающего ему достойное существование. Такая постановка вопроса предполагает сравнения результатов, достигнутых в странах, экономика которых функционирует на основе того или другого механизма распределения доходов.

Одним из важнейших показателей, который может служить основой межстранового сопоставления пропорций, распределения доходов и удовлетворения социально-экономических интересов различных групп и слоев населения, является удельный вес фонда заработной платы всех работников промышленности и других отраслей народного хозяйства в национальном доходе. Статистические данные свидетельствуют, что за последние 120 лет он фактически не изменился, колеблясь в пределах 60-80%, в том числе в США в 1970г. он равнялся 65%, а в 1985г.- 64%. Что касается бывшего СССР, то этот показатель составил в 1908г. 54% и в 1928г.- 51.8%, после чего снизился до 33.4% в 1950г .,32,2% — в 1960г., затем к 1985г. вырос до 36.6%.

Будучи одной из самых низких в мире, доля  заработной платы в национальном доходе в бывшем СССР соответствует низкому по мировым стандартам уровню средней реальной зарплаты Это говорит, во-первых, о несправедливом распределении национального дохода, а, во-вторых, о том, что зарплата у нас утратила свои основные экономические функции- стимулятора качественного труда и повышения его производительности.

Труд, утративший свою законную, экономически обоснованную долю в национальном доходе, наказывает производство тем,  что низводит до своего уровня качество всех остальных факторов производства.

В США заработная плата как основная форма доходов трудящихся органически встроена в рыночный механизм. Ее социальный характер объясняется тем, что ее уровень и динамика обсуждаются и фиксируются в коллективных договорах между  юридически свободными партнерами — профсоюзами и предпринимателями. Ни одна из сторон не вправе выйти за рамки рыночного механизма, проявляющегося в колебаниях деловой  коньюктуры, в государственной политике и пр. Любые попытки прибегнуть к использованию внеэкономических методов давления на партнера практически исключены. В этом смысле политическая инфраструктура американского общества не дает возможность буржуазии присваивать большую, чем это принято по историческим и социальным нормам, часть вновь созданного продукта. Об этом говорит и исключительно стабильная доля заработной платы в национальном доходе, и высокий уровень жизни трудящихся.

Что касается остальных источников незащищенности этой группы, то их появление связано с социально-экономической несостоятельностью общественных фондов потребления.

В бывшем социалистическом обществе заработная плата была оторвана от решения проблем социального обеспечения, получения образования, медицинского обслуживания и обеспечения жильем.. Все эти блага и услуги распределялись через общественные фонды потребления.

.

Распределение благ и услуг через общественные фонды потребления осуществлялись на основе принадлежности человека к тому или иному ведомству, отрасли, которая и определяла его социальный статус, а следовательно, и его доли в этих фондах. Чем важнее ведомство, тем их было больше.

Проблемы  социальной защиты военнослужащих

Переход к рынку, реформирование государственных структур, в том числе и Вооруженных Сил, обусловили необходимость усиления социально-экономической защищенности военнослужащих.

Относясь к специфической сфере занятости, военнослужащие выполняют социально-ответственные функции, возложенные да них государством и обществом и, как и все люди, нуждаются в предметах потребления, услугах, жилье, необходимых им для качественного выполнения воинского долга. Невозможность удовлетворить те или иные потребности сказывается на полноте  выполняемых обязанностей.

Сложные политические события, .перерастающие порой в вооруженные конфликты, недальновидные политические решения, способные; поставить перед военнослужащими в течение коротко периода  времени проблему- как быть? Пример этому -события  в Прибалтике, Грузии, Молдове, Армении, Азербайджане и т.п. Факты говорят о том, что военнослужащие и их семьи лишаются иногда самого необходимого для существования, не говоря уже о выполнении  воинского долга. Практика подтверждает, что они имеют определенные права де-юре, а практическая их реализация представляет сегодня спорило разрешимую проблему, обостряющуюся с резким сокращением численности Вооруженных Сил.

В свой практике, особенно в развитых странах, проблемы защищенности военнослужащих решаются путем комплексного взаимодействия всех факторов, обеспечивающих. этой категории трудовых ресурсов нормальные условия для повседневной жизнедеятельности и качественного выполнения возложенных на них специфических задач.

В настоящее время в РФ для военнослужащих права и социально-экономические  гарантии определены пакетом законов, юридически обеспечивающих средний уровень удовлетворения их потребностей. Но их практическая реализация по некоторым на направлениям будет затруднена, несмотря на то, что приняты в законодательном плане соответствующие решения. Сада следует отнести: обеспеченность жильем, трудоустройство членов семе й увольняемых военнослужащих, социально-бытовое обслуживание.

Обеспеченность жильем- это самая острая проблема в со­временных условиях в Российской Федерации. Кризисные явления в экономике, распад союзных структур, образование национальных  Вооруженных Сил привели к свертыванию жилищного строительства в целом и в Вооруженных Сил РФ в частности. Армия бесквартирных растет из года в год, насчитывая в своих рядах  многие десятки тысяч человек. Отсутствие служебной  площади в гарнизонах по причине ее общего недостатка вынуждает военнослужащих  снимать “углы” у частных лиц.

В связи с этим их семьи встают на грань полунищенского су­ществования, так как компенсация за наем жилья на практике составляет лишь незначительную долю затрат. Удовлетворить потребности в колье за счет наращивания объемов строительства в создавшейся ситуации невозможно из-за недостатка строительных материалов, техники, энергоносителей и их дорого­визны. Высокая рыночная стоимость и продолжительные сроки строительства не позволяют воспользоваться уволенным в запас военнослужащим безвозвратной ссудой на приобретение жилой площади, тая как размер их пенсий и возможных накоплений не дает возможность сделать соответствующие взносы в кооперативные организации либо строить жилье самим.

Возведение служебного жилья проблематично по той же причине. На военнослужащих и членов их семей оказывает давление и безработица. В настоящее время значительное число членов семей военнослужащих, находящихся в отдаленных гарнизонах, большинство которых имеют высокую профессиональную подготовку, подвержены вынужденной безработице. Причем она порой длится годами. Кроме того, увольняемые военнослужащие испытывают трудности о устройством на работу в силу специфики их военной деятельности. В первом случае Законом предусмотрены выплаты компенсаций или пособий со стороны государства без­заботным членам семьи. Во втором- предписывается профессиональная ориентация и соответствующая доподготовка уволенных, предоставление им условий для проживания и возможности трудоустроиться в течение определенного периода на новом, топора уже постоянном месте жительства. При отсутствии условий реализации законов соответствующей инфраструктуры данные вопросы решить будет затруднительно.

Серьезную проблему представляют, особенно для небелы и отдаленных гарнизонов, вопросы социально-бытового обеспечения. Отсутствие школ, детских садов, поликлиник, учреждений бытового обслуживания отрицательно сказывается на жизни  военнослужащих и их семей. Кроме того, это затрудняет и без того сложную жизнь подобного рода гарнизонов. Так как решение всех проблем осуществляют, как правило, сами гарнизоны то бытовые неурядицы создают немало проблем для основной деятельности военнослужащих, ухудшают моральный климат в коллективах. Создание необходимых элементарных социально-бытовых услуг в воинских гарнизонах- крайне необходимая мера, которая потребует значительных финансовых, материальных затрат и определенного времени. А это опять — таив трудно разрешимо ближайшей перспективе.

Перечисленные выше основные проблемы социальной защищенности не исключают наличия других, воздействие которых на военнослужащих в определенные периоды времени молот быть более значительным, Поэтому важно проявлять заботу о них, исходя из того, что это одна из категорий трудовых ресурсов, которая обязана выполнять свои функциональные обязанности, жертвуя, если понадобится жизнью.

Заключение

Сущность социально-экономической защищенности граждан состоит в законодательном обеспечении их экономических, политических, социальных и иных прав и интересов. Различают два вила социально-экономической защищенности: ограниченную и абсолютную. Ограничения социально-экономи­ческая защищенность — это обеспечение всем членам общест­ва гарантированного минимума уровня жизни, защиты от тяжелых физических лишений.

Абсолютная защищенность представляет собой обеспечена государством относительного благополучия какому-то лицу или категории граждан.

Субъектами социально-экономической защищенности являются; государство, профсоюзы, союзы и ассоциации предпринимате­лей, различные общества и объединения потребителей.

Источники социально-экономической незащищенности подразделяются на две группы? ‘абсолютные и относительные, К абсо­лютным источникам относятся те, которые при любой направ­ленности их динамики однозначно влияют на защищенность граждан — снижает ее. Это прежде всего безработица, инфляция, милитаризация экономики, военные конфликты, экологи­ческие проблемы.

Вторая группа включает такие источники, которые толь­ко при ухудшении их динамики становятся. источниками незащищенности. Это несправедливое распределение доходов, сан *елке уровня личного потребления, сокращение объема и снижение качества медицинских услуг, ухудшение социального обеспечения и сокращение социальной помощи, обострение жилищной проблемы.

Переход к рыночному механизму функционирования экономки обострил проблемы социально-экономической защищенности военнослужащих.

Список литературы

Кожухарь В.Г.. Социальная защищенность: проблема социальной защиты военнослужащих. М., 1996.

Лемешев С.В.. Проблемы обеспечения социальной справедливости в вооруженных силах Российской Федерации. М., 1996.

Кибакин М.В. Социальная защищенность офицеров внутренних войск и ее обеспечение в современных условиях. (социологический анализ). М., 1995.

Реферат: Международная компьютерная сеть Интернет

Содержание.

1. Введение………………………………………………………………………….3

2. Теоретическая часть:
Тема № 47. «Международная компьютерная сеть «Интернет»: назначение, особенности использования, аппаратная и программная поддержка»…………………………………………………………………………..4

3. Практическая часть:
Задание № 1. Вариант № 5…………………………………………………10
Задание № 2. Вариант № 5…………………………………………………12

4. Приложение

5. Список использованной литературы……………………………….16

Введение.
ХХ век характеризуется характеризуется глобализацией экономики, постепенным
отмиранием национальных, расовых, религиозных предрассудков. Колоссальную
роль приобретают средства связи и коммуникации, а средства массовой информации
зачастую имеют власть более реальную, чем правительства. Одним из важнейших
факторов развития становится научно-технический прогресс, а информация бывает
дороже золота. Этот век войдёт в историю и как время появления первой глобальной
информационной сети — InterNet. Это самое быстрорастущее творение рук человеческих
на нашей планете, совершенно непредсказуемое и чрезвычайно трудное для рационального
описания, но достаточно простое для реального использования. Телеведущие
50-х годов теперь узнают в нём свои предсказания будущего, а пентагоновские
«отцы-основатели в погонах» InterNet были бы в шоке, узнав в 60-х годах, что
их система управления национальной безопасностью превратится в место прогулок
для всех, начиная от хакеров и любителей бумажных змеев и кончая библиотекарями
и администраторами, и все ринутся осваивать эту информационную территорию. Полная
непредсказуемость InterNet — не просто любопытный факт, а следствие полностью
децентрализованной архитектуры, которая составляет само сердце InterNet. Эта
архитектура основана на идее сохранения непрерывности коммуникаций, даже в случае
термоядерной войны, но те технологии, что вначале защищали данные военных
от русских бомб, теперь защищают информацию от противников всяческих нововведений.
Таким образом, можно смело заявить, что хотя InterNet стала неизмеримой, что
связано, например, с огромным числом обслуживаемых пользователей, она всё ещё
находится в младенческом возрасте. 2. Теоретическая часть. Тема № 47. «Международная
компьютерная сеть «Интернет»: назначение, особенности использования, аппаратная
и программная поддержка» InterNet — общемировая компьютерная сеть, она
представляет собой совокупность множества локальных сетей и связывает между собой
миллионы компьютеров. Прообразом её была сеть APRAnet, которая была создана
по заказу Министерства Обороны США для взаимодействия между собой компьютеров этого
ведомства в конце 60-х годов. Общие принципы организации этой сети оказались
настолько удачными, что на их основе стали создавать собственные локальные сети
многие правительственные и научные организации. Эти сети стали объединяться
между собой, образуя единую компьютерную сеть с общим адресным пространством,
аналогично тому, как все телефонные станции одного города поддерживают единую систему
телефонных номеров. Эта совокупность сетей и стала называться InterNet. До
середины 90-х годов InterNet использовалась в основном для пересылки электронной
почты — сообщений (писем и файлов) от одного пользователя сети другому. Использовались
и другие возможности сети, основанные на электронной почте: телеконференции
— обмен мнениями с помощью электронных писем по поводу тех или иных тем,
серверы новостей — рассылка новостей по тем или иным темам в виде электронных
писем, файловые серверы ( или FTP — серверы) — хранилища файлов, которые любой
пользователь InterNet может получить в виде электронного письма, направив специально
подготовленный запрос на FTP — сервер. Для облегчения поиска данных в
InterNet были организованы специальные службы поиска — компьютеры, которые позволяют
найти нужный документ (по ключевым словам и другим характеристикам документа)
на включённых в InterNet FTP — серверах. Однако использовать перечисленные
возможности InterNet было достаточно сложно, поэтому до 1993-94 гг. InterNet использовалась
в основном в научной (прежде всего в университетской) среде. Научные
учреждения и учебные заведения использовали InterNet только для коммуникационных
приложений, осуществляющих передачу данных, таких, как пересылка файлов (ftp),
электронная почта, эмуляция терминала (telnet) и сетевые службы новостей.
Число пользователей было невелико, и доступное адресное пространство, обеспечиваемое
32-разрядными адресами IP, казалось столь необъятным, что никто не задумывался
о грядущих проблемах. Пользователи терминалов подключались к хост — системам
или персональным компьютерам и не имели дела с видео- и аудиоинформацией.
В 1993-94 гг. ситуация в сети InterNet в корне переменилась. Развитие и усовершенствование
персональных компьютеров и рабочих станций привели к тому, что пользователи
стали обмениваться через InterNet графикой, видеоаудиоинформацией и текстами.
Между тем первые коммуникационные протоколы InterNet не поддерживали ни
групповую адресацию, ни передачу данных в реальном времени. Эволюция инструментальных
средств в направлении поддержки удобного оперативного доступа к данным
мультимедиа через InterNet привела к изобретению технологии World Wide Web. Появление
и широкое внедрение в InterNet этой новой службы (или подсистемы) — сокращённо
её называют WWW или Web World Wide Web, в буквальном переводе — “всемирная
паутина“. WWW — это содержащаяся в InterNet всемирная распределённая база гипертекстовых
документов. Каждый компьютер, имеющий постоянное (то есть не коммутируемое)
подключение в InterNet, можно использовать в качестве Web — сервера
и поместить на него документы, которые необходимо сделать общедоступными. Для просмотра
содержимого любого сервера WWW пользователь сети должен иметь программу
просмотра WWW — Web-броузер. Подсоединившись к InterNet, пользователь должен
ввести лишь имя Web — сервера, и содержимое последнего появится на экране. При
подключении к Web — серверу на экран выводится картинка (Web — страница), структура
которой похожа на экран встроенного справочника Windows — программы. На Web
— странице могут находиться надписи, тексты, рисунки, другие объекты. Как и в
справочнике Windows — программы, щёлкнув мышью любое выделенное (обычно подчёркнутое)
слово (ссылку), пользователь имеет возможность перейти к Web — странице,
соответствующей этому слову (ссылке). Однако, в отличие от встроенных справочников
программ, выведенная по ссылке Web — страница может находиться на любом другом
Web — сервере (то есть может быть передана пользователю уже другим Web —
сервером). Щёлкая по различным ссылкам, пользователь сети InterNet в поисках интересующей
его информации можетза несколько минут “проскакать” по Web — серверам
в десятке разных стран. С внедрением Web InterNet стала привлекательной для широкого
круга пользователей Простота использования WWW привела к тому, что в InterNet
стал подключаться самый массовый пользователь, разного возраста, профессий,
национальностей… Сеть InterNet стала интересна и полезна всем, а во многих
случаях — и жизненно необходима. Количество пользователей сети InterNet стало
лавинообразно увеличиваться (в несколько раз в год). На серверах WWW стала размещаться
самая разнообразная информация — сведения о фирмах, реклама товаров, советы
по эксплуатации и техническая документация на товары и т. д. Политические
партии и общественные организации публикуют в Web материалы о своей деятельности,
программы, политические воззвания и т. д. На WWW — серверах университетов размещаются
научные труды их сотрудников, сведения о приёме и выпуске студентов,
учебные планы и методические пособия и т. д. Правительственные учреждения размещают
в Web информацию о своей деятельности. Многие средства массовой информации
выходят как в печатном, так и в электронном виде (как WWW — документы). Имеется
также огромный объём информации по финансам, бизнесу, промышленности, спорту,
культуре, развлечениям, хобби и т. д., и т. п. К сожалению, линии связи и другие
технические средства не успевают за бурным ростом нагрузок, вызванных миллионами
пользователей InterNet. Поэтому иногда на некоторые Web — серверы бывает
трудно попасть, а дожидаться перекачки страниц с рисунками приходится по 5 — 10
минут, а то и больше. Если ситуация не изменится к лучшему, это может сказаться
на росте популярности InterNet. Каждый компьютер в сети должен иметь специальное
аппаратное обеспечение, или, попросту, «железо», позволяющее ему разговаривать
с сетью. В некоторых случаях, «железо» встраивается в компьютер в процессе
сборки, но для большинства компьютеров требуется его дополнительная установка.
Полноценное использование возможностей InterNet возможно при наличии определённого
программного обеспечения. Из программ просмотра WWW наиболее широко используются
Netscape Navigator фирмы Netscape Communications и Internet Explorer фирмы
Microsoft. Они очень удобны в пользовании и обеспечивают просмотр почти всех
видов информации, доступных в WWW. Программа Netscape Navigator стала первым высококачественным
Web — броузером, распространявшемся практически бесплатно, поэтому
она захватила более 3/4 рынка Web — броузеров. Это стало предметом серьёзного
беспокойства фирмы Microsoft, которая почуяла угрозу потери лидерства в области
производства программного обеспечения. Поэтому фирма Microsoft значительно
улучшила свой Web — броузер Internet Explorer, включила его в последние версии
Windous, а также создала превосходную программу Web — сервера Internet Information
Server, и включила его в Windous NT. Это, а также значительные маркетинговые
усилия фирмы Microsoft, привели к тому, что программы Netscape Navigator и Internet
Explorer практически сравнялись по популярности. Специально для коммерческих
приложений в Web — броузеры были встроены средства обмена зашифрованными
сообщениями. Они позволяют пересылать финансовую информацию (например, номера кредитных
карточек) по InterNet , что даёт возможность совершать покупки, заказывать
авиабилеты, использовать платные услуги и т. д. Сейчас множество магазинов
имеет свои Web — страницы, где покупатель может просмотреть наименования предлагаемых
товаров, их цены, увидеть изображения этих товаров, составить заказ и тут
же оплатить его по кредитной карточке. Существуют даже фирмы, предлагающие сотни
тысяч товаров по ценам, значительно меньшим, чем в розничной продаже. Правда,
серьёзные финансовые операции через сеть InterNet пока что не проводят, поскольку
защита информации тут пока что невелика, но для мелких покупок использовать
InterNet очень удобно. А крупную, дорогостоящую покупку можно выбрать по InterNet,
а оплатить обычным способом. В 1997 году, например, в рождественскую неделю
прибыль компаний, занимающихся электронной коммерцией, от предновогодней реализации
товаров составила около 1 млрд. долларов, что соответствует сумме сделок
за весь предыдущий год. InterNet — коммерция завоёвывает новых покупателей
благодаря огромному наплыву инвесторов, вкладывающих в Web крупные средства. Кроме
того, общество в целом тоже постепенно привыкает иметь дело с InterNet, а электронные
магазины стараются привлечь потребителя и побороть его нерешительность
самыми, без преувеличения, изысканными способами. И хотя многие пользователи
отказываются от интерактивных покупок, ссылаясь на недостаточный уровень защиты,
недавний опрос, проведённый компанией Strategis Group, показал, что при оплате
90 % подобных транзакций между компаниями и потребителями используются кредитные
карты. В будущем электронную коммерцию ожидает колоссальное развитие. В 1998
году прибыль немецкой авиакомпании Lufthansa от коммерции в InterNet составила
около 40 млн. DM. А куда более удачливый коммерсант — торгующая практически
всем фирма Otto ещё в 1997 получила от электронной торговли 420 млн. DM. Согласно
отчёту торговой группы Business Software Alliance, оборот этой формы торговли
(транзакций и покупок) через InterNet достигнет к 2000 году 170 млрд. долларов,
а 8,2 % экономики США будет работать через Сеть. Председатель комиссии по торговле
Правительства США Роберт Питофски заявил, что объём электронной коммерции
вырастет с 2,6 млрд. долларов в 1996 году до 220 млрд. долларов в 2001 году.
Покупки в InterNet привлекательны своей оперативностью и простотой. Для каждой
покупки разработана система пунктов, обещающих вознаграждение наиболее частым покупателям.
Постоянно актуализируются лотереи. Есть клубы, где покупатели могут
«посудачить» о чём угодно, обменяться электронными адресами. У InterNet громадные
перспективы. Помимо информационных, коммуникационных услуг, электронной коммерции
можно отметить огромные возможности, открывающиеся при подключении к сети
InterNet разнообразной техники — речь идёт о значительном количестве устройств,
начиная от холодильников и заканчивая электрическими лампочками и игрушками.
По прогнозам лаборатории Media Lab Массачусетсского технологического института
к 2000 году через InterNet будет совершено транзакций на сумму более 1 трлн. долларов,
а доступ к сети будет иметь миллиард жителей нашей планеты. Однако это
просто ничтожная цифра по сравнению с количеством «неодушевлённых пользователей»
InterNet, т. е. подключённой к сети техники. По прогнозам, InterNet превратится
со временем в гигантское сообщество сетевых устройств. Эти устройства, поддерживающие
так называемый InterNet Protokol (IP), могут быть самыми разнообразными
— кондиционерами, электроприборами, программными объектами, автомобилями, смарт-картами
и даже светофорами. «Сетевой разум» зданий может способствовать снижению
затрат на энергию. К значительной экономии привели бы и подсоединённые к
InterNet холодильники и кондиционеры, способные к саморегулированию в зависимости
от температуры в помещении. Так, например, компания San значительно сократила
расход электроэнергии путём установки системы, которая постепенно уменьшает
искусственный свет с повышением яркости естественных источников освещения. Захватывающее
развитие, по мнению экспертов, ожидает электронную почту. По сведениям
международной компании Lucent Technologies, число передаваемых за один день сообщений
достигнет в 2001 году 500 млн., а в 2005 — м — 1 млрд. Количество пользователей
возрастёт соответственно до 125 и 200 млн. Европейский рынок онлайновой
рекламы в 1998 году составил порядка 102 млн. DM и, по прогнозам, он утроится
до конца 1999 года. Дальнейшее удвоение (до 662 млн. DM) ожидается в 2000 году.
Сегодня всё больше компаний занимаются разработкой порталов в InterNet. Портал
— это Web — узел, предоставляющий персонализированную начальную начальную страницу,
бесплатные услуги E-mail, новостной и развлекательной контенты и т. п.
Такой сайт является точкой входа пользователей в Web и привлекает к себе большое
их число. Поэтому содержать его оказывается крайне выгодным — ведь приток рекламы
огромен ввиду высокой посещаемости узла. Для получения доступа к InterNet
можно заключить договор с одной из множества организаций — владельцев сетей, входящих
в InterNet (так называемыми первичными провайдерами), либо их дилеров.
В нашей стране первичными провайдерами являются RelCom, Demos+, Совам Телепорт
(он же Россия-Онлайн), Гласнет и др. Другой вариант — использовать услуги вторичных
провайдеров, то есть фирм, арендующих каналы доступа к первичным провайдерам
и продающие услуги доступа к InterNet в розницу. Услуги вторичных провайдеров
могут стоить значительно дешевле, но качество их может быть заметно хуже. Это
не удивительно — иногда пропускная способность канала доступа к InterNet у вторичных
провайдеров не намного выше, чем скорость одного приличного модема пользователя. Распространены
два вида доступа к InterNet. В самом дешёвом варианте —
так называемом оффлайновом, или UUCP — доступе -пользователь ограничивается доступом
к электронной почте (E-mail), а также основанных на ней услугах (участие
в телеконференциях, получение новостей и т. д.). При этом виде доступа пользователь
лишь подготавливает отправляемые электронные письма для программы доступа
к узлу сети. Эта программа соединяется по модему с узлом провайдера, передаёт
ему подготовленные пользователем письма, получает письма, адресованные пользователю,
после чего сразу же отсоединяется от узла сети (“вешает трубку”). Другой
вариант доступа к InterNet — более дорогой диалоговый (онлайновый или dial-up IP)
вариант. При нём пользователь может работать с WWW, общаться — путём набора
сообщений на клавиатуре — с другими пользователями и т. д. Разработанные для WWW
технологии организации данных и доступа к ним оказались весьма удобными и эффективными,
они были усвоены весьма широким кругом пользователей. Поэтому естественным
шагом было внедрение этих же технологий во внутрикорпоративные сети, даже
если эти сети не имеют никаких контактов с InterNet. Например, если общедоступные
сведения о фирме хранятся на Web — сервере, то логично и внутрифирменную информацию
хранить на Web — сервере, доступном только для сотрудников фирмы. Тогда
просмотр и той, и другой информации может осуществляться с помощью одной и той
же программы — Web — броузера, что снижает затраты на обучение сотрудников,
уменьшает эксплуатационные расходы и т. д. Внутрикорпоративные сети, в которых
используются технологии WWW, называются сетями IntraNet. На самом деле большая
часть Web — серверов сейчас приобретается именно для использования во внутрикорпоративных
сетях IntraNet. Сети IntraNet могут сообщаться с InterNet, и часто это
бывает очень удобно. Например, при этом сотрудник фирмы может из любого места
на планете получить доступ к внутрифирменным данным, а пользователь внутрикорпоративной
сети — получить нужную ему информацию из InterNet. Кроме того, иногда
InterNet используется как транспорт (связующее звено) между отдельными частями
внутрикорпоративной сети. Но всё это создаёт большие проблемы безопасности внутрикорпоративной
сети, то есть защищённости хранящихся в ней и передаваемых в
неё и из неё данных. Для обеспечения этой безопасности используются специальные
программы или программно-аппаратные комплексы — брандмауэры. При надлежащей настройке
брандмауэр может использоваться и для предотвращения посещения нежелательных
мест в InterNet (например, чтобы сотрудники работали, а не разглядывали фривольные
картинки). Сеть InterNet является не только продуктом интеллектуальной
деятельности человека, но и средством её стимулирования. InterNet позволяет на
пороге ХХI века сделать огромный шаг к консолидации всего человечества, она является
одним из достаточно весомых факторов глобализации мировой экономики и имеет
громадные перспективы развития. Задание № 1. Вариант № 5.Вычислить размер
часового выпуска изделий в январе, если известно, что рационализация производства
дала возможность увеличить часовой выпуск изделий в феврале на 1,2 % по сравнению
с январём, в марте — на 1,4 % по сравнению февралём, при этом часовой выпуск
изделий был доведён в марте до 580 штук.Выбрав на рабочем столе Windous значок
Microsoft Excel, щёлкнули на нём дважды левой кнопкой мыши, открыв окно табличного
редактора Excel 7.Установили курсор мыши на А1 и щелчком выделили ячейку.
Переключением Ctrl + Shift установили русский алфавит. Набрали в одну строку
название таблицы: «Часовой выпуск изделий в первом квартале», Enter.Выделили 5
ячеек, занятых заголовками граф: нажав кнопку мыши на первой ячейке и удерживая
её, протянули мышь по первым пяти ячейкам.Последовательно нажали: Формат, Ячейка,
Выравнивание.В окне Выравнивание по горизонтали выбрали По центру.В окне Выравнивание
по вертикали выбрали По верхнему краю. Установили флажок Переносить
по словам, ОК.Установив курсор на необходимой границе столбцов, нажали кнопку
и, удерживая её, выбрали необходимую ширину столбцов.Ввели данные в таблицу «Часовой
выпуск изделий в первом квартале»: поместив курсор в необходимую ячейку и
щёлкнув кнопкой, набрали текстовые и цифровые данные, Enter.Редактирование введённых
данных осуществляли в Строке формул. При вводе данных использовали кнопки
Копировать в буфер, Удалить в буфер и Вставить из буфера панели инструментов
Стандартная.Числовые данные столбца D — Часовой выпуск, % к предыдущему месяцу
— получили, выполнив следующие арифметические действия: установили курсор мыши
на ячейку D4, нажали клавишу = (признак формулы), установили курсор на ячейку D3
(Часовой выпуск в январе — 100 %), щёлкнули кнопкой мыши; нажали клавишу арифметического
действия +, установили курсор мыши на ячейку С4 (Увеличение часового
выпуска в феврале, 1,2 % к предыдущему месяцу — январю), щёлкнули Enter. Чтобы
получить по аналогии значение в ячейке D5 (Часовой выпуск в марте, % к предыдущему
месяцу — февралю), установили курсор на ячейку D4, выделили её щелчком мыши
и, дождавшись превращения курсора в черный крест, протянули рамку выделения
ячейки за нижний правый угол на ячейку D5. Значение ячейки получено автоматически.Аналогичным
образом получили значение ячейки Е4 — Часовой выпуск в феврале,
штук. Для этого воспользовались формулой =Е5/D5*D4 , полученный результат сократили
до целого значения, воспользовавшись кнопкой Уменьшить разрядность панели
инструментов Стандартная. Автоматически получили значение ячейки Е3, растянув рамку
выделения ячейки Е4 за нижний правый угол на ячейку Е3. Выделив ячейки Е3,
Е4, Е5, нажали кнопку Автосуммирования и получили результат часового выпуска за
квартал =СУММ(Е3:Е5). Выделили полученную таблицу и выбрали команду Правка /
Копировать, перешли в приложение WORD, в котором создается данная курсовая работа,
открыли её и с помощью команды Правка / Вставить скопировали данные таблицы
«Часовой выпуск изделий в первом квартале» из базы данных Access в документ WORD.
Полученный результат: Часовой выпуск изделий в первом квартале
№№ п/п
Отчётный
месяц
Увеличение часового выпуска, % к предыдущему месяцу
Часовой выпуск, %
к предыдущему месяцу
Часовой выпуск, штук
1
январь
—
100
565
2
февраль
1,2
101,2
572
3
март
1,4
102,6
580

Всего
за квартал

1717
Задание № 2. Вариант № 5.
Автоматизация контроля за ходом выполнения графика работ. Выдача информации о незавершённых
к настоящему моменту работах, предупреждение по работам, срок исполнения
которых наступил.На основании сведений о ходе выполнения запланированных
работ необходимо создать базу данных, содержащую обобщённые сведения о ходе выполнения
графика работ.Структура записи базы данных следующая:Назначение поля
Имя
поля
Тип
Размер поля
Наименование работы по плануОтветственный исполнительДата
начала по плануДата завершения по плануДата начала по фактуДата завершения по
факту
NAMEOTVDNPDZPDNFDZF
CCDDDD
40 30 8 8 8 8
Отставание в днях (или опережение
в днях) D N 2(+/-) от планаСправка о незавершённых работах на начало (дату)Наименование
работы
Срок завершения по плану
Количество оставшихся дней

1
2
3

Справка о работах, срок исполнения которых наступил.Наименование работы
Ответственный
исполнитель
Количество просроченных дней
1
2
3

Для создания
базы данных запустим программу Access из рабочего стола Windows 95, выделив
значок программы и дважды щёлкнув мышью. В окне Microsoft Access выбрали параметр
Новая база данных, нажали ОК. В открывшемся окне «Файл новой базы данных»
в поле Имя файла ввели имя создаваемой базы данных — «График». Нажали кнопку Создать.
На экране открылось окно базы данных, состоящее из шести пустых вкладок.
Выбрав вкладку Таблицы в окне «Новая база данных». Нажали кнопку Создать. В окне
«Новая таблица» выбрали режим конструктора и нажали кнопку ОК. В каждой строке
верхней половины окна конструктора таблицы ввели имя поля, тип хранимых данных
(с помощью кнопки раскрытия списка в столбце Тип данных) — в соответствии со
структурой записи базы данных, предусмотренной условием задачи. В нижней половине
каждого окна для каждого поля указали его свойства, предварительно щёлкнув
кнопкой мыши на имени поля. Перемещение курсора из нижней половины окна в верхнюю
и обратно производили с помощью клавиши F6. Выделили ключевое поле — NAME (наименование
работ по плану) с помощью команды Правка / Ключевое Поле. Сохранили
структуру таблицы командой Файл / Сохранить, и ввели имя таблицы: График работ.
Переключились в режим таблицы командой Вид / Режим таблицы. Ввели данные в таблицу,
редактирование производили выделяя данные и используя операции копирования,
перемещения и удаления данных (команды Правка / Копировать, Правка / Вырезать,
Правка / Вставить, Правка / Удалить запись.) Вывели на печать полученную таблицу. Для
выполнения задания — справки о незавершённых работах на 18 марта 1999
года произвели фильтрацию. Выбрав команду Записи / Фильтр / Расширенный фильтр,
дважды щёлкнули по имени выбираемого поля DZF в верхнем списке открывшегося
окна расширенного фильтра. В строке Сортировка по полю DZF щёлкнули мышью и выбрали
порядок сортировки: по возрастанию. В строке Условие отбора по полю DZF впечатали
>18.03.99 Выбрали команду Фильтр / Применить фильтр. На экране появилась
таблица с записями, отвечающими условиям отбора. Вывели её на печать. Аналогично
получили таблицу содержащую данные о работах, срок исполнения которых наступил
и вывели её на печать. Перенеся с помощью буфера обмена полученные при использовании
фильтра данные в Word и отредактировав их в режиме таблицы, получаем
следующие справки: 4. Приложение. График выполнения строительных работ. Наименование
работ,NAME
Ответственный исполнитель, OTV
Дата начала работ по плану, DNP
Дата
завершения работ по плану, DZP
Дата начала работ по факту,DNF
Дата завершения
работ по факту, DZF
Отставание (опережение) в днях,(?) от плана,D
Подготовка
помещений к проведению ремонт
Черномырдин
01.02.99
03.02.99
01.02.99
03.02.99
0
Замена
электропроводки
Чубайс
10.02.99
13.02.99
09.02.99
12.02.99
-1
Заливка
полов
Ельцин
13.02.99
15.02.99
25.02.99
27.02.99
12
Штукатурные работы
Ельцин
15.02.99
20.02.99
28.02.99
04.03.99
12
Сантехнические
работы
Жириновский
04.02.99
21.02.99
13.02.99
25.02.99
4
Работа
каменщиков
Ельцин
04.02.99
21.02.99
04.02.99
18.02.99
-3
Малярные
работы
Ельцин
21.02.99
04.03.99
05.03.99
08.03.99
4
Монтаж
подвесного потолка
Явлинский
05.03.99
12.03.99
09.03.99
12.03.99
0
Монтаж
линий связи
Лебедь
23.03.99
25.03.99
21.03.99
24.03.99
-1
Монтаж линий компьютерной
сети
Черномырдин
23.03.99
27.03.99
25.03.99
28.03.99
1
Озеленение помещений
Лебедь
28.03.99
29.03.99
29.03.99
30.03.99
1
Отлов
ежиков для живого уголка
Лебедь
28.03.99
31.03.99
30.03.99
31.03.99
0
Отделочные
работы
Явлинский
21.03.99
31.03.99
05.03.99
20.03.99
-11
Праздничный
фуршет
Жириновский
23.03.99
01.04.99
01.04.99
08.04.99
7
Ликвидация
последствий фуршета
Черномырдин
02.04.99
05.04.99
09.04.99
16.04.99
11

Справка о незавершённых работах на 18 марта 1999
года. Наименование работы
Срок завершения работ по плану
Количество оставшихся
дней
1
2
3
Отделочные работы
31.03.99
13
Монтаж линий связи
25.03.99
7
Монтаж линий
компьютерной сети
27.03.99
9
Озеленение помещений
29.03.99
11
Отлов ежиков
для живого уголка
31.03.99
13
Праздничный фуршет
01.04.99
14
Ликвидация последствий
фуршета
05.04.99
18
Справка о работах, срок исполнения которых наступил.
Наименование работы
Ответственный исполнитель
Количество просроченных дней
1
2
3
Подготовка
помещений к проведению ремонт
Черномырдин
0
Замена электропроводки
Чубайс
-1
Заливка
полов
Ельцин
12
Штукатурные работы
Ельцин
12
Сантехнические
работы
Жириновский
4
Работа каменщиков
Ельцин
-3
Малярные работы
Ельцин
4
Монтаж
подвесного потолка
Явлинский
0
Список использованной литературы. 1. Фигурнов
В. Э. «IBM PC для пользователей, краткий курс», Москва, «Инфра-М», 1998 2. «Информатика»,
Методическое пособие, Москва, «Экономическое образование», 1998 3.
Computer Weekly, № 14, 19984. PC Week, 1997 — №37; 1998 — №№ 9, 19, 22, 24, 25.5.
Пауль Хоффман под ред. Дж. Р. Левина «INTERNET», Киев, «Диалектика», 19959

Шпаргалка: Шины данных

Шины адреса и данных

Системные и локальные шины

Основной обязанностью системной шины является передача информации между базовым микропроцессором и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется также адресация устройств и происходит обмен специальными служебными сигналами. Таким образом, упрощенно системную шину можно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление). Передачей информации по шине управляет одно из подключенных к ней устройств или специально выделенный для этого узел, называемый арбитром шины.

Системная шина IBM PC и IBM PC/XT была предназначена Для одновременной передачи только 8 бит информации, так как используемый в компьютерах микропроцессор 18088 имел 8 линий данных. Кроме того, системная шина включала 20 адресных линий, которые ограничивали адресное пространство пределом в 1 Мбайт. Для работы с внешними устройствами в этой шине были предусмотрены также 4 линии аппаратных прерываний (IRQ) и 4 линии для требования внешними устройствами прямого доступа в память (DMA, Direct Memory Access). Для подключения плат расширения использовались специальные 62-контактные Разъемы. Заметим, что системная шина и микропроцессор синхронизировались от одного тактового генератора с частотой 4,77 МГц. Таким образом, теоретически скорость передачи данных могла достигать более 4,5 Мбайта/с.

Шина ISA

В компьютерах PC/AT, использующих микропроцессор i80286, впервые стала применяться новая системная шина ISA (Industry Standard Architecture), полностью реализующая возможности упомянутого микропроцессора. Она отличалась наличием дополнительного 36-контактного разъема для соответствующих плат расширения. За счет этого количество адресных линий было увеличено на четыре, а данных — на восемь. Теперь можно было передавать параллельно уже 16 разрядов данных, а благодаря 24 адресным линиям напрямую обращаться к 16 Мбайтам системной памяти. Количество линий аппаратных прерываний в этой шине было увеличено с 7 до 15, а каналов DMA — с 4 до 7. Надо отметить, что новая системная шина ISA полностью включала в себя возможности старой 8-разрядной шины, то есть все устройства, используемые в PC/XT, могли без проблем применяться и в PC/AT 286. Системные платы с шиной ISA уже допускали возможность синхронизации работы самой шины и микропроцессора разными тактовыми частотами, что позволяло устройствам, выполненным на платах расширения, работать медленнее, чем базовый микропроцессор. Это стало особенно актуальным, когда тактовая частота процессоров превысила 10—12 МГц. Теперь системная шина ISA стала работать асинхронно с процессором на частоте 8 МГц. Таким образом, максимальная скорость передачи теоретически может достигать 16 Мбайт/с.

Шина EISA

С появлением новых микропроцессоров, таких, как i80386 и i486, стало очевидно, что одним из вполне преодолимых препятствий на пути повышения производительности компьютеров с этими микропроцессорами является системная шина ISA. Дело в том, что возможности этой шины для построения высокопроизводительных систем следующего поколения были практически исчерпаны. Новая системная шина должна была обеспечить наибольший возможный объем адресуемой памяти, 32-разрядную передачу данных, в том числе и в режиме DMA, улучшенную систему прерываний и арбитраж DMA, автоматическую конфигурацию системы и плат расширения. Такой шиной для IBM PC-совместимых компьютеров стала EISA (Extended Industry Standard Architecture). Заметим, что системные платы с шиной EISA первоначально были ориентированы на вполне конкретную область применения новой архитектуры, а именно на компьютеры, оснащенные высокоскоростными подсистемами внешней памяти на жестких магнитных дисках с буферной кэш-памятью. Такие компьютеры до сих пор используются в основном в качестве мощных файл-серверов или рабочих станций.

В EISA-разъем на системной плате компьютера помимо, разумеется, специальных EISA-плат может вставляться либо 8-, либо 16-разрядная плата расширения, предназначенная для обыкновенной PC/AT с шиной ISA. Это обеспечивается простым, но поистине гениальным конструктивным решением. EISA-разъемы имеют два ряда контактов, один из которых (верхний) использует сигналы шины ISA, а второй (нижний) — соответственно EISA. Контакты в соединителях EISA расположены так, что рядом с каждым сигнальным контактом находится контакт «Земля». Благодаря этому сводится к минимуму вероятность генерации электромагнитных помех, а также уменьшается восприимчивость к таким помехам.

Шина EISA позволяет адресовать 4-Гбайтное адресное пространство, доступное микропроцессорам 180386/486. Однако доступ к этому пространству могут иметь не только центральный процессор, но и платы управляющих устройств типа bus master — главного абонента (то есть устройства, способные управлять передачей данных по шине), а также устройства, имеющие возможность организовать режим DMA. Стандарт EISA поддерживает многопроцессорную архитектуру для «интеллектуальных» устройств (плат), оснащенных собственными микропроцессорами. Поэтому данные, например, от контроллеров жестких дисков, графических контроллеров и контроллеров сети могут обрабатываться независимо, не загружая при этом основной процессор. Теоретически максимальная скорость передачи по шине

EISA в так называемом пакетном режиме (burst mode) может достигать 33 Мбайт/с. В обычном (стандартном) режиме она не превосходит, разумеется, известных значений для ISA.

На шине EISA предусматривается метод централизованного Управления, организованный через специальное устройство — системный арбитр. Таким образом поддерживается использовало ведущих устройств на шине, однако возможно также предоставление шины запрашивающим устройствам по циклическому принципу.

Как и для шины ISA, в системе EISA имеется 7 каналов DMA. выполнение DMA-функций полностью совместимо с аналогичными операциями на ISA-шине, хотя они могут происходить и несколько быстрее. Контроллеры DMA имеют возможность поддерживать 8-, 16- и 32-разрядные режимы передачи данных. В общем случае возможно выполнение одного из четырех циклов обмена между устройством DMA и памятью системы. Это ISA-совместимые циклы, использующие для передачи данных 8 тактов шины; циклы типа А, исполняемые за б тактов шины; циклы типа В, выполняемые за 4 такта шины, и циклы типа С (или burst DMA), в которых передача данных происходит за один такт шины. Типы циклов А, В и С поддерживаются 8-, 16- и 32-разрядными устройствами, причем возможно автоматическое изменение размера (ширины) данных при передаче в не соответствующую размеру память. Большинство ISA-совместимых устройств, использующих DMA, могут работать почти в 2 раза быстрее, если они будут запрограммированы на применение циклов А или В, а не стандартных (и сравнительно медленных) ISA-циклов. Такая производительность достигается только путем улучшения арбитража шины, а не в ущерб совместимости с ISA.

Приоритеты DMA в системе могут быть либо «вращающимися» (переменными), либо жестко установленными. Линии прерывания шины ISA, по которым запросы прерывания передаются в виде перепадов уровней напряжения (фронтов сигналов), сильно подвержены импульсным помехам. Поэтому в дополнение к привычным сигналам прерываний на шине ISA, активным только по своему фронту, в системе EISA предусмотрены также сигналы прерываний, активные по уровню. Причем для каждого прерывания выбор той или иной схемы активности может быть запрограммирован заранее. Собственно прерывания, активные по фронту, сохранены в EISA только для совместимости со «старыми» адаптерами ISA, обслуживание запросов на прерывание которых производит схема, чувствительная к фронту сигнала. Понятно, что прерывания, активные по уровню, менее подвержены шумам и помехам, нежели обычные. К тому же (теоретически) по одной и той же физической линии можно передавать бесконечно большое число уровней прерывания. Таким образом, одна линия прерывания может использоваться для нескольких запросов.

Для компьютеров с шиной EISA предусмотрено автоматическое конфигурирование системы. Каждый изготовитель плат расширения для компьютеров с шиной EISA поставляет вместе этими платами и специальные файлы конфигурации. Информация из этих файлов используется на этапе подготовки системы работе, которая заключается в разделении ресурсов компьютера между отдельными платами. Для «старых» плат адаптеров пользователь должен сам подобрать правильное положение DIP-перекдючателей (рис. 25) и перемычек, однако сервисная программа на EISA-компьютерах позволяет отображать установленные положения соответствующих переключателей на экране монитора и дает некоторые рекомендации по правильной их установке. Помимо этого в архитектуре EISA предусматривается выделение определенных групп адресов ввода-вывода для конкретных слотов шины — каждому разъему расширения отводится адресный диапазон 4 Кбайта, что также позволяет избежать конфликтов между отдельными платами EISA.

Заметим, что компьютеры, использующие системные платы с шиной EISA, достаточно дорогие. К тому же шина по-прежнему тактируется частотой около 8—10 МГц, а скорость передачи увеличивается в основном благодаря увеличению разрядности шины данных.

Локальные шины

Разработчики компьютеров, системные платы которых основывались на микропроцессорах 180386/486, стали использовать раздельные шины для памяти и устройств ввода-вывода, что позволило максимально задействовать возможности оперативной памяти, так как именно в данном случае память может работать с наивысшей для нее скоростью. Тем не менее при таком подходе вся система не может обеспечить достаточной производительности, так как устройства, подключенные через разъемы расширения, не могут достичь скорости обмена, сравнимой с процессором. В основном это касается работы с контроллерами накопителей и видеоадаптерами. Для решения возникшей проблемы стали использовать так называемые локальные (local) шины, которые непосредственно связывают процессор с контроллерами периферийных устройств.

Первые IBM PC-совместимые компьютеры с локальными шинами не были, естественно, стандартизованы. Одним из ведущих изготовителей персональных компьютеров, впервые реализовавшим видеоподсистему с локальной шиной, была компания NEC Technologies. Еще в 1991 году эта фирма представила свою оригинальную разработку Image Video.

Шины VL-bus и PCI

В последнее время появились две локальные шины, признанные промышленными: VL-bus (или VLB), предложенная ассоциацией VESA (Video Electronics Standards Association), и PCI (Peripheral Component Interconnect), разработанная фирмой Intel. Обе эти шины предназначены, вообще говоря, для одного и того же — для увеличения быстродействия компьютера, позволяя таким периферийным устройствам, как видеоадаптеры и контроллеры накопителей, работать с тактовой частотой до 33 МГц и выше. Обе шины используют разъемы типа МСА. На этом, впрочем, их сходство и заканчивается, поскольку требуемая цель достигается разными средствами.

Если VL-bus является, по сути, расширением шины процессора (вспомним шину IBM PC/XT), то PCI по своей организации более тяготеет к системным шинам, например к EISA, и представляет собой абсолютно новую разработку. Строго говоря, PCI относится к классу так называемых mezzanine-шин, то есть шин-«пристроек», поскольку между локальной шиной процессора и самой PCI находится специальная микросхема согласующего «моста» (bridge).

Так как VL-bus продолжает шину процессора без промежуточных буферов, ее схемная реализация оказывается более дешевой и простой. Первая спецификация VESA, в частности, предусматривает, что к шине, которая является локальной 32-разрядной шиной системного микропроцессора, может подключаться до трех периферийных устройств. Некоторые изготовители, впрочем, убеждены, что добиться устойчивой работы трех устройств на высоких частотах вообще невозможно, и устанавливают на свои платы только 2 слота. Ограничение на число устройств связано с тем, что электрическая нагрузочная способность на сигнальные линии любого процессора весьма невелика.

В качестве устройств, подключаемых к VL-bus, в настоящее время выступают контроллеры накопителей, видеоадаптеры и сетевые платы. Конструктивно VL-bus выглядит как короткий соединитель типа МСА (112 контактов), установленный, например, рядом с разъемами расширения ISA или EISA. При этом 32 линии используются для передачи данных и 30 — для передачи адреса. Максимальная скорость передачи по шине VL-bus теоретически может составлять около 130 Мбайт/с. Стоит отметить, что на VL-bus не предусмотрен арбитр шины. К счастью, большинство подключаемых к ней устройств являются «пассивными», то есть сами не инициируют передачу данных. Тем не менее во избежание возможных конфликтов между подключенными к шине устройствами в спецификации выделяются «управляющие» (master) и «управляемые» (slave) адаптеры. Для «управляющих» устройств на системных платах обычно определены свои «мастерные» слоты. По замыслу разработчиков, подобные «управляющие» устройства могли осуществлять арбитраж на шине.

После появления процессора Pentium ассоциация VESA приступила к работе над новым стандартом VL-bus (версия 2). Он предусматривает, в частности, использование 64-разрядной шины данных и увеличение количества разъемов расширения (предположительно три разъема на 40 МГц и два на 50 Мгц). Ожидаемая скорость передачи теоретически должна возрасти до 400 Мбайт/с. Заметим, что в настоящее время шина VL-bus представляет из себя сравнительно недорогое дополнение для компьютеров на базе 486-х процессоров с шиной ISA, причем с обеспечением обратной совместимости.

Спецификация шины PCI обладает несколькими преимуществами перед основной версией VL-bus. Так, использовать PCI можно вне зависимости от типа процессора. Специальный контроллер заботится о разделении управляющих сигналов локальной шины процессора и PCI-шины и, кроме того, осуществляет арбитраж на PCI. Именно поэтому данная шина может использоваться и в иных компьютерных платформах. Следует отметить, что гибкость и быстродействие этой шины предполагают и большие аппаратные затраты, чем для VL-bus. Тем не менее шина PCI стала практическим стандартом для систем на базе Pentium и не менее успешно используется в 486-х компьютерах.

В соответствии со спецификацией PCI к шине могут подключаться до 10 устройств. Это, однако, не означает использования такого же числа разъемов расширения — ограничение относится к общему числу компонентов, в том числе расположенных на системной плате. Поскольку каждая плата расширения PCI может разделяться между двумя периферийными устройствами, то уменьшается общее число устанавливаемых разъемов. В отличие от VL-bus шина PCI работает на фиксированной тактовой частоте 33 МГц и предусматривает напряжение питания для контроллеров как 5, так и 3,3 В, а также обеспечивает режим их автоконфигурации (plug and play — «включай и работай»). Заметим, что, например, PCI-карты, рассчитанные на напряжение 5 В, могут вставляться только в соответствующие слоты, которые конструктивно отличаются от слотов для напряжения 3,3 В.

Впрочем, имеются и так называемые универсальные PCI-адаптеры, которые работают в любом из слотов. Шина PCI может использовать 124-контактный (32-разрядная) или 188-контактный разъем (64-разрядная передача данных), при этом теоретически возможна скорость обмена составляет соответственно 132 и 264 Мбаита/с Спецификация PCI 2.1 в расчете на микропроцессор Pentium (100 МГц) определяет работу с частотой 33—66 МГц и скоростью обмена до 520 Мбайт/с. На системных платах устанавливается обычно не более трех-четырех разъемов PCI.

Отдельно хотелось бы сказать о так называемых разделяемы (shared) слотах ISA/PCI. Поскольку слоты для шины PCI располагаются параллельно разъемам системной шины, то на систем ной плате из-за ее ограниченного размера достаточно трудно разместить требуемое количество тех и других. Именно поэтому не которые производители и используют разделяемую, или shared конфигурацию. В этом случае один из слотов PCI располагается настолько близко к разъему системной шины, что можно использовать только один из них, то есть подключить либо ISA-, либо PCI-устройство, но, разумеется, в соответствующий разъем.

Вообще говоря, многие изготовители системных плат часто предусматривают в своих изделиях разнообразные комбинации системных и локальных шин от ISA плюс VL-bus для сравнительно дешевых систем до EISA плюс PCI для систем высокого ypoв ня. Нередко встречаются сочетания ISA плюс EISA плюс VL-bus ISA плюс EISA плюс PCI и даже все четыре шины одновременно что обеспечивает определенную гибкость при вы боре адаптеров особенно с учетом высокого уровня цен к продукцию для шин EISA и PC. Тем не менее «войне» локальных шин несомненную пoбeду одержала PCI.

Стандарт PCMCIA

Устройства, соответствующие первой версии стандарта PCMCIA, задумывались как альтернатива относительно тяжелым и энергоемким приводам флоппи-дисков в портативных компьютерах. Напомним, что «загадочная» аббревиатура PCMCIA означает не что иное, как Personal Computer Memory Card International Association. Кстати, принятая этой ассоциацией спецификация была сразу поддержана такими фирмами, как IBM, AT&T, Intel, NCR и Toshiba. Сегодня данный стандарт поддерживают уже около 300 производителей. PCMCIA-устройства размером с обычную кредитную карточку являются альтернативой обычным платам расширения, подключаемым к системной шине. Сегодня в этом стандарте выпускаются модули памяти, модемы и факс-модемы, SCSI-адаптеры, сетевые карты, звуковые карты, винчестеры и т.д. Особой популярностью пользуются PCMCIA-карты флэш-памяти, которые не теряют информацию при выключении питания, обладают высоким быстродействием и могут быть использованы в качестве винчестера без движущихся частей.

Кстати, и для настольных компьютеров разработаны уже адаптеры для PCMCIA-устройств. Под адаптером PCMCIA понимается плата расширения, которая вставляется обычно в слот системной шины и соединяется с разъемом PCMCIA ленточным кабелем. Сам разъем PCMCIA размещается в стандартном отсеке с форм-фактором 3,5 или 5,25 дюйма.

Первая версия стандарта PCMCIA (release 1.0) была введена в августе 1990 года и поддерживала все типы памяти, исключая динамическую память DRAM. Таким образом, в спецификацию были включены: статическая память SRAM; псевдостатическая память PSRAM; постоянная (масочная) память ROM; однократно программируемая постоянная память PROM (или OTPROM — One-Time Programmable ROM); стираемая ультрафиолетом перепрограммируемая память UV-EPROM (Ultraviolet Erasable PROM); электрически стираемая перепрограммируемая память EEPROM (Electrically Erasable PROM) и флэш-память (Hash). Работа ассоциации PCMCIA над одноименной спецификацией проходила в тесном контакте с организацией JEIDA (Japan Electronic Industry Development Association) в Японии. Поэтому стандарт часто называют PCMCIA/JEIDA.

Уже в сентябре 1991 года появилась вторая версия спецификации (release 2.0), которая включала в себя новые особенности, такие, как поддержка устройств ввода-вывода, дополнительный сервис для модулей флэш-памяти. поддержка модулей с двойным» напряжением питания (5 и 3 В) и так называемый XIP механизм (eXecute-In-Place). Заметим, что XIP-механизм обес почивает выполнение программ непосредственно в пространстве PCMCIA-модуля памяти, экономя тем самым системную память компьютера.

Надо отметить, что вместе с версией 2.0 ассоциация PCMCIA разработала новую спецификацию SSIS (Socket Services Interface Specification), которая устанавливает стандартный набор системных вызовов для работы с PCMCIA-модулями. SSIS выполнена в виде BIOS, что позволяет сохранить независимость используемых аппаратных средств, но гарантировать при этом программную совместимость. Первая версия SSIS была принята ассоциацией PCMCIA в августе 1991 года, а через месяц появилась уже слегка модифицированная версия SSIS — release 1.01. В последней версии SSIS были улучшены некоторые ранее определенные функции и введена поддержка защищенного режима процессоров. Более высокий уровень программных операций (так называемый Card Services) с PCMCIA-модулями был предложен только в начале 1992 года.

Новая версия спецификации позволяет называть PCMCIA-модули просто PC Card(s). Итак, стандарт PCMCIA для связи между PC Card и соответствующим устройством (адаптером или портом) компьютера определяет 68-контактный механический соединитель. На нем выделены 16 разрядов под данные и 26 разрядов под адрес, что позволяет непосредственно адресовать 64 Мбайта памяти. Хотя некоторые выводные контакты предназначены для сигналов, необходимых при работе с памятью, эти же контакты могут использоваться и для иных сигналов, рассчитанных на работу с устройствами ввода-вывода. Разумеется, перед этим происходит так называемая переконфигурация выводов. Например, контакт для сигнала RDY/BSY (готов/занят), необходимый при работе с определенными типами памяти, может использоваться для сигнала IREQ (запрос прерывания).

На стороне модуля PC Card расположен соединитель-розетка (female), а на стороне компьютера — соединитель-вилка (male). Кроме того, стандарт определяет три различные длины контактов соединителя-вилки. Такое решение легко объяснимо. Поскольку подключение и отключение PC Card может происходить при работающем компьютере (так называемое горячее), то для того, чтобы на модуль сначала подавалось напряжение питания, а лишь затем напряжение сигнальных линий, соответствующие контакты выполнены более длинными. Понятно, что при отключении PCMCIA-модуля все происходит в обратном порядке. Вторая версия спецификации PCMCIA определяет только три типа габаритных размеров для PC Card (Type I, Type II и Type III), к ним должен быть добавлен и четвертый — Type IV. Два первых типа ограничивают размеры PC Card до 54 мм (2,12 дюйма) в ширину и 85,6 мм (3,37 дюйма) в длину. PCMCIA-модули, соответствующие размерам Type I, должны иметь толщину 3,3 мм, а соответствующие Type II — 5,0 мм в середине и 3,3 мм по краям. Это обеспечивает «геометрическую» совместимость PC Card первого и второго типов. PC Card Туре III имеют толщину 10,5 мм и, разумеется, непригодны для использования в слотах для модулей Туре I и II (см. рис. 27). Для третьего типа модулей необходимы так называемые слоты двойной высоты. Заметим, однако, что толщина модуля Туре III по краям также равна 3,3 мм. Именно такие модули предназначены для размещения 1,3-дюймовых винчестеров.

Добавления ко второй версии стандарта PCMCIA предусматривают увеличение длины модулей, соответствующих размерам Type I и II, до 5,73 дюйма. Такая конструкция особенно важна для модулей модемов (факс-модемов), на которых, как известно, должен устанавливаться разъем типа RJ-11.

Помимо габаритных размеров стандарт PCMCIA предписывает размещение переключателя защиты записи, внутреннего источника тока, марки изготовителя, в случае если таковые имеются. Надо отметить, что «теплолюбивые» PC Cards должны нормально функционировать при температуре от 0 до 55 градусов по Цельсию.

Реферат: Социальная защищенность: проблема социальной защищенности военнослужащих

смотреть на рефераты похожие на «Социальная защищенность: проблема социальной защищенности военнослужащих»

Содержание

1. Введение 2

2. Необходимость социальной защищенности и ее сущность. 3

2.1. Экономика и защищенность. 3

2.2. Виды социальной защиты 4

2.3. Субъекты и объекты социальной защиты 5

2.4. Государство. 5

2.5. Профсоюзы. 7

2.6. Союзы предпринимателей. 7

2.7. Взаимодействие субъектов социальной защиты 8

3. Источники социальной незащищенности и практика их нейтрализации 9

3.1. Источники социальной незащищенности. 9

3.2. Механизмы нейтрализации источников социальной незащищенности. 9

3.3. Практика нейтрализации источников социальной незащищенности 10

3.4. Инфляция. 12

3.5. Милитаризация экономики и военные конфликты. 14

3.6. Экологические проблемы. 14

3.7. Несправедливое распределение доходов. 14

4. Проблемы социальной защиты военнослужащих 16

5. Заключение 18

6. Литература 19

1 Введение

Перевод экономики России на рыночный механизм функционирования высветил одну из самых острых жизненных проблем — отсутствие у государства программы социальной защищенности граждан. Эта категория, как и многие другие из данной области, весьма сложна и неоднозначна. Поэтому необходимо разобраться в сущности данного понятия, условиях и механизме ее реализации.

2 Необходимость социальной защищенности и ее сущность.

1 Экономика и защищенность.

Как известно, экономика функционирует в Целях удовлетворения естественных потребностей ее организатора — человека. Однако силу несовершенства известных экономических законов производства, распределения обмена и потребления человек вынужден испытывать определенные неудобства, а иногда и страдать: от нехватки и невозможности приобретения первоочередных предметов потребления при неисчерпаемых возможностях их производства, а иногда и наличия их перепроизводства; невозможности получения медицинской помощи при высоком уровне развития этой отрасли; от безработицы, когда производство не справляется со своими «обязанностями»; нехватки жилья при наличии пустующих квартир; лишений и страданий в старости, имея за плечами огромный трудовой стаж, и т.д.

Возникает вопрос: можно ли смягчить последствия несовершенства организации общественного производства? Мировая практика дает положительный ответ на данный вопрос, Решение этой проблемы в развитых капиталистических странах осуществляется посредством организации социальной защиты граждан.
Другими словами, путем придания общественному производству большей социальной справедливости. При этом следует иметь в ввиду, что месту между эффективностью производства и социальной защищенностью, между экономическими и социальными ценностями существует не только взаимосвязь, но и определенное противоречие. Приоритет, отдаваемый эффективности, опирающийся на неограниченную конкуренцию, ведет к массовым увольнениям, усилению поляризации доходов обострению социальных отношений. С другой стороны, далеко идущее государственное вмешательство в целях повышения стандартов социальной защищенности людей приводит к подавлению предпринимательской инициативы, снижению эффективности и конкурентоспособности производства, бюрократизации системы социальной защищенности.

Необходимость социальной защищенности вытекает из наличия общественной потребности иметь в государстве систему законов, компенсирующих социальное несовершенство организации производства материальных благ и их распределения. Следовательно, сущность социальной защищенности состоит в законодательном обеспечении экономических, политических, социальных и иных прав, свобод и интересов граждан. Такая постановка вопроса имеет конституционный оттенок, Однако, как показывает мировая практика, в конституции права граждан только сформулированы. Их реализация-проблема которая должна еще решаться. Поэтому следует различать два понятия: «социальную защищенность» и «социальную защиту» .

Социальная защищенность — это конституционное и законодательное обеспечение всего комплекса прав и свобод человека. Социальная защита- это более конкретное понятие и сводится к работе по реализации прав и свобод.
Например, конституционное право на труд не может быть реализовано, если нет законов, регламентирующих трудовые отношения, а также системы государственных и общественных институтов, которые «заставляют» это законы работать.

В мировой практике обозначились два подхода в решению проблемы социальной защиты граждан. В развитых капиталистических странах господствует позитивный подход, т.е. пройдена социальной защиты признается и практика выработала соответствующие механизмы ее решения, В этих странах достигнута защищенность высоких стандартов. Она явилась результатом взаимодействия многих факторов, главные из которых следующие: функционирование экономики на основе рыночного механизма; постоянное проведение в страде эффективной законотворческой деятельности; деятельность правительства, направленная на обеспечение функционирования принятых законодательных актов; взаимодействие предпринимателей и профсоюзов в решении социально-экономических проблем,

В бывших социалистических странах господствовал негативный подход, т.е. проблема социальной защита как объективная необходимость существовала, но, по политическим и идеологическим мотивам не признавалось.
Считалось, что в обществе, строящим коммунизм, все социально-экономические проблемы решаются автоматически. Субъекты социальной защиты функционировали формально. Их роль «выполняла» руководящая коммунистическая партия, которая не признавала существование объективной необходимости в создании системы законов, обеспечивающих социальную защиту граждан. Она стремилась превратить все общество в единое учреждение, единую фабрику с равным трудом и равной оплатой. Принцип «кто не повинуется, тот не ест», т.е. не защищен от голода был важнейшим принципом социалистического государства.

До настоящего времени трудящиеся бывшего союза отчуждены от средств производства и бесправны в распоряжении собственной рабочей силой
Всеохватность и всесилие государственной монополии позволили государству устанавливать профессиональные, географические, региональные и другие пропорции формирования и использования рабочей силы, определять меру вознаграждения за труд и меру изъятия вновь созданного продукта. Масштабы государственной эксплуатации труда характеризуются следующими данными.

В дореволюционной России норма прибавочной стоимости в фабричной промышленности была примерно 100%. В народном хозяйстве СССР она составляла в 1988г.130-170% против 70% в США.

Круг социально-экономических прав и гарантий сводился и следующему: человек при «социализме» защищен принципом минимального прокорма, уравнительной идеологией, ограниченным соперничеством государственных предприятий в борьбе за трудовые ресурсы. Но он совершенно беззащитен перед мизерностью прокорма и официальной политикой. Силы работника и государства слишком неравны, и отношения между ними строились на условиях, продиктованных властью.

Система, определяющая стандарты социальной защищенности в бывших социалистических странах основывалась на личной зависимости трудящихся от администрации разных уровней. Получение жилья, места в детском саду и и пионерском лагере, путевки в санаторий, корма для личного скота, права на сооружение пристройки к дому, на «левое», своекорыстное использование государственного и колхозного имущества — вот лишь небольшой перечень того, что выменивалось на покорность начальству, на готовность мириться с невыносимыми условиями труда и быта.

2 Виды социальной защиты

С точки зрения трудового вклада в общественное производство существует два вида социальной защиты: ограниченная и абсолютная.
Ограниченная социальная защита — это обеспечение всем членам общества гарантированного минимума уровня жизни, .защиты от тяжелых физических лишений. Другими словами, ограниченная защита — это определенный минимум в еде, жилье и одежде, достаточный для поддержания здоровья и работоспособности. Данный вид защищенности достижим для всех и не должен рассматриваться в качестве привилегии. Это законное требование каждого члена общества и является естественным дополнением рыночной системы.

Абсолютная социальная защищенность представляет собой обеспечение государством гарантированного относительного благополучия какому-то лицу или категории граждан. Цель абсолютной защищенности — застраховать отдельных членов общества от того, что является нормой для рынка, от возможного уменьшения уровня их доходов. Обеспечение государством этого вида защищенности есть, по сути дела, проведение в жизнь «справедливого» вознаграждения, т.е. вознаграждения, соотнесенного о субъективными достоинствами человека а не с объективными результатами его труда. Это обеспечение для определенной группы или социального слоя ладей
«заслуженного» или «положенного» уровня доходов.

Абсолютная защищенность характерна, как правило, для общества, в котором осуществляется полный контроль над рынком или вообще ликвидирована рыночные отношения. И в том и в другом случае мы имеем дело с обществом тоталитарного типа, которое может существовать и при капитализме и которое таковым только и было при социализме.

3 Субъекты и объекты социальной защиты

Анализ проблемы социальной защиты предполагает получение ответа на следующие вопросы: Кто защищает? Кого защищает? От чего защищает? То есть выясняется, что является субъектом социальной защиты, кто является объектом защиты, и на конец, что из себя представляют источники социальной незащищенности.

К субъектам социальной защиты следует отнести: государство, профсоюзы, союзы и ассоциации предпринимателей, раз личные общества и объединения потребителей, а также отдельные личности, именуемые правозащитниками. К объектам социальной защиты относится, во-первых, все население. В данном случае социальная защита предполагает обеспечение безопасности жизни ладей, реализацию интересов потребителей, укрепление здоровья нации, создание условий для духовного развития. Во-вторых, отдельные группы и слои населения, Например, социальная защита интеллигенции, военнослужащих, работников образования, здравоохранения и культуры и т.д. В-третьих, объектом социальной защиты являются социально- уязвимые группы населения: многодетные семьи, инвалида, неработающие пенсионеры, безработные, а, также женщины.

Остановимся на рассмотрении роли и функций субъектов социальной защиты.

4 Государство.

Оно является главным субъектом социальной защиты , выражающим общественные интересы. Равенне этой ‘проблемы является его неотъемлемой функцией. Но роль государства различна при осуществлении вышеуказанных видов социальной защиты. Если обеспечение ограниченной защиты от государства требует поддержания и развития рыночного механизма, то осуществление абсолютной защиты предполагает ограничение рыночных отношений, сведение их не нет. В первом случае в какой-то мере государственное участие является опосредованным. Здесь оно разрабатывает и принимает нормы социальной защиты. Например, правовые акты, регулирующие: трудовые соглашения, общественные отношения, связанные с распределением и использованием жилищного фонда; характер медицинского обслуживания и нормы пенсионного обеспечения,

Особое значение имеет установление минимального уровня заработной платы. В США минимальная почасовая ставка зарплаты равна 4,25 дол. и была установлена в 1991г. Вопрос выполняемости этих норм во многом зависит от механизма функционирования экономики.

В настоящее время в развитых странах социальная защита первого вида гарантирована всем. Несомненно, есть много сложных проблем, связанных с определением необходимого минимального уровня обеспеченности. В частности: доданы ли те, кто находится на общественном иждивении, пользоваться теми же благами, т. е. иметь такой же уровень дохода .что и граждане, принимающие активное участие в полезном труде.

Государство должно помогать гражданам, попавшим в беду в результате непредвиденных событий, от которых никто не может быть застрахован.
Болезнь, несчастный случай и другие ситуации требуют организации социального обеспечения на государственном уровне. Несчастья, которых человек не в силах ни предусмотреть, ни избегать, несомненно требуют общественной нейтрализации. Не обходиться без участия государства и решение проблемы борьбы с последствиями спадов в экономической активности и сопровождающим их ростом массовой безработицы. Это один из самых сложных вопросов человеческого общества. Россия только начинает испытывать давление этого социального пресса .

Что касается роли государства в обеспечении абсолютной защищенности, то оно выступает как единение собственника, законодателя и исполнителя,
Обладая огромными ресурсами, государство имеет реальную возможность подчинить экономику государственным инвестициям и на этой основе расширить масштабы государственного вмешательства посредством тоталитарного планирования. Последнее означает, что граню не избавлены от тяжелой обязанности решать собственные экономические проблемы, а заодно и проблемы выбора. Выбор будут делать за них другие — государственные чиновники, аппарат, Реальным источником власти государства над своими гражданами является его контроль над производственной сферой. Государственный аппарат, управляющий экономической деятельностью, контролирует не только материальные стороны жизни. В его ведении оказывается распределение лимитированных средств, необходим для достижения любых целей граждан. На этой основе чиновник решает, какие цели достойны осуществления, а какие нет» Он же в определяет социальный статус человека и даже отдельных слоев общества и следовательно, уровень их социальной защиты.

В рыночных условиях распределение труда основано на свободном выборе гражданами своих занятий. Вознаграждению должно всегда соответствовать результату труда, достигнутому тружеником.

Рынок не может гарантировать стабильность доходов. Но такие требования всегда раздаются от тех, чьи доходы снизились в результате уменьшения — эффективности их труда

В условиях рынка государство не может гарантировать стабильность доходов. А если такие гарантии даются лишь части граждан, то они оказываются в привилегированном поло женин, причем за счет других, чья защищенность очевидно снижается. Нетрудно доказать, что создание для всех граяла гарантий стабильности их доходов возможно лишь при уничтожении рыночных отношений и свободе выбора жизненного попри ша. Россия это уже пережила. Наша действительность показала, что всеобщие гарантии рассматривались нами как цель, к которой мы все стремимся, а в действительности все пропс ходит совсем не так. Гарантии давались и сегодня еще даются по частям то одной группе граждан, то другой. В результате в тех слоях общества, которые не получили эти гарантии, постоянно растет неуверенность в завтрашнем дне. В связи с этим ценность гарантий в общественном сознании постоянно повышается, и мы желаем их получить любой ценой. Итак, с уверенностью можно заключить, чем больше мы стремя моя к абсолютной защите, воздействуя государственными рычагами на механизмы рынка, тем менее реальной оказывается наша защищенность.

Таким образом, в подходе к определению меры социальна защиты и государственного вмешательства нужны взвешенность и осторожность, поскольку последствия «социальной терапии’ могут оказаться тяжелее самой болезни.
Вместе с тем необх1 Дима осмотрительность и при осуществлении мер противоположного характера, направленных на дорегулирование системы социальной работы. Для сбалансированности экономической эффективности и социального прогресса необходимо достижение согласия и сотрудничества социальных партнеров.

5 Профсоюзы.

Они являются важнейшим субъектом трудовых отношений. Их деятельность по защите интересов трудящихся регламентируется международными конвенциями, национальны» законами и трудовыми договорами (соглашениями) с предпринимателями. В сфере деятельности профсоюзов находится широкий круг социально-экономических проблем. Их решение оказывает существенное влияние на уровень социальной зашиты трудящихся. Это прежде всего уровень и формы оплаты труда продолжительность рабочего дня и ежегодные отпуска, медицинское страхование и социальное обеспечение и др.

Деятельность профсоюзов как регулирующего начала в социально- экономической защите трудящихся характеризуется «встроенной» в рыночный механизм социальной ориентацией, Это находит свое отражение в технологии заключения коллективных трудовых договоров, которая предполагает элемент борьбы. Именно в борьбе, в процессе «социального диалога» стороны приходят к согласию, удовлетворяющему и тех и других и способствующему как повышению уровня социальной за щиты трудящихся, так и росту доходности предпринимательской деятельности.

Коллективные договоры являются сегодня главным средством осуществления социального прогресса. Достижения трудящихся и их профсоюзов сначала фиксируются в коллективных договорах, а затем закрепляются в законодательстве.

По некоторым южным социальным показателям существуют большие различия между действующими закована и коллективными договорами. Например, продолжительность рабочей недели по закону составляет в ФРГ, Италии,
Ирландии 48 часов, а по коллективным договорам соответственно 37,50-40,36-
40. Другой пример: продолжительность отпуска по закону составляет в ФРГ,
Нидерландах, Ирландии 3 недели, а по трудовым договорам соответственно 5, 5-
6, 4-6 недель.

В тактике борьбы профсоюзов следует различать средства мирного отстаивания социально-экономических интересов трудящихся и конфронтационные методы, К мирным метолам следует отнести систему «социального диалога»: участие в парламента, местных органах власти, в процессе коллективно- договорного регулирования и в других институтах, существующих в рамках демократической системы. К конфронтационным методам относятся забастовки. В начале 90-х годов в тактике российских профсоюзов преобладали методы давления и шантажа — забастовки с политическими требованиями, которые наряду с другими факторами поставили экономику на грань полного развала.

6 Союзы предпринимателей.

Впервые возникли в Великобритании, Германии, Австрии в конце 18 — начале 19 в. и представляли собой объединения предпринимателей отдельных областей, городов, отраслей промышленности. Через свои союзы предприниматели добивались установления выгодных им таможенных пошлин, транспортных тарифов и вели совместную борьбу против рабочих. С развитию капитализма росло количество этих союзов и усиливался процесс их централизации.

Первый общенациональный союз предпринимателей — Национальная ассоциация промышленников — был создан в 1е95г. в США. В настоящее время общенациональные союзы предпринимателей созданы во Бета развитых капиталистических странах.

Интересы предпринимателей в системе общественных интересов четко обозначены — не только сохранение, но и увеличение уровня и масштаба доходности предпринимательского дела. Эти цели справедливы и достойны уважения и поддержки. Их реализация требует всестороннего учета требований профсоюзов. Поэтому предприниматели вынуждены активно участвовать в сохранении достигнутых стандартов уровня жизни трудящихся. Для этого работодатели, во-первых, участвуют в формировании различных страховых фондов. Например, во Франции они перечисляют денежные суммы в фонд социального страхования здоровья, равные 13,5%, а рабочие и служащие -5.5% объема заработной платы. Во-вторых, способствуют улучшена условий труда, медицинского и бытового обслуживания непосредственно на предприятиях. В- третьих, вводят новые, более прогрессивные формы оплаты труда и дополнительные выплаты. Традиционные тарифные разряды в последние. голы все’ лее утрачивают свое значение. Появляются такие системы оплаты груда, в соответствии с которыми заработная плата ставится в зависимость от эффективности производства. В ряде индустриально развитых стран наблюдается индивидуализация заработной платы. Вводятся формы оплаты, увязанные не с текущей выработкой, а с общей компетенцией работника, его потенциальными возможностями. Новейшая тенденция в этой области- соединение участия в результатах с бригадном подходом. В соответствии с этой системой рабочие участвуют не только в прибылях, но и в убытках. Кроме того, сочетание участия в результатах с бригадным подходом впервые ставит компенсацию труда в зависимость от эффективности производства на стратегическом уровне.

7 Взаимодействие субъектов социальной защиты

Для экономической науки представляет интерес характер взаимодействия субъектов социальной зашиты.

Экономическая наука давно обнаружила закономерность, которая отражает объективную необходимость их взаимодействия. В этом треугольнике связей и отношении ведущая роль принадлежит государству. Две другие стороны- профсоюзы и предприниматели находятся в постоянной «оценке», в непрекращающемся конфликте. В их борьбе следует различать два результата: негативный и позитивный. Преобладание одного из них, в частности позитивного, зависит от многих факторов, главным и которых ‘является государственное вмешательство в отношении между профсоюзами и предпринимателями с целью удержать из борьбу в созидательных рамках.

В настоящее время в развитых капиталистических странах эта борьба имеет позитивные результаты, о чем свидетельствуют успехи в социальном прогрессе и высокие стандарты социальной защиты трудящихся. Напротив, в
России в начале 90- года» наметилась противоположная тенденция. Это объясняется тем, что профсоюзы имеют дело только с государством, которое выступает в двух лицах: как предприниматель и в своей традиционной роли. В силу этого вместо созидательной борьбы мы столкнулись с диктатом, к которому прибегают то профсоюзы, то государство. Например, организованные профсоюзами забастовки с их шантажирующим характером закончились повышением заработной платы в таких масштабах, что не хватало наличности для ее выплаты. С другой стороны, государство ответило беспрецедентным повышением цен вместо обещанной либерализации. Экономический кризис продолжает углубляться. Жизненный уровень катастрофически падает, а граждане России не могут рассчитывать на социальную защиту со стороны государства.

3 Источники социальной незащищенности и практика их нейтрализации

Повышение эффективности социальной защиты трудящихся предполагает анализ источников социальной незащищенности и изучение мировой практики их нейтрализации. Источники незащищенности — это факторы, которые в данный момент оказывают понижающее влияние на уровень жизни людей. Проблема социальной защищенности осложняется тем, что трудный переход от тоталитарной командно-административной системы к рыночной экономике происходит в условиях глубокого, всеохватывающего кризиса. В связи с этим в
России сложилась парадоксальная ситуация: все факторы, и тем самым превратились в источники незащищенности.

Главная причина, которая способствовала этой метаморфозе — это сама социально-политическая система, которая внутренне содержала ошибочные установки для определения приоритетности социально-экономических интересов,

Социально-экономическая политика Российского государства в начале 9О- х годов характеризуется отсутствием комплексной системы социальной защиты населения, а действующие ее отдельные элементы работали в аварийном режиме.

1 Источники социальной незащищенности.

Источники можно разделить на две группы: абсолютные и относительные.
К первой группе относятся те, которые при любой направленности их динамики однозначно влияют на защищенность трудящихся — снижают ее в той или иной мере. Они следующие: безработица, инфляция, милитаризация экономики, военные конфликты, экологические проблемы.

Вторая группа включает такие источники, которые тальк’ при ухудшении их динамики становятся источниками незащищен. кости. К ним следует отнести: несправедливое распределение доходов; снижение уровня личного потребления; сокращение объема и снижение качества медицинских услуг, ухудшение социального обеспечения и социальной помощи; обострение жилищной проблемы.

2 Механизмы нейтрализации источников социальной незащищенности.

Экономическая мысль осознала, что невозможно раз и навсегда решить проблему социальной защиты людей. В силу направленности общественного развития она возникает перед обществом снова и снова и каждый раз для ее решения необходимы нестандартные подходы. Мировая практика разработала достаточно эффективную система нейтрализации источников социальной незащищенности. Она включает: экономические, социальные, политические и правовые механизмы.

Экономический механизм включает: разработку социально- экономических программ; выплату пособий, оказание социальной помощи и предоставление льгот социально уязвимым слоям населения; индексацию заработной платил представление населению льготных кредитов и др.

Социальный механизм предполагает: активизацию деятельности общественных организаций (общество потребителей, армии спасения, фондов милосердия); развитие отношений социального партнерства.

Особое значение имеет правовой механизм. Он предусматривает: законодательное обеспечение правовой защищенности граждан; правовое воспитание населением обеспечения соблюдения законов и др.

Немаловажное значение в нейтрализации источников социальной незащищенности имеет политика. Политический механизм, создает условия для формирования единого экономического и валютного пространства; согласования социально-экономической, политики между регионами и странами; повышения общей социально-экономической стабильности.

3 Практика нейтрализации источников социальной незащищенности

Рассмотрим подробнее главные из перечисленных источников и сравним различные подходы их нейтрализации.
Безработица.

На основе централизованного планирования бывший СССР сумел практически ликвидировать безработицу, в результате чего этот источник незащищенности исчез. В начале 3О-х годов было провозглашено, что отсутствие безработицы- это завоевание социализма. И это «завоевание» в условиях резкого снижения реальной оплаты труда было очень легко достигнуто. Однако сколько-нибудь продуманного экономического обоснования этой в своей основе социальной установки никогда не было.

Избавившись от страха потерять работу люди стали довольно небрежно относиться к своим обязанностям, и поэтому производительность труда и эффективность производства были очень низине.

В проблеме безработицы следует выделить два аспекта. Первый из них- рациональное использование факторов производства и повышения его эффективности. Экономике противопоказана как полная занятость, так и чрезмерно высокая безработица. В первом случае экономика страдает от инфляции спроса, низкой эффективности производства, применения командных методов распределения трудовых ресурсов и других крупных неприятностей. Во втором- она сталкивается с нарушением социально-экономических прав человека. Второй аспект -социальная защита трудящихся от последствий безработицы.

Именно второй аспект является предметом нашего анализа.

В развитых капиталистических странах под безработным понимают трудоспособного человека, желающего трудиться, но не получающего возможность найти работу в соответствии со своим спросом. Безработица характеризуется двумя показателями. Первый из них- уровень безработицы. Он исчисляется как отношение количества зарегистрированных полностью безработных к численности всего самодеятельного населения, выраженное в процентах. Второй- продолжительность безработицы.

Индустриально развитые страны давно осознали пагубность безработицы для экономики и трудящихся. Так, по подсчетам Министерства торговли США, рост безработицы на 1% означает недополучение ВНП в сумме 68 млрд. дол. По другим оценкам, каждый дополнительный процент роста безработицы увеличивает расходы федерального бюджета на решение проблем связанных с безработицей на 25-30 млрд. дол.

Но кроме общественных потерь есть и сугубо личные, ко торце не мозгу? быть возмещены никакой материальной поддержкой безработного. Потеря рабочего места оборачивается в сознании человека разрушением всех традиционных ценностей, которые в первую очередь связаны с трудом
(самоутверждение материальное благополучие. возможности для профессионального роста, социальный статус т.п.). Установлена четкая связь аду ростом безработицы и количеством психических заболеваний, разводов, самоубийств и др. социально опасных явлений.
Особенно страдает от безработицы молодежь. Она уходит в подпольный бизнес, в ее среде растет преступность наркомания.

Осознание необходимости социально-экономической защиты трудящихся от негативных последствий безработицы способствовало разработке соответствующей государственной политики и программ воздействия государства на рынок труда. Существуют три основные направления государственного регулирования сферы занятости: во-первых, программы по стимулированию роста занятости и увлечении) числа рабочих мест в государственном секторе; во- вторых, программы, направленные на подготовку и переподготовку рабочей силы; в-третьих, программы содействия найму рабочей силы. Например, в США на протяжении последних 15-20 лет был принят ряд законодательных актов, на основании которых разрабатывались крупно масштабные программы по названным направлениям.

Следует различать три вида финансовой помощи безработным: во-первых, пособия по безработице; во-вторых, помощь по безработице; в-третьих, помощь, обеспечивающая минимальный прожиточный уровень, в том числе частичное возмещение платы за квартиру и некоторые другие коммунальные услуги.

Эти выплаты являются, образно говоря, движением вниз по социальной лестнице- при окончании срока получения песо бил и отсутствии места работы человеку выделяется помощь по безработице и т.д.

Самой существенной социальной помощью потерявшим работу является пособие по безработице. Оно выплачивается из специального фонда, который формируется по-разному.

В ФРГ в его создании участвуют на равных трудящиеся и предприниматели. Во Франции и Японии доля взносов предпринимателей выше — соответственно 70 и 60%, а в США, Италии и н которых других странах этот фонд создается полностью за счет средств предпринимателей, В Швеции в образовании фон да участвует и государство, которое вносит примерно 32%, предпринимателей — 63%, а трудящиеся только 5%.

Пособие по безработице выплачивается во всех капиталистических странах. Его размер составляет в среднем от 40% заработка во Франции до 60-
80% в Японии. Промежуточное положение занимают США и ФРГ, где его размер составляет соответственно 50% и 60-80% заработка. Получателями пособия могут быть лица, зарегистрированные на бирже тру. да. Как правило, необходимы два условия, при которых может вымачиваться пособие: первое — наличие определенного трудового стажа; второе — наличие определенного страхового стажа, т.е. необходимо, чтобы претендент вносил определенное время взносы в страховой фонд.

Наиболее основательно условия выплаты пособий по безработице разработаны в ФРГ, где они весьма жесткие. Например, чтобы получить право на пособие в течение 4 месяцев, трудящийся должен иметь трудового стажа не менее 3- лет и 1 год страхового стажа. Для получения пособия по безработице на 6,8,10 и 12 месяцев во всех случаях необходимы трудовой став не менее 4 лет и страховой стаж соответственно 1.8,24,30,36 месяцев.

Основные отличия между странами по данной проблеме касаются условий выплаты и длительности дроков получения пособия. Наиболее благоприятными для трудящихся можно считать условия получения пособия по безработице во
Франции. Здесь выше сроки получения пособий, а условия более щадящие.
Например, для того, чтобы в течение 3 месяцев получать пособие по безработице, во Франции необходимо проработать всего лишь 1 год и иметь страховой стая 3 месяца. Все трудящиеся, проработавшие всего лишь год и успевшие сделать взносы в фонд страхования по безработице в течение 6 месяцев, имеют во Франции возможность получать пособие по безработице в возрасте до 49 лет до 15 месяцев, а с 55 лет при тех же условиях — 21 месяц.

Обращает на себя внимание опыт Японии и Швеции. В Японии, например, не нужны никакие условия для получения пособия, но зато и сроки меньше, чем в других странах:) не менее 3 и не более 10 месяцев. Объясняется это двумя причинами: национальной традицией пожизненного найма и традиционно невысоким уровнем безработицы, который ниже, чем в других странах, примерно в 3 раза.

В Швеции размер пособия не увязан с размером заработной платы, а также с семейным положением безработного. Пособия выплачиваются каждому безработному в виде фиксированного дохода.

Его размер один из самых высоких в мире. По этому показателю Швеция уступает только Японии. Продолжительность получения пособия в Швеции составляет минимум 60 недель, а максимум — 90 недель.

Помощь по безработице — это продолжение процесса социальной зашиты трудящегося в случае, если в течение пера да получения пособия по безработице он не смог решить вопрос о трудоустройстве. Этот вид помощи в одних странах вы выплачивается в виде твердой ставки. Например, во Франции, она составляет от 65 до 180 франков в день на одного человека и зависит от возраста. В других странах — это доля в заработной плате ( в ФРГ- 56-58%).
В США и Японии такая помощь не существует.

Сроки выплаты помощи в различных странах различны. Помощь, обеспечивающая минимальный прожиточный уровень а частичное возмещение квартплаты и некоторых других коммунальных услуг выплачивается государством трудящимся, которые могут по какой-либо причине получить пособия или помощь по безработице (или уже истекли сроки их получения), а трудоустроиться по не зависящим от них обстоятельствам так и не смогли. Эта помощь меньше, чем уже рассмотренных два вила, но зато она выделяется без ограничения срока.

В России процесс социально-экономической защиты трудящихся от безработицы находится в зачаточном состоянии, Многие проблемы в законодательном порядке еще не решены. А те норда финансовой помощи безработным, которые были установлены, уже давно съедены галопирующей инфляцией.

4 Инфляция.

Данный источник незащищенности является одним из самых тяжелых и трудноизлечимых недугов современной экономики, Рождается эта болезнь на денежном рынке, поражал в дальнейшем весь экономический организм.
Выражается инфляция в дисбалансе спроса и предложения, проявляющемся в скачкообразном и непрерывном росте цен. Но это не единственный ее признак.
Она имеет место и при стабильных ценах, если они сочетаются со всеобщим хроническим дефицитом, т.е. отставанием предложения от спроса.

От инфляции страдают в первую очередь трудящиеся, то неизменный уровень катастрофически снижается. Это происходит во-первых, посредством девальвации сбережений; во-вторых, результате снижения текущих реальных доходов; в-третьих, вследствие деформации системы налогообложения.

Инфляция приводит к уменьшению покупательной способности денежной единицы. От этого в первую очередь страдают граждане, имеющие денежные сбережения и хранящие их в виде наличных денег на банковских счетах или в форме облигаций. Каждое новое повышение цен сокращает количество товаров, которые они могут приобрести.

Защитить интересы граждан в данном случае возможно путем увеличения процента по вкладам, который должен быть несколько выше, чем темп роста цен. Этим удается уберечь сбережения от обесценения и увеличить приток вкладов, обеспеспечивая тем самым инвестиционный процесс важным источником.
В этом же направлении должно действовать и государство. Поскольку оно не сумело предупредить развитие этой болезни, то необходимо обеспечить менее болезненное ее протекание. Поэтому государство должно давать гражданам возможность свободно вкладывать свои сбережения в акции и недвижимость.

Экономика нашей страны подвержена подавленной инфляции. В этих условиях собственники сбережений страдают не только от роста цен, но и от физической утраты части денег . Это связано с тем, что в условиях всеобщего дефицита невозможно полное их отоваривание. Возникает парадоксальная ситуация: определенную сумму денег, воплощающую результаты прошлого труда людей, не удается превратить в товары, потому что она утеряна.

Одна из защитных мер в этом случае — индексация вкладов. В нашей стране она была проведена в 1991г. Вклады граждан были увеличены на 40%.
Выплата компенсации была намечена на 1993г. Однако этой акцией государства были защищены интересы только части граждан, тех, кому в 1991г. была разрешена целевая выплата- на приобретение предметов длительного пользования. Для остальной части граждан, которой компенсация выплачивалась в 1992г., она уже ничего не значила, так как была полностью съедена инфляцией.

Водной мерой социально-экономической защиты от инфляции является ндексация заработной платы. Повышение заработной платы в соответствии с ростом общенационального индекса розничных потребительских цен получило особенно широкое распространение во Франции, Бельгии, Люксембурге,
Нидерландах, Дании, Греции, Португалии, США и Канале. В этих странах действует порядок, установленный либо правительством, либо согласованный при заключении коллективных договоров. В ФРГ, Австралии, Швеции и Японии профсоюзы предпочитают прямое коллективно-договорное регулирование заработной платы с учетом роста цен. Пересмотр индекса розничных цен имеет страновую специфику.

Так, в Бельгии и Люксембурге ставка повышается при росте индекса цен на 27%, в Греции — каждые 4 месяца, в Испании и Португалии — ежегодно с учетом предполагаемой инфляции в будущем году.

Инфляция пожирает не только сбережения. Она снижает и уровень текущих реальных доходов. Это характерно для нашей страны, в экономике которой действуют механизмы подавленной инфляции. Известно, что индексация номинальных доходов и другие известные методы защиты населения от инфляции имеют отношение лишь к денежным характеристикам благосостояния и бессильны в условиях всеобщего дефицита. Не меняется положение потребителя и в условиях открытой инфляции.

Благосостояние людей снижается и в результате возникновения эффекта инфляционного налогообложения. Этот эффект появляется только в той экономике, где существует прогрессивная система налогообложения.
Государство, защищая своих граждан от инфляции осуществляет индексацию их номинальных доходов. В результате налогоплательщик получает больший доход одновременно он перемещается из одной группы налогоплательщиков в другую, с более высокой ставкой подоходного налога. По своей покупательной способности более высокий доход может оказаться меньше по той простой причине, что его с(дает теперь не только инфляция но и более высокая ставка подоходного налога.

5 Милитаризация экономики и военные конфликты.

Этот и источник незащищенности занимает особое место. Это связано с тем, что он, во-первых, носит глобальный характер. Каждый без исключения человек в той или иной степени испытывает негативное влияние милитаризации экономики и войн. Ежегодно из бюджета каждого из нас на эти цели отбирается в среднем 41 дол…, а в некоторых развитых странах, включая и бывший СССР эта сумма выше более чем в 10 раз. Во-вторых,, милитаризация экономики и войны угрожает самой жизни человека. Известно, что в течение последних 5 тыс.лет имело место 15 тыс. больших и малых войн, в ходе которых погибло 4 млрд. человек.

Нейтрализация этого источника социально-экономической незащищенности людей — проблема общечеловеческая. Конец 80-х- начало 90-х годов характеризуется положительными сдвигами в этой области. Однако для России данная проблема усугубляется ее статусом правопреемницы СССР. На ее плечи легли, по существу, все проблемы содержания армии бывшего СССР, что естественно, сказывается негативным образом на благосостоянии народов
России.

На повестку дня поставлен вопрос проведения конверсии как важнейшего средства ликвидации отрицательных последствий милитаризации экономики.

6 Экологические проблемы.

Необходимо констатировать, что мировое сообщество оказалось не в состоянии обеспечить социально-экономический прогресс, не обостряя глобальные проблемы. Одной из наиболее сложных и острых становится экологической проблема. Следует признать, что в ее решении невозможно достичь экологической ситуации, скажем, 17в. Однако человечество, с учетом нашей приспособляемости, вполне может улучшить ситуацию, удержать ее в определенной норме, и защитить людей от экологической катастрофы.

7 Несправедливое распределение доходов.

Мировая практика знает два механизма распределения доходов- .рыночный и административно-командный. Ни один из них в чистом. виде не может справедливо решить эту проблему.

Для рыночного механизма характерен один критерий распределения — любой доход, полученный в результате конкуренции на рынке товаров, услуг, капиталов и рабочей силы считается справедливым. Однако рыночное распределение не учитывает интересы работников фундаментальной науки, я также граждан, которые по своему социальному статусу выступают в данный момент только в качестве потребителей (инвалиды, дети, старики ). То, что справедливо с точки зрения законов рынка, оказывается несправедливым с общечеловеческих позиций. Процесс осознания этого факта сопровождался довольно острыми социальными конфликтами. В результате он завершился расширением социально-экономических функций государства. В одних странах это происходило постепенно, в’ меру объективной необходимости путем реформ, тогда как в бывших социалистических странах- путем слома рыночного механизма и замены его административно- командным.
С общечеловеческих позиций можно считать справедливым такое распределение доходов, которое гарантирует реализацию

неотъемлемого социально-экономического права человека- права на повышение стандарта благосостояния, обеспечивающего ему достойное существование. Такая постановка вопроса предполагает сравнения результатов, достигнутых в странах, экономика которых функционирует на основе того или другого механизма распределения доходов.

Одним из важнейших показателей, который может служить основой межстранового сопоставления пропорций, распределения доходов и удовлетворения социально-экономических интересов различных групп и слоев населения, является удельный вес фонда заработной платы всех работников промышленности и других отраслей народного хозяйства в национальном доходе.
Статистические данные свидетельствуют, что за последние 120 лет он фактически не изменился, колеблясь в пределах 60-80%, в том числе в США в
1970г. он равнялся 65%, а в 1985г.- 64%. Что касается бывшего СССР, то этот показатель составил в 1908г. 54% и в 1928г.- 51.8%, после чего снизился до
33.4% в 1950г .,32,2% — в 1960г., затем к 1985г. вырос до 36.6%.

Будучи одной из самых низких в мире, доля заработной платы в национальном доходе в бывшем СССР соответствует низкому по мировым стандартам уровню средней реальной зарплаты Это говорит, во-первых, о несправедливом распределении национального дохода, а, во-вторых, о том, что зарплата у нас утратила свои основные экономические функции- стимулятора качественного труда и повышения его производительности.

Труд, утративший свою законную, экономически обоснованную долю в национальном доходе, наказывает производство тем, что низводит до своего уровня качество всех остальных факторов производства.

В США заработная плата как основная форма доходов трудящихся органически встроена в рыночный механизм. Ее социальный характер объясняется тем, что ее уровень и динамика обсуждаются и фиксируются в коллективных договорах между юридически свободными партнерами — профсоюзами и предпринимателями. Ни одна из сторон не вправе выйти за рамки рыночного механизма, проявляющегося в колебаниях деловой коньюктуры, в государственной политике и пр. Любые попытки прибегнуть к использованию внеэкономических методов давления на партнера практически исключены. В этом смысле политическая инфраструктура американского общества не дает возможность буржуазии присваивать большую, чем это принято по историческим и социальным нормам, часть вновь созданного продукта. Об этом говорит и исключительно стабильная доля заработной платы в национальном доходе, и высокий уровень жизни трудящихся.

Что касается остальных источников незащищенности этой группы, то их появление связано с социально-экономической несостоятельностью общественных фондов потребления.

В бывшем социалистическом обществе заработная плата была оторвана от решения проблем социального обеспечения, получения образования, медицинского обслуживания и обеспечения жильем.. Все эти блага и услуги распределялись через общественные фонды потребления.

.

Распределение благ и услуг через общественные фонды потребления осуществлялись на основе принадлежности человека к тому или иному ведомству, отрасли, которая и определяла его социальный статус, а следовательно, и его доли в этих фондах. Чем важнее ведомство, тем их было больше.

4 Проблемы социальной защиты военнослужащих

Переход к рынку, реформирование государственных структур, в том числе и Вооруженных Сил, обусловили необходимость усиления социально- экономической защищенности военнослужащих.

Относясь к специфической сфере занятости, военнослужащие выполняют социально-ответственные функции, возложенные да них государством и обществом и, как и все люди, нуждаются в предметах потребления, услугах, жилье, необходимых им для качественного выполнения воинского долга.
Невозможность удовлетворить те или иные потребности сказывается на полноте выполняемых обязанностей.

Сложные политические события, .перерастающие порой в вооруженные конфликты, недальновидные политические решения, способные; поставить перед военнослужащими в течение коротко периода времени проблему- как быть?
Пример этому -события в Прибалтике, Грузии, Молдове, Армении, Азербайджане и т.п. Факты говорят о том, что военнослужащие и их семьи лишаются иногда самого необходимого для существования, не говоря уже о выполнении воинского долга. Практика подтверждает, что они имеют определенные права де- юре, а практическая их реализация представляет сегодня спорило разрешимую проблему, обостряющуюся с резким сокращением численности Вооруженных Сил.

В свой практике, особенно в развитых странах, проблемы защищенности военнослужащих решаются путем комплексного взаимодействия всех факторов, обеспечивающих. этой категории трудовых ресурсов нормальные условия для повседневной жизнедеятельности и качественного выполнения возложенных на них специфических задач.

В настоящее время в РФ для военнослужащих права и социально- экономические гарантии определены пакетом законов, юридически обеспечивающих средний уровень удовлетворения их потребностей. Но их практическая реализация по некоторым на направлениям будет затруднена, несмотря на то, что приняты в законодательном плане соответствующие решения. Сада следует отнести: обеспеченность жильем, трудоустройство членов семе й увольняемых военнослужащих, социально-бытовое обслуживание.

Обеспеченность жильем- это самая острая проблема в современных условиях в Российской Федерации. Кризисные явления в экономике, распад союзных структур, образование национальных Вооруженных Сил привели к свертыванию жилищного строительства в целом и в Вооруженных Сил РФ в частности. Армия бесквартирных растет из года в год, насчитывая в своих рядах многие десятки тысяч человек. Отсутствие служебной площади в гарнизонах по причине ее общего недостатка вынуждает военнослужащих снимать «углы» у частных лиц.

В связи с этим их семьи встают на грань полунищенского существования, так как компенсация за наем жилья на практике составляет лишь незначительную долю затрат. Удовлетворить потребности в колье за счет наращивания объемов строительства в создавшейся ситуации невозможно из-за недостатка строи тельных материалов, техники, энергоносителей и их дороговизны.
Высокая рыночная стоимость и продолжительные сроки строительства не позволяют воспользоваться уволенным в запас военнослужащим безвозвратной ссудой на приобретение жилой площади, тая как размер их пенсий и возможных накоплений не дает возможность сделать соответствующие взносы в кооперативные организации либо строить жилье самим.

Возведение служебного жилья проблематично по той же причине. На военнослужащих и членов их семей оказывает давление и безработица. В настоящее время значительное число членов семей военнослужащих, находящихся в отдаленных гарнизонах, большинство которых имеют высокую профессиональную подготовку, подвержены вынужденной безработице. Причем она порой длится годами. Кроме того, увольняемые военнослужащие испытывают трудности о устройством на работу в силу специфики их военной деятельности. В первом случае Законом предусмотрены выплаты компенсаций или пособий со стороны государства беззаботным членам семьи. Во втором- предписывается профессиональная ориентация и соответствующая доподготовка уволенных, предоставление им условий для проживания и возможности трудоустроиться в течение определенного периода на новом, топора уже постоянном месте жительства. При отсутствии условий реализации законов соответствующей инфраструктуры данные вопросы решить будет затруднительно.

Серьезную проблему представляют, особенно для небелы и отдаленных гарнизонов, вопросы социально-бытового обеспечения. Отсутствие школ, детских садов, поликлиник, учреждений бытового обслуживания отрицательно сказывается на жизни военнослужащих и их семей. Кроме того, это затрудняет и без того сложную жизнь подобного рода гарнизонов. Так как решение всех проблем осуществляют, как правило, сами гарнизоны то бытовые неурядицы создают немало проблем для основной деятельности военнослужащих, ухудшают моральный климат в коллективах. Создание необходимых элементарных социально- бытовых услуг в воинских гарнизонах- крайне необходимая мера, которая потребует значительных финансовых, материальных затрат и определенного времени. А это опять — таив трудно разрешимо ближайшей перспективе.

Перечисленные выше основные проблемы социальной защищенности не исключают наличия других, воздействие которых на военнослужащих в определенные периоды времени молот быть более значительным, Поэтому важно проявлять заботу о них, исходя из того, что это одна из категорий трудовых ресурсов, которая обязана выполнять свои функциональные обязанности, жертвуя, если понадобится жизнью.

5 Заключение

Сущность социально-экономической защищенности граждан состоит в законодательном обеспечении их экономических, политических, социальных и иных прав и интересов. Различают два вила социально-экономической защищенности: ограниченную и абсолютную. Ограничения социально- экономическая защищенность — это обеспечение всем членам общества гарантированного минимума уровня жизни, защиты от тяжелых физических лишений.

Абсолютная защищенность представляет собой обеспечена государством относительного благополучия какому-то лицу или категории граждан.

Субъектами социально-экономической защищенности являются; государство, профсоюзы, союзы и ассоциации предпринимателей, различные общества и объединения потребителей.

Источники социально-экономической незащищенности подразделяются на две группы? ‘абсолютные и относительные, К абсолютным источникам относятся те, которые при любой направленности их динамики однозначно влияют на защищенность граждан — снижает ее. Это прежде всего безработица, инфляция, милитаризация экономики, военные конфликты, экологические проблемы.

Вторая группа включает такие источники, которые только при ухудшении их динамики становятся. источниками незащищенности. Это несправедливое распределение доходов, сан *елке уровня личного потребления, сокращение объема и снижение качества медицинских услуг, ухудшение социального обеспечения и сокращение социальной помощи, обострение жилищной проблемы.

Переход к рыночному механизму функционирования экономки обострил проблемы социально-экономической защищенности военнослужащих.

6 Литература

1. Кожухарь В.Г.. Социальная защищенность: проблема социальной защиты военнослужащих. М., 1996.

2. Лемешев С.В.. Проблемы обеспечения социальной справедливости в вооруженных силах Российской Федерации. М., 1996.

3. Кибакин М.В. Социальная защищенность офицеров внутренних войск и ее обеспечение в современных условиях. (социологический анализ). М.,

1995.

Курсовая работа: Многопроцессорный вычислительный комплекс

Министерство образования республики Беларусь.

Белорусский Государственный Университет

Информатики и Радиоэлектроники

Кафедра ЭВМ

Пояснительная записка

к курсовому проекту

По курсу: «Вычислительные комплексы системы и сети»

На тему: «Многопроцессорный вычислительный комплекс»

Выполнил:

ст. гр. 650502

Курганович И.В.

Проверил:

Жеребятьев В.И.

Минск 2000г.

Задание к курсовому проекту

Разработать схему многопроцессорного вычислительного комплекса с многовходовыми ОЗУ.

Исходные данные:

тип микропроцессора – 80386;

количество микропроцессоров – 2;

объем ОЗУ – 640 кб;

объем ПЗУ – 256 кб;

количество параллельных ПУ – 2;

количество последовательных ПУ – 2.

В схеме должна быть предусмотрена возможность подключения внешних запоминающих устройств.

Содержание:

Введение

1. Разработка структурной схемы

2. Разработка функциональной схемы

3. Выбор и обоснование элементов

4. Разработка принципиальной схемы

Заключение

Литература

Введение

Вычислительная техника в своем развитии по пути повышения быстродействия ЭВМ приблизилась к физическим пределам, которые обусловлены ограниченной скоростью распространения сигналов в линиях, связывающих элементы и узлы машины. В этих условиях требования практики (сложные физико-технические расчеты, метеорологические расчеты, многомерные экономико-математические модели и другие задачи) по дальнейшему повышению быстродействия ЭВМ могут быть удовлетворены только путем распространения принципа параллелизма на сами устройства обработки информации и создания многомашинных и мультипроцессорных вычислительных систем. Такие системы позволяют производить распараллеливание во времени выполнение программы или параллельное выполнение нескольких программ (задач).

В настоящее время исключительное важное значение приобрела проблема обеспечения высокой надежности и готовности вычислительных систем, работающих в составе различных АСУ и АСУ ТП, в особенности, при работе в режиме реального времени. Эта проблема решается на основе использования принципа избыточности, который также диктует построение многопроцессорных и многомашинных систем.

Различие понятий многомашинной и мультипроцессорной системой заключается в следующем. Многомашинная вычислительная система содержит несколько ЭВМ, каждая из которых имеет свою оперативную память и работает под управлением своей операционной системы, а также средства обмена информацией между машинами. Реализация обмена информацией происходит в конечном счете за счет взаимодействия операционных систем машин между собой. Это ухудшает динамические характеристики процессов межмашинного обмена данными. Но применение многомашинных систем позволяет повысить надежность вычислительных комплексов. Однако можно заметить, что при этом оборудование комплекса недостаточно эффективно используется для этой цели. В многомашинной системе достаточно в каждой ЭВМ выйти из строя по одному устройству (даже разных типов), как вся система становится неработоспособной.

Этих недостатков лишены мультипроцессорные системы. В таких системах процессоры обретают статус рядовых агрегатов вычислительной системы, которые подобно другим агрегатам, таким как модули памяти, каналы, периферийные устройства, включаются в состав системы в нужном количестве.

Вычислительная система называется мультипроцессорной, если она содержит несколько процессоров, работающих с общей оперативной памятью и, быть может, с общими внешними запоминающими устройствами, и управляется одной общей операционной системой.

В мультипроцессорной системе достигается более быстрая, чем в многомашинных системах, реакция на ситуации, возникающие внутри системы и в ее внешней среде, и более высокая надежность и живучесть, так как система сохраняет работоспособность, пока работоспособны хотя бы по одному модулю каждого типа устройств. На основе многопроцессорности и модульного принципа построения других устройств системы возможно создание систем повышенной живучести за счет автоматической перестройки структуры (автоматической реконфигурации) при отказах в отдельных агрегатах, в том числе в процессорах. Многомашинные и многопроцессорные системы могут быть однородными и неоднородными. Однородные системы содержат однотипные ЭВМ или процессоры.

Неоднородные многомашинные системы состоят из ЭВМ различного типа, а в неоднородных мультипроцессорных системах используются различные специализированные процессоры, например, процессоры для операций с плавающей запятой, для обработки десятичных чисел, процессор, реализующий функции операционной системы и другие. Принципы организации мультипроцессорных систем сильно отличаются в зависимости от их назначения. Поэтому целесообразно подразделять их на два класса:

мультипроцессорные вычислительные системы, ориентированные на повышение производительности;

мультипроцессорные вычислительные системы, ориентированные на повышение надежности и живучести.

Существуют три типа структурной организации МПВК: с общей шиной; с перекрестной коммутацией; с многовходовым ОЗУ.

В комплексах с многовходовыми ОЗУ все , что связано с коммутацией устройств , осуществляется в ОЗУ. В этом случае модули ОЗУ имеют число входов , равное числу устройств , которые к ним подключаются, т.е. для каждого устройства предусматривается свой вход в ОЗУ. В таких комплексах очень просто решается вопрос о выделении каждому процессору своей оперативной памяти, недоступной другим процессорам. Выделение индивидуальной памяти каждому процессору позволяет хранить в ней информацию, которая необходима только одному процессору. Это позволяет избежать части конфликтов, которые неизбежно возникают при общей оперативной памяти. Кроме того, уменьшается вероятность искажения информации в ОЗУ другими процессорами.

Однако комплексы с многовходовыми ОЗУ имеют тот недостаток, что в случае выхода из строя какого-либо процессора, доступ к его памяти затруднен и информация может быть переписана в другой модуль ОЗУ только через канал ввода-вывода и внешнее запоминающее устройство, что требует много времени.

1. Разработка структурной схемы

Целью данного курсового проекта является разработка структуры многопроцессорного вычислительного комплекса с многовходовым ОЗУ.

Структурная схема такого МПВК приведена в приложении на схеме 1.

Рассмотрим блоки, представленные на данной схеме.

Блок генерации сигналов.

Функционирование любого вычислительного комплекса основывается на сигналах. Основные сигналы, которые присутствуют в любом компьютере это CLK и RESET. Сигнал CLK используется для синхпронизации раборы всех блоков вычислительного комплекса. Сигнал RESET используется для сброса всех блоков вычислительного комплекса или установки их в исходное состояние. Вышеописанные сигналы формируются блоком генерации сигналов.

Для формирования сигналов блок генерации сигналов должен получать информацию о работе других блоков (чем они занимаются в данный момент времени). Такая информация поступает в блок при помощи сигналов S0 и S1. После декодирования этих сигналов, блок выдает сигнал готовности READY для тех устройств, которые необходимы для выполнения поставленной задачи.

Блок микропроцессора.

По данным задания курсового проекта блоков микропроцессора должно быть два. Оба блока работают на одинаковой частоте, т.к. используют идентичные сигналы синхронизации. Внутренняя структура блоков и выполняемые ими функции полностью совпадают, поэтому рассмотрим только один микропроцессорный блок.

Микропроцессорный блок является главным элементом МПВК. Он организует работу всего МПВК. Для связи со всеми блоками комплекса микропроцессорный блок использует сигнал READY, который выдается блоком генерации и разрешает микропроцессорному блоку начать работу по решению следующей задачи

Для работы с передачей информации блок микропроцессора выдает сигналы: S0 и S1 для блока генерации, MEMR, MEMW, IOR, IOW для блока сопряжения. Сигнал MEMR показывает, что блоку микропроцессора необходимо прочитать данные из блока памяти и блок сопряжения должен установить связь между этими блоками. Сигнал MEMW показывает, что блоку микропроцессора необходимо занести данные в блок памяти. Сигнал IOR показывает, что блоку микропроцессора необходимо прочитать данные из периферийного устройства и блок сопряжения должен соединить микропроцессорный блок с блоком контроллеров ПУ, через который проходят данные. Сигнал IOW показывает, что блоку необходимо вывести данные на какое-то ПУ.

В блоке есть две шестнадцатиразрядные шины: шина адреса ( ADDRES[0..15] ) и шина данных ( DATA[0..15] ). Это двунаправленные шины, по которым происходит передача адресов и данных во всех направлениях.

Такие сигналы и шины присущи любому компьютеру и являются стандартными.

Для того, чтобы организовать совместную работу двух микропроцессорных блоков в курсовом проекте введен сигнал BUSY. Этот сигнал вырабатывается после анализа текущих задач, которые выполняют блоки, или задач, которые они намерены выполнять.

В многопроцессорном вычислительном комплексе необходимо отследить ситуации, когда происходит одновременное обращение к блоку памяти или когда во время работы с блоком памяти одним блоком происходит обращение к памяти от другого блока. При выявлении таких ситуаций сигналом BUSY, один из микропроцессорных блоков переводится в состояние ожидания.

Блок сопряжения.

Предназначен для подключения микропроцессорных блоков к блоку контроллеров периферийных устройств и к блоку памяти. В блоке сопряжения происходит выяснение к какому ПУ или к какой части модуля памяти необходимо подключиться микропроцессорному блоку и соединение его с данным устройством.

Так же в этом блоке реализован механизм отслеживания исключительных ситуаций и организации работы после них. Блок организует передачу данных и адресов по четырем независимым двунаправленным шинам. Для работы с периферийными устройствами блок получает сигнал INT, который показывает, что какому-то ПУ необходимо прервать работу микропроцессорного блока. Блок сопряжения анализирует этот сигнал и выполняет действия, необходимые для передачи прерывания.

Блок памяти.

По данным задания к курсовому проекту модуль памяти должен содержать ПЗУ на 256 кбайта и ОЗУ на 640 кбайт. Для обращения к ячейкам памяти используется шестнадцатиразрядная шина адреса ADDRES[0..15]. Так как 386 процессор имеет шестнадцатиразрядную шину данных, то и для работы с памятью используется шестнадцатиразрядная шина. Для работы с модулем памяти используется 4 шины, по две на каждый процессорный модуль, так как в курсовом проекте должна быть реализована многовходовая оперативная память. Через блок сопряжения данные передаются в один из процессорных модулей, либо по каналам ПДП на контроллеры ПУ.

Блок контроллеров ПУ.

Включает в себя контроллеры ПУ, которые могут использоваться обоими процессорными модулями.

Связь с процессорами происходит через блок сопряжения по шестнадцатиразрядной шине адреса и восьмиразрядной шине данных. Для прерывания процессоров блоком контроллеров используется сигнал INT. В зависимости от программного обеспечения процессорный блок организует либо программную передачу данных, либо каналы ПДП.

В курсовом проекте рассмотрены только ситуации, которые связаны с передачей данных из процессорных блоков в блок памяти и обратно. Связь между процессорами и контроллерами ПУ и соперничество за них может быть реализовано программно в специализированной операционной системе.

2. Разработка функциональной схемы

Функциональная схема разрабатываемого многопроцессорного комплекса приведена в приложении схема 2.

Рассмотрим структуру данного МПВК на основе блоков, приведенных в структурной схеме.

В блок генератора сигналов включены два одинаковых генератора, по одному для каждого процессора. Генераторами вырабатываются сигналы, на основе которых работает весь МПВК. Генераторы формируют сигналы синхронизирующие работу всех устройств, которые входят в комплекс, включая процессор (CLK); сигналы сброса всех устройств в исходное состояние (RESET); сигналы окончания очередного цикла шины и начала нового цикла (READY). Для генерации сигнала READY используются сигналы: S0,S1; ARDYN,SRDYN (разрешают формирование сигнала READY в соответствии с сигналами ARDY и SRDY соответственно).

Два генератора используются потому, что каждый процессор может выполнять свою функцию и свой цикл шины, так как у каждого есть своя шина.

Блок микропроцессора включает следующие устройства:

микропроцессор с шестнадцатиразрядными шинами данных и адреса, и управляющими сигналами;

шестнадцатиразрядный регистр адреса и шинный формирователь;

шинный контроллер.

Процессор (кроме работы с данными) выполняет следующие функции:

управление контроллером и формирование вместе с ним очередного цикла шины (используются сигналы S0,S1,M/IO,HLDA);

управление работой регистра-защелки адреса (сигналы S0,S1,HLDA);

управление передачей данных (сигнал BHE);

Процессор использует такие входные сигналы как:

CLK , который вырабатывается синхрогенератором;

RESET , сброс в исходное состояние;

READY, организация нового цикла шины;

— BUSY в данном вычислительном комплексе используется в том случае, когда второй процессор работает с памятью, чтобы остановить первый процессор если ему тоже нужна память;

INTR , прерывания процессора;

HOLD, запрос на захват шины.

Шинный контроллер управляет работой системной шины в зависимости от того, кокой цикл нужно выполнить: чтение или запись в память, чтение или запись в порт. Контроллер также управляет передачей данных: разрешением передачи и направлением.

Регистры-защелки адреса используются для того, чтобы выдавать требуемый адрес в течении всего цикла шины.

Шинные формирователи используются для передачи данных в обоих направлениях и выдачи данных в течение всего цикла шины.

Блок сопряжения включает следующие устройства:

две системные шины AT для обоих процессорных модулей;

контроллер ПДП с регистром для формирования шестнадцатиразрядного адреса;

шинные формирователи для передачи данных с системной шины на ПУ и наоборот;

контроллер прерываний.

Две системные шины введены для увеличения быстродействия, чтобы каждый процессор мог обращаться к памяти или к ПУ в любое время.

Контроллер ПДП организует каналы ввода-вывода для передачи данных от ПУ к памяти и наоборот минуя процессор и давая ему возможность заниматься своей задачей.

Контроллер ПДП на время передачи становится “ хозяином ” системной шины. Прямой доступ к памити организуется следующим образом: Устройствами ввода-вывода на системную шину выдаются запросы DREQ, которые принимаются контроллером; контроллером формируется запрос на захват системной шины HRQ; получив сигнал HRQ процессор выдает сигнал HLDA, подтверждающий захват системной шины; контроллером формируется сигнал DACK, сообщающий устройству ввода-вывода о начале обмена данными; контроллер выдает сформированный адрес ячейки памяти, предназначенной для обмена, причем адрес выдается побайтно; формируются сигналы MEMR, MEMW и IOR, IOW, обеспечивающие управление обменом; после окончания цикла ПДП либо повторяется цикл с изменением адреса, либо прекращается обмен и управление шиной возвращается процессору.

Контроллер прерываний служит для прерывания процессора при обращении к нему какого-либо устройства.

Прерывание организуется следующим образом:

Устройство ввода-вывода может запросить обслуживание путем подачи активного сигнала на один из входов запроса IRQ0 – IRQ7 через системную шину. Если контроллер удовлетворит запрос, его вывод INTR активизируется и соответствующий сигнал поступает на вход INTR процессора. Вход INTR микропроцессора асинхронный, то есть он может принять запрос в любое время. Процессор выдает два импульса подтверждения прерывания INTA, которые сообщают контроллеру о том, что процессор воспринял его запрос на прерывание. Первый импульс INTA используется контроллером для определения источника выдачи вектора прерывания. По второму импульсу INTA контроллер помещает на шину данных байт вектора прерывания.

Блок памяти состоит из следующих устройств: регистр адреса, шинный формирователь для данных, ПЗУ, ОЗУ.

Блок контроллеров ПУ включает в свой состав два контроллера: для последовательных и параллельных периферийных устройств.

Общее функционирование комплекса ничем не отличается от работы простой ЭВМ общего назначения. Отличие в том, что после формирования сигналов MRDC или MWDC одним процессором, начинает отслеживаться ситуация, когда эти сигналы сформирует другой процессор и перевод этого процессора в состояние ожидания. После завершения работы с памятью первый процессор формирует сигнал, переводящий второй процессор из состояния ожидания в рабочий режим.

3. Выбор и обоснование элементов

Описание микропроцессора 80386:

Вывод – ВНЕ – выходной сигнал разрешения передачи старшего байта, активный – низкий.:

Выводы S0,S1 – выходные сигналы состояния. Вместе с М/-IO,COD/ -INTA определяют текущее состояние микропроцессора.

Выводы PEREQ,–PEACK – входной и выходной сигнал соответственно. Запрос от сопроцессора и подтверждение сопроцессору. Не используется.

Выводы А23 – А0 – выходы на шину адреса. Разряды А23 – А16 во время обращения к портам равны нулю.

Выводы D15 – D0 – двунаправленная шина данных.

Вывод CLK – входной сигнал синхронизации микропроцессора, внутри делится на 2.

Вывод RESET – входной сигнал сброса микропроцессора. Активный– высокий. Минимальная длительность – 16 тактов системного синхросигнала.

Вывод M/-IO – выходной сигнал, позволяет отличить обращение к памяти от обращения к порту.

Вывод COD/-INTA – выходной сигнал, позволяет отличить цикл выборки команды от цикла чтения данных и цикл подтверждения прерывания от цикла чтения/записи порта.

Вывод –LOCK – выходной сигнал блокировки захвата шины. Активизируется по команде LOCK или в цикле подтверждения прерывания.

Вывод –READY – входной сигнал готовности шины. Завершает цикл шины. Активный – низкий. Игнорируется во время активного сигнала HLDA.

Выводы HOLD,HLDA – входной и выходной сигналы соответственно. Запрос на захват шины и подтверждение захвата.

Вывод INTR – входной сигнал запроса на прерывание.

Вывод NMI – входной сигнал немаскируемого запроса на прерывание. Циклы подтверждения прерывания не вырабатываются.

Описание синхрогенератора К1810ГФ84.

Синхрогенератор ( или генератор тактовых импульсов ) К1810ГФ84 служит для синхронизации работы процессора и других периферийных микросхем. Он также синхронизирует сигнал готовности READY при его генерации асинхронными микросхемами или схемами с иной синхронизацией. Также генерирует сигнал RESET сброса процессора при включении питания или при нажатии кнопки RESET (сброс).

Многопроцессорный вычислительный комплекс

Конструктивно микросхема выполнена по CMOS–технологии в корпусе с 18 выводами, расположенными в два ряда.

Описание выводов микросхемы: CLK – системная синхронизация, используеncz микропроцессором и другими микросхемами, работа которых должна быть синхронной с ним (частота выхода CLK равна удвоенной внутренней процессорной частоте и определяется частотой используемого кварца, а именно равна 12 МГц); F/C – выбор частоты/кристалла, определяет источник для создания синхронизирующего сигнала CLK(когда F/C=0 для генерации CLK используется внутрисхемный осциллятор, если F/C=1, то используется входной сигнал, подаваемый на вход EFI); EFI – этот вход управляет генерацией сигнала CLK, если F/C=1 (в PC/AT не используется); Х1,Х2 – через эти выводы кварц подсоединяется к внутреннему генератору для создания колебательного контура;

PCLK – это выход синхросигнала с частотой, равной половине частоты CLK (в PC/AT не используется); ARDYEN – это сигнал разрешения асинхронного входа готовности, выделяет сигнал ARDY, используемый для удлинения текущего цикла шины; ARDY – это входной асинхронный сигнал для образования выходного сигнала READY на удлинение цикла шины; SRDYEN – этот входной сигнал аналогичен ARDYEN, но только он синхронный, выбирает SRDY как источник формирования выходного сигнала READY; SRDY – это входной сигнал синхронизированной готовности, должен быть синхронизирован относительно CLK; S0,S1 – эти входы соединены с выводами S0,S1 процессора, давая синхрогенератору информацию о цикле шины; READY – это выходной сигнал готовности, который разрешает завершение текущего цикла шины; RES – это входной сигнал ‘входной сброс’, который разрешает выходной сигнал RESET синхрогенератора; RESET – это выходной сигнал, который появляется при подаче сигнала разрешения на вход RES (используется для перевода всей системы в начальное состояние);

Описание шинного контроллера К1810ВГ88.

Многопроцессорный вычислительный комплексШинный контроллер К1810ВГ88 предназначен для генерации сигналов, управляющих различными циклами шины: обменом данными между процессором и периферийными устройствами, а также для синхронизации этих обменов с работой процессора и других микросхем. При этом сам контроллер синхронизируется сигналом PROCCLK от КП1810ГФ84.

Конструктивно контроллер выполнен в корпусе с 20 выводами с двухрядным их расположением.

Описание выводов микросхемы: CLK – системная синхронизация, входной сигнал, идущий от синхрогенератора КП1810ГФ84; S0,S1,M/IO – это входные сигналы, с дешифрации которых контроллер начинает свою работу по выполнению совместно с процессором очередного цикла шины ( расшифровка различных комбинаций этих сигналов приведена при описании выводов процессора с теми же названиями); МВ – это входной сигнал выбора режима шины MULTIBUS; READY – сигнал на этом входе, указывает на окончание текущего цикла шины; CMDLY – этот входной сигнал позволяет задержать начало работы контроллера по выполнению очередного цикла шины; CENL – это входной сигнал, называемый разрешением защелкивания команды (в PC/AT на этот вход должна подаваться логическая единица); CEN/AEN – это входной сигнал, называемый ‘разрешение команды/разрешение адреса’; ALE – это выходной сигнал, называемый ‘разрешение защелки адреса’; DEN – это выходной сигнал разрешения передачи данных, определяет передачу данных со входов на выходы в шинных формирователях, подсоединенных к системной шине; DT/R – это выходной сигнал, определяющий направление передачи данных ( микросхема DD14 используется для передачи младшего байта данных, а DD13 – старшего байта данных); MCE – это выходной сигнал разрешения каскадирования (в PC/AT не используется); INTA – это выходной сигнал подтверждения аппаратного прерывания; IORC – это выходной сигнал управления, сообщающий периферийному устройству, что оно должно выставит данные на шину для последующего их чтения процессором; IOWC — это выходной сигнал управления, информирующий о протекании цикла шины записи данных в периферийный порт; MRDC – это выходной сигнал, сообщающий о проведении цикла шины чтения данных из ОП; MWTC – этот выходной сигнал информирует о протекании цикла шины записи данных в ОП.

Описание буферного регистра КП580ИР82.

Используется для организации запоминающих буферов, адресных защелок, портов ввода-вывода и тому подобное. Буферные регистры состоят из восьми информационных триггеров с трехстабильными выходами, общими сигналами записи информации и управления выходными схемами.

Многопроцессорный вычислительный комплекс

Назначение выводов: D7 – D0 – линии входных данных; Q7 – Q0 – линии выходных данных; C- стробирующий сигнал; CS – разрешение выдачи данных. Регистр принимает и отображает информацию синхронно с положительным перепадом тактового импульса, подаваемого на вход С. Состояния регистра приведены в таблице.

Многопроцессорный вычислительный комплексРежим работы

Входы

Выход триггера

Выходы
CS

С

Dn

Q

Q0..Q7

Многопроцессорный вычислительный комплексМногопроцессорный вычислительный комплексЗагрузка и считывание

0

0

0

0
0

1

1

1

Многопроцессорный вычислительный комплексМногопроцессорный вычислительный комплексЗагрузка регистра и разрыв выходов

1

0

0

Z
1

1

1

Z

Описание шинного формирователя КП580ВА86.

Применяются как буферные устройства шины данных в микропроцессорных системах. Большая выходная мощность и простота управления позволяет использовать их для построения двунаправленных согласующих буферов межмодульной связи.

Многопроцессорный вычислительный комплексФормирователь состоит из восьми одинаковых функциональных блоков с общими сигналами управления Т и ОЕ. Функциональные блоки состоят из двух усилителей-формирователей с Z-состояниями на выходах, схема включения которых обеспечивает разнонаправленную передачу.

Назначение выводов: А7 – А0 – вход-выход линий данных. В зависимости от состояния входа Т они могут быть входными, если Т=1 и выходными, если Т=0; В7 – В0 – вход-выход линий данных. Аналогично А7 – А0.

Описание контроллера ПДП К1810ВТ37.

Используется в составе МПВК для реализации прямого доступа к памяти по четырем независимым каналам с положительными или отрицательными приращениями адреса. Каждый канал может выполнять до 64К циклов ПДП и имеет возможность автоматической инициализации, то есть повторения циклов ПДП с теми же параметрами.

Многопроцессорный вычислительный комплекс

Назначение выводов: CLK – вход для подключения тактового генератора; CS – выбор кристалла; RESET – сброс, переход в исходное состояние; READY – готовность; HLDA – подтверждение захвата системной шины; DREQ3 – DREQ0 – входы запросов на ПДП от внешних устройств; DB7 – DB0 – двунаправленная шина данных с буфером. В циклах ПДП на эти линии выдается восемь старших разрядов адреса, которые необходимо “ защелкнуть ” на внешнем регистре сигналом ADSTB; IOR – чтение, разрешает выдачу данных из внешних устройств; IOW – запись, разрешает запись данных в регистры внешних устройств; EOP – окончание процесса, вход-выход для указания окончания процесса передачи данных в режиме ПДП; А7 – А0 – адресные выходы; HRQ – выход запроса на захват системной шины; DACK3 – DACK0 – выходные линии подтверждения ПДП; AEN – разрешение адреса, устанавливается на время выдачи восьми разрядов адреса ОЗУ на линии DB7 –DB0; ADSTB – строб адреса, для записи старшего разряда адреса во внешний регистр; MEMR – чтение из памяти; MEMW – запись в память.

Описание контроллера прерываний К1810ВН59А.

Все запросы на аппаратные прерывания из системной шины направляются через контроллер прерываний К1810ВН59А. Этот контроллер генерирует запросы прерываний на вход INTR микропроцессора. Контроллер может принимать сигналы прерываний от нескольких устройств, назначать им приоритеты и прерывать работу процессора.

Многопроцессорный вычислительный комплекс

Описание выводов контроллера: D7 – D0 – двунаправленная шина данных; INTA – вход подтверждения прерывания, разрешающий контроллеру выдать вектор прерывания на шину данных; IRQ7 – IRQ0 – асинхронные входные сигналы запросов прерываний; INTR – выходной сигнал действительного запроса на прерывание для прерывания процессора и организации обработки возникшего прерывания; SP/EN – в PC/AT не используется; CS – вход выбора контроллера, разрешающий связь между процессором и контроллером при активных IOR или IOW; WR – вход запись, разрешающий программирование контроллера; RD – вход чтение, разрешающий считывание некоторых регистров контроллера; A0 – вход адреса, использующийся совместно с CS, WR или RD для записи/считывания внутренних регистров контроллера.

Многопроцессорный вычислительный комплекс

Описание микросхемы ПЗУ КР556РТ4. Микросхема имеет емкость 32 кбайта и представляет собой перегружаемую ПЗУ. Имеет 15 адресных входа и 8 выходов данных. Сигналы CS и DE для выбора данной микросхемы. Выход PIN1 для перепрограммирования не используется.

Описание микросхемы ОЗУ КР158РУ5.

Микросхема имеет емкость 256 кбайта и представляет собой оперативное запоминающее устройство. Имеет 14 адресных входа и 8 выходов данных. Сигналы CS1 и CS2 для выбора данной микросхемы. На них подается А15 с системной шины для отличия обращения к ПЗУ от ОЗУ ( для ОЗУ А15=0 ). Выход WR/RD для определения операции чтения или записи. Сигнал ОЕ не используется.

Многопроцессорный вычислительный комплекс

Описание контроллера параллельных ПУ КР580ВВ55.

Используется для организации параллельного обмена данными между процессором и ПУ. Позволяет подключать до 2 устройств.

Назначение выводов: D7 – D0 – двунаправленная шина данных; А0,А1 – адресные входы для выбора требуемого ПУ; RD,WR – выбор операций чтения или записи; CS – выбор данной микросхемы; PA7 – PA0, PB7 — PB0 – шины данных к ПУ; INTA, INTB – выводы запросов на прерывания.

Многопроцессорный вычислительный комплексОписание контроллера последовательных ПУ КР580ВВ51.

Многопроцессорный вычислительный комплексПредназначен для реализации синхронно-асинхронных приемо-передач между последовательными ПУ и процессором.

4. Разработка принципиальной схемы

Принципиальная схема МПВК приведена в приложении схема 3.

В схеме используется микропроцессор фирмы Intel 80386. Он имеет двадцатичетырехразрядную шину адреса, но так как восемь старших разрядов не используются, то они заведены на землю. В данной реализации мы обходимся шестнадцатью разрядами адреса, так как адресуемая память имеет размер 640 кбайт. Сигналы, необходимые для работы с сопроцессором также не используются.

Для реализации буферного шестнадцатиразрядного регистра используются два восьмиразрядных регистра КП580ИР82.

Для реализации шестнадцатиразрядного шинного формирователя используются два восьмиразрядных формирователя КП580ВА86.

ПЗУ на 256 кбайта собрано на микросхемах КР556РТ4 емкостью 32 кбайта.

ОЗУ на 640 кбайт собрано на микросхемах КР185РУ5 емкостью 256 кбайт.

Заключение

Проблема повышение быстродействия ЭВМ наиболее ощутима в настоящее время, так как повышение быстродействия за щет изобретения новых микросхем или использования новых технологий в настоящее время почти невозможно. Приходится решать эту проблему используя уже существующую базу. Многопроцессорный комплекс является одним из наиболее успешных решений данной проблемы.

В данном курсовом проекте не использовались отдельные каналы ввода-вывода для подсоединения ПУ непосредственно к памяти, а использовалось подключение через системную шину. Это дало бы возможность полностью освободить системную шину и предоставить ее полностью в распоряжение компьютера. Единственный недостаток оставшийся в МПВК после этого – это простои процессоров в случае одновременного обращения к памяти. Эта проблема решается за счет действительно многопортового ОЗУ.

Литература

1. Ларионов А. М. и др. Вычислительные комплексы, системы и сети. — Л. : Энергоатомиздат, 1987.

2. Цифровые интегральные микросхемы: Справ. / Богданович М. И. и др. – Мн. : Беларусь, 1991.

3. Конопелько В. К. , Лосев В. В. надежное хранение информации в полупроводниковых ЗУ. – М. Радио и связь, 1986.

4. Полупроводниковые БИС запоминающих устройств: Справочник / под ред. А. Ю. Горбунова – М. : Радио и связь, 1986.

5. Левкин В.Г.,Левкина А.И. Введение в схемотехнику IBM PC/AT. – Мн. : Беларусь,1982.

6. Руководство по архитектуре IBM PC/AT,/ под ред. М.Л. Мархасина. – Мн. : 1993.

7. Качан М.К. Электронные вычислительные машины и системы. Киев.1985.

8. Русак И.М.,Луговской К.Л. Технические средства ПЭВМ. Справочник. Москва. 1984.

9. Микропроцессорный комплекс К1810: структура, программирование, применение. Справочник. Москва. Высшая школа. 1990.

Лабораторная работа: Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Основы теории кодирования»

на тему: «Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода»

Руководитель:

Зеленевский В.В.

Исполнитель: студент 931 учебной группы

Сумин А.А.

Серпухов – 2007 г.

Спецификация

Таблица 1

Позиционное обозначение

Наименование элемента

Количество

Примечание
Регистры К555
DD.1

К555ИР8

1

DD.5

К555ИР9

1

Сумматоры К555
DD.2

К555ЛП5

2

Триггеры К555
DD.3

К555ТВ15

1

Ключи К555
DD.4

К555ЛИ1

1

Содержание

Введение

Разработка структурной схемы системы передачи данных (СПИ), ее описание

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода

Разработка структурной схемы кодирующего устройства для формирования сверточного кода

Разработка функциональной электрической схемы кодирующего устройства для формирования сверточного кода

Оценка вероятности правильного приема сообщения, закодированного сверточным кодом

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Сверточные (цепные, непрерывные, скользящие) коды являются частным случаем итеративных (рекуррентных) кодов, построенных по непрерывному аналитическому закону. Если эти рекуррентные соотношения линейные, то рекуррентный код – сверточный. Последовательность двоичных символов сообщения при сверточном кодировании на блоки не разбиваются, а формируются последовательно по мере поступления информационных символов сообщения по некоторым рекуррентным, обязательно известным на приемной стороне, соотношениям выбранных для данного типа кода. Сверточные коды бывают систематические (место информационных символов определено) и несистематические (сказать о месте информационных символов невозможно).

Для сверточного кода используется система порождающих многочленов (минимум два). Параметрами сверточного кода, которые влияют на достоверность приема сообщения, являются:

1) конструктивные параметры кодирующего устройства (k – количество разрядов регистра сдвига; R – скорость формирования сверточного кода, которая характеризует избыточность; система образующих полиномов);

2) длина кодовой комбинации, Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода;

3) свободное кодовое расстояние (будет определяться для других сообщений), Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода-определяет возможность корректировать ошибки.

Влияние любого входного информационного символа будет распространяться на Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода выходных кодовых символов (величина Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода— длина кодового ограничения). Длина кодового ограничения и конкретный вид связи разрядов регистров сдвига с сумматорами по mod2 определяют корректирующие свойства сверточного кода, а величина, называемая скоростью формирования кода, будет характеризовать избыточность, которая вводится при кодировании.

Сверточный код можно рассматривать как обобщение блочного кода, понимая при этом под значением Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода– длину информационного сообщения и этой длине информационного сообщения будет соответствовать суммарная длина кодовой комбинации, которая отправляется в канал передачи данных — Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода, ( Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода ).

Разработка структурной схемы системы передачи данных (СПИ), ее описание

В систему передачи информации входят следующие элементы (рис.1).

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода

Рисунок 1

Кодирующее устройство (кодер) решает задачу введения некоторой избыточности в виде дополнительных символов, передаваемого сообщения статистического кода. Эта избыточность нужна для наделения кода свойством исправлять ошибки. Может использоваться любое представление корректирующего кода, либо двоичное, либо недвоичное (в нашем примере двоичное представление).

Модулятор осуществляет кодирование сигнала по определенному способу модуляции сигнала – амплитудное, частотное, фазовое телеграфирование (в нашем примере фазовое телеграфирование). Для каждого сигнала существуют свои зависимости. При постоянной величине отношения энергии сигнала к энергии шума (помех) вероятность ошибки в приеме бита информации наиболее низкая при использовании фазового телеграфирования.

Демодулятор осуществляет декодирование сигнала, тип которого определяется способом модуляции сигнала. Декодер выполняет функции: 1) обнаружение ошибок; 2) исправление обнаруженных ошибок; 3) дешифрование принятого статистического кода (выделение статистического кода). Возможно, декодер не выполнит своих функций и произойдет трансформация статистического кода в другое разрешенное сообщение, что является крайне опасным явлением. Различают последовательное декодирование сверточных кодов (применим для систематических кодов, особенно для (2,1), обладает пороговыми свойствами), а также декодирование по методу максимального правдоподобия, то есть оптимальным образом. Оптимальное декодирование предполагает, что декодер будет исправлять большее число ошибок, чем пороговое значение.

2. Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода

Разработка структурной схемы кодирующего устройства для формирования сверточного кода

Основой для построения структурной схемы кодирующего устройства для формирования сверточного кода является:

заданное число разрядов регистра сдвига, k=5;

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода

система образующих полиномов:

скорость формирования сверочного кода,

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода,

где Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода— число символов сообщения, которые поступают на вход кодирующего устройства для формирования определенного отрезка кодовой комбинации Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода.

Число разрядов регистра либо задано, либо его определяют по старшей степени в системе образующих полиномов, степень X (в данном случае 4+1=5=k) будет образовать число разрядов. Сумматоров по mod2 ставится столько, сколько образующих полиномов в нашей системе. Связи сумматоров с триггерами регистра сдвига определяются соответствующими коэффициентами многочленов.

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода

Рисунок 2 Структурная схема кодирующего устройства

Коммутатор «опрашивает» выходы сумматоров по mod2 по приходу каждого информационного символа и выдает последовательно символы в канал передачи данных, то есть по приходу одного символа сообщения в канал передачи данных поступает два символа кодовой последовательности.

Разработка функциональной электрической схемы кодирующего устройства для формирования сверточного кода

На основе структурной схемы кодера построим функциональную электрическую схему кодирующего устройства (рис.3). При аппаратной реализации используем конструкции на интегральных цифровых микросхемах. Среди серий ИМС выбираем К555 (ТТЛШ – транзисторно-тразисторная логика с использованием диодов Шотки).

Микросхема К555ИР8 — 8-разрядный регистр с последовательной загрузкой и параллельной выгрузкой. Входы: 2 — информационный вход, 8 — тактовый вход, 9 — сброс. Выходы: 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12, 13.

Микросхема К555ИР9 — 8-разрядный сдвиговый регистр с параллельной загрузкой и имеет два режима работы: параллельная загрузка и сдвиг. Входы: WR – вход выбора режима; SYN – тактовый вход; входы параллельной загрузки – 3, 4, 5, 6, 11, 12, 13, 14. Выход: 9 – Q7.

Микросхема К555ЛП5 – четыре двухвходовых логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (сумматор по mod2).

Микросхема К555ТВ15 – два JK-триггера. Используется в качестве счетного Т-триггера, выполняющего функцию деления частоты на 2. Входы: 4, 12 – входы синхронизации; 1, 15 – входы установки нуля; 5, 11 – входы установки единицы; Выходы: 6, 10 – прямые выходы.

Микросхема К555ЛИ1 – 4 элемента 2И.

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода

Примечание: на микросхемах К555ЛИ1, К555ЛП5 и К555ИР8 7-й выход — общий (земля), 14-й выход – напряжение питания; на микросхемах К555ТВ15, К555ИР9 8-й выход – общий, 16-й выход – напряжение питания;

Принцип работы кодера

Перед началом работы при подаче единичного потенциала на вход 9 регистра сдвига DD.1 содержимое ячеек памяти регистра обнуляется.

При подаче тактового импульса генератора тактовых импульсов на синхровход 12 JK-триггера DD.4 (в данном случае работает как счетный триггер) его прямой выход 10 установиться в единичное состояние и с него высокий потенциал поступает на синхровход 8 регистра сдвига DD.1. Под действием тактовых импульсов на информационный вход 2 регистра сдвига DD.1 поступают информационные символы сообщения. На первом такте в регистре сдвига будет находиться 1-й разряд информационного сообщения. Как только пришло Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода ( Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода=1 ) символов сообщения с выходов 8 и 3 сумматоров по mod2 DD.2.1 и DD.2.2 на входы 1 и 4 ключа DD.4 поступает Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода ( Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода=2) сформированных символов.

Далее при подаче тактового импульса на синхровход 4 JK-триггера DD.4 его выход 6 установится в единичное состояние, тем самым на входы 2 и 5 ключа DD.5 подается единица, и информация с выходов 3 и 6 ключа DD.5 параллельно поступает на входы 1 и 0 регистра DD.5. Затем, по приходу очередного тактового импульса на синхровходы 4 и 12 JK-триггера DD.4 его прямые выходы 6 и 10 установятся в нулевое состояние, следовательно, по приходу низкого потенциала на синхровход 8 регистра сдвига DD.1, считывание информации с его выходов производиться не будет, а ключи DD.4 закроются. Так как частота прихода импульсов с генератора на регистр DD.5 в два раза выше, чем частота прихода импульсов на регистр DD.1, то сформированные символы кодовой последовательности, записанные в ячейки памяти регистра DD.5, будут последовательно выталкиваться в канал передачи данных.

Исходя из рассмотренного принципа работы кодирующего устройства, можно утверждать, что по приходу всего дискретного сообщения Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода на выходе будет сформировано Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода символов кодовой последовательности.

В памяти регистра сдвига останутся последние символы сообщения. Это существенный недостаток, который влияет на конечный результат кодирования, поэтому на практике после окончания сообщения, имеющего длину Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода, на вход кодирующего устройства дополнительно подается Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода нулей (4нуля) для того, чтобы выдвинуть из регистра сдвига оставшуюся информацию.

Поэтому длина кодовой последовательности будет определяться:

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода;

Это говорит о том, что скорость кода в канале связи

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода,

что не очень хорошо, так как лишняя избыточность приводит к дополнительным затратам энергии на передачу. Однако если не производить указанное выталкивание символов из регистра сдвига, то не удастся достичь нужного кодового расстояния.

Оценка вероятности правильного приема сообщения, закодированного сверточным кодом

Для оценки вероятности доведения сообщения, закодированного сверточным кодом, используется формула:

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода

Где

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кодаРазработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода

— итоговая длина кодовой комбинации,

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода

— число ошибок, гарантированно исправляемых кодом ( Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода ),

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода— вероятность ошибки в приеме бита информации при кодированной системе,

для сигнала F9:

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода;

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода;

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода;

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода;

Вероятность доведения сообщения при не кодированной системе:

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода;

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода ;

Вероятность ошибки (трансформации) принятого сообщения:

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода;

Таким образом, вероятность доведения сообщения кодированной системы меньше чем вероятность доведения сообщения не кодированной системы:

Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода .

Следовательно, код имеет отрицательную эффективность.

Заключение

В результате выполнения курсовой работы была разработана функциональная электрическая схема кодера для формирования несистематического сверточного кода и основаны принципы построения схемы кодера. Определена итоговая длина кодовой последовательности, которая равна Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода символам и выявлено, что сверточный код целесообразно использовать при передаче длинных сообщений. При больших длинах сообщения разница между скоростью кода в канале связи и скоростью формирования сверточного кода небольшая, а при коротких эта разница может быть существенна.

При оценке достоверности принимаемой информации было определено, что используемый сверточный код с данными параметрами обладает отрицательной эффективностью Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода, следовательно, можно: изменить параметры сверточного кода, например, взять сверточный код (4,3) со скоростью формирования Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода, длиной регистра k=6, минимальным кодовым расстоянием Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода, а также увеличить энергию сигнала или время доведения сообщения в Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кодараз. В этом случае Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кодаи могут быть получены требуемые значения Разработка кодирующего устройства для формирования сверточного кода.

Список использованной литературы

1. Зеленевский В. В. Каналы связи в автоматизированных системах управления. СВИ:2005

2. Кларк-мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. 1987

3. Мак-Вильямс Ф.Дж.Теория кодов, исправляющих ошибки. 1979

4. Якубовский С.В. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. 1989

Реферат: Исследование товарной марки

Содержание

1. Составление анкеты по конкретной проблеме

2. Проведение опроса респондентов

3. Анализ полученной информации и выработка предложений по решению поставленной проблемы

4. Понятие товарной марки, ее пример и анализ

Литература

1. Составление анкеты по конкретной проблеме

При сборе первичных данных исследователь может выбрать один из двух основных инструментов исследования — анкету или механические устройства.

Анкета — сегодня это наиболее распространенный инструмент. В широком смысле, анкета — это ряд вопросов, предлагаемых опрашиваемым. Гибкость анкеты обусловлена множеством разных способов задавать вопросы. Составленную анкету следует тщательно проработать и протестировать — только после этого ее можно использовать в широких масштабах. В плохо составленных анкетах всегда можно обнаружить несколько типичных ошибок (табл. ниже).

Исследование товарной марки

В ходе разработки анкеты исследователь должен решить, какие вопросы необходимо задать, выбрать форму вопросов и последовательность. Очень часто в анкетах отсутствуют вопросы, которые следовало бы задать, зато полно таких, на которые невозможно ответить, на которые никто не будет отвечать, и даже вопросы, на которые не следует отвечать. Каждый вопрос нужно обдумать и определить его полезность для целей исследования.

Форма вопроса может влиять на ответ. Маркетинговые исследователи выделяют два типа вопросов: закрытые и открытые. Закрытые вопросы уже содержат все возможные ответы, и респонденты выбирают один из них. В части А табл. 8.7 показаны наиболее типичные формы закрытых вопросов в том виде, в каком они могли бы фигурировать в опросном листе клиентов авиакомпании SAS. Отвечая на открытый вопрос, человек должен сформулировать ответ самостоятельно. Примеры типичных открытых вопросов вы найдете в части В табл. ниже. Открытые вопросы часто дают больше информации, чем закрытые, поскольку опрашиваемые не ограничены в выборе ответа. Открытые вопросы чаще применяются в пробных исследованиях, когда исследователь пытается понять, что люди думают, а не сколько людей так думает. В то же время закрытые вопросы позволяют получить информацию, которую легче интерпретировать и представить в виде таблицы.

Исследователи должны обращать внимание на формулировку вопросов. Вопросы должны быть простыми, понятными и исключающими возможность двойного толкования. Перед раздачей анкет вопросы следует проверить. Важен также и порядок вопросов. Первый вопрос должен по возможности заинтересовать респондента, а трудные и личные вопросы лучше оставить напоследок. В противном случае человек может сразу же занять оборонительную позицию. Вопросы должны быть организованны в логическом порядке.

Несмотря на то, что анкеты являются самым распространенным инструментом исследования, наряду с ними применяются и механические устройства. В этой главе мы уже упоминали два механических устройства: пиплметр и сканер для считывания штрихового кода. Другую группу механических устройств составляют приборы, измеряющие физические реакции человека. Например, гальванометр (детектор лжи) измеряет степень интереса или эмоций человека в ответ на различные раздражители, такие как рисунки или реклама. Кроме того, гальванометр фиксирует малейшие выделения пота, которыми сопровождается эмоциональное возбуждение Прибор под названием тахистоскоп демонстрирует испытуемому рекламное объявление в течение очень короткого промежутка времени — менее чем от одной сотой секунды до нескольких секунд. После каждого показа респонденты описывают то, что успели увидеть и запомнить. Применятся и специальный аппарат для записи движений глаз, с помощью которого определяют, на что испытуемый обращает внимание в первую очередь и как долго он задерживает взгляд на тех или иных предметах

Исследование товарной марки

Исследование товарной марки

Исследование товарной марки

2. Проведение опроса респондентов

Опрос лучше всего подходит для сбора описательной информации. Если компании нужны сведения о знаниях людей, их взглядах, предпочтениях или покупательском поведении, то лучше всего выяснить это, задавая нужные вопросы непосредственно каждому покупателю. Различают структурированный и неструктурированный опросы. Для структурированного опроса применяют стандартные перечни вопросов, которые задаются всем опрашиваемым без изменений. Неструктурированный опрос позволяет интервьюеру задать пробный вопрос, формулируя следующие вопросы на основе уже полученных ответов.

Опрос может быть прямым и непрямым. В первом случае исследователь задает прямые вопросы: например: «Почему вы не покупаете одежду фирмы С&А?». Непрямой вопрос будет звучать примерно так: «Какие люди покупают одежду фирмы С&А?». Из ответа на этот вопрос исследователь узнает, почему одни потребители уклоняются от покупки этой одежды, а других она привлекает. Ответ может выявить причины, о которых потребитель даже не подозревает.

Опрос — это самый распространенный и зачастую единственный метод сбора первичных данных, который применяется при проведении исследования. Основное преимущество опросов заключается в их гибкости. Их можно использовать в самых разнообразных ситуациях для получения различных видов данных. В зависимости от формы опросы дают возможность получать информацию быстрее и дешевле, чем в случае наблюдения и эксперимента.

Однако при проведении опросов возникают некоторые проблемы. Иногда люди не в состоянии ответить на некоторые вопросы, потому что либо не помнят, как они поступили и почему, либо никогда не задумывались об этом. Кроме того, люди неохотно отвечают неизвестному интервьюеру или не хотят говорить о личном. В некоторых случаях, желая казаться умнее или осведомленнее, респонденты отвечают на вопросы, на которые не знают точных ответов, или же пытаются «помочь» интервьюеру, давая ответы, которые, как им кажется, тот хотел бы услышать. Наконец, у занятых людей не всегда есть время на участие в опросах, или они считают опрос вмешательством в их личную жизнь. Тщательно спланированный опрос может свести количество таких проблем к минимуму.

Информацию можно собирать по почте, телефону, посредством личного интервью и с помощью Internet, одного из последних достижений в сфере компьютерных технологий. В табл. ниже проиллюстрированы достоинства и недостатки каждого из этих контактных методов.

Исследование товарной марки

Анкеты, рассылаемые по почте, имеют много преимуществ. Их можно использовать для сбора больших объемов информации при сравнительно небольших затратах на одного респондента. При этом респонденты, как правило, более откровенно отвечают на вопросы личного характера, на которые они обычно стесняются ответить в беседе с незнакомым интервьюером или при разговоре по телефону. Кроме того, при таком методе опроса интервьюер не оказывает непосредственного влияния на опрашиваемого человека.

Почтовые анкеты имеют и недостатки. Почтовая анкета — инструмент не очень гибкий, в том смысле, что она требует простых и четко сформулированных вопросов; все респонденты отвечают на одни и те же вопросы, указанные в одном и том же порядке, и исследователь не может изменить вопросы в зависимости от предыдущих ответов. Почтовые опросы занимают слишком много времени, а уровень реакции — количество людей, вернувших заполненные анкеты, — часто бывает низок. Кроме того, исследователь не может контролировать выборку. Даже при наличии хорошо составленной анкеты трудно определить, кто конкретно из адресатов отвечал на вопросы.

Телефонное интервью — это лучший метод для быстрого сбора информации, и он обеспечивает большую гибкость, чем почтовые анкеты. Интервьюер может разъяснить непонятные вопросы, может пропустить какие-то из них или задать другие в зависимости от полученных ответов. К тому же телефонное интервью позволяет лучше контролировать выборку. Интервьюер может попросить к телефону респондента нужного типа или даже назвать его имя. Уровень реакции, как правило, выше, чем при почтовых анкетах.

Однако телефонное интервью также не лишено недостатков. Расходы в этом случае на одного респондента выше, чем при использовании анкет, рассылаемых по почте. Кроме того, люди могут отказаться обсуждать личные вопросы с интервьюером. При всем старании интервьюера ему редко удается избежать влияния на опрашиваемых. То, как интервьюеры говорят, интонация, с какой они задают вопросы, может повлиять на ответы респондента. Наконец, различные интервьюеры могут по-разному интерпретировать и записывать получаемые ответы.

Личное интервью бывает двух видов — индивидуальное и групповое. Индивидуальное интервью представляет собой беседу с людьми у них дома или на работе, на улице или в магазине. Интервьюер должен заручиться согласием на их сотрудничество, а беседа может длиться от нескольких минут до нескольких часов. Иногда опрашиваемому вручают небольшую денежную сумму в качестве компенсации за потраченное время.

Групповые интервью заключаются в приглашении 6-10 человек на несколько часов для беседы со специально подготовленным модератором о товаре, услуге или организации Модератор должен быть объективен, знать тему и отрасль деятельности и уметь анализировать поведение группы потребителей. Обычно в качестве компенсации за потраченное время опрашиваемые получают небольшую сумму. Беседа, как правило, проходит в непринужденной обстановке; приглашенным предлагают кофе и прохладительные напитки. Модератор начинает с общих вопросов перед тем, как перейти к более точным и поощряет свободное и открытое обсуждение участниками заданной темы; предполагается, что при этом они выскажут свои подлинные мысли и чувства. В ходе беседы модератор стремится сфокусировать внимание участников на теме интервью — отсюда и происходит название (фокус-группа). Высказывания записываются на бумаге или на видеоленту для дальнейшего исследования. Проведение фокус-группы стало одним из самых распространенных инструментов маркетинговых исследований, позволяющим лучше понять чувства и мысли покупателей.

Личное интервью — средство довольно гибкое и с его помощью можно собрать достаточно много полезной информации. Опытные интервьюеры могут удерживать внимание респондентов длительное время и объяснять непонятные вопросы. Они могут вести интервью в нужном русле, подробно выяснять различные вопросы и задавать пробные вопросы в зависимости от ситуации. В ходе личного интервью можно использовать любого рода анкету. Интервьюер может предложить экземпляры товаров, упаковки и рекламные материалы и наблюдать за реакцией и поведением респондентов.

Основные недостатки личного интервью — стоимость и проблемы с выборкой. Затраты на личное интервью могут превышать затраты на телефонное интервью в 3-4 раза. Однако в групповых интервью обычно занята небольшая выборка, чтобы снизить затраты средств и времени, поэтому делать общие выводы из полученных результатов довольно сложно. Поскольку свобода интервьюеров при проведении опросов не ограничена, их влияние на респондентов ощущается в значительной степени.

Какой контактный метод выбрать, зависит от того, какую информацию хочет получить исследователь, а также от числа и типа привлекаемых респондентов. Совершенствование компьютерных и коммуникационных технологий значительно изменило методы получения информации. Например, сейчас большинство исследовательских фирм проводит телефонные интервью с помощью компьютера. Профессиональные интервьюеры звонят респондентам по выбранным наугад телефонным номерам. Когда респондент отвечает, интервьюер зачитывает вопросы с экрана монитора и заносит ответы прямо в компьютер. Хотя такие опросы требуют значительных инвестиций в компьютерное оборудование и обучение интервьюеров, они упрощают обработку и кодирование данных, уменьшают усилия и экономят время. Некоторые фирмы устанавливают терминалы непосредственно в магазинах — покупатели садятся перед ним, читают вопросы на экране и вводят ответы в компьютер.

3. Анализ полученной информации и выработка предложений по решению поставленной проблемы

На этом этапе исследователь должен истолковать полученные результаты, сделать выводы и сообщить о них руководству. Отчет, представляемый руководству, не должен быть перегружен цифрами и сложными статистическими расчетами. Следует представить полученные результаты в том виде, в каком они будут наиболее полезны и удобны при принятии важных решений.

Однако обработкой должны заниматься не только исследователи. Чаще всего они являются экспертами в области исследований и обработки статистических данных, но управляющие по маркетингу лучше понимают суть исследуемой проблемы и решения, которые должны быть приняты. В большинстве случаев результаты исследований можно интерпретировать по-разному, и их обсуждение управляющим и исследователем позволяет выбрать лучшую интерпретацию. Управляющий непременно захочет убедиться в надлежащем выполнении проекта и в том, что были проведены все необходимые расчеты. Возможно, что после ознакомления с результатами у управляющего возникают вопросы, ответить на которые можно только после дополнительной обработки данных. Наконец, управляющий — это единственный человек, который принимает окончательное решение о том, какие действия следует предпринять на основании полученных результатов. Исследователи могут даже предоставить все данные сразу управляющим по маркетингу, чтобы те могли заново проанализировать их и самостоятельно проверить какие-то концепции.

Интерпретация — это очень важная стадия маркетингового процесса. Самое блестящее исследование совершенно бесполезно, если управляющий бездумно принимает ошибочную интерпретацию исследователя. Кроме того, управляющий может неправильно понять толкование — он склонен принимать результаты, которые совпадают с его ожиданиями, и закрывать глаза на неожиданные или неподходящие результаты. Поэтому в процессе интерпретации полученных результатов управляющие и исследователи должны работать в тесном контакте и поровну разделить ответственность за процесс исследования и за принятые на его основании решения.

Информация, собранная с помощью маркетинговой информационной системы компании, должна быть проанализирована. Иногда менеджерам требуется помощь в применении полученной информации для определения проблем и их решения. Информация анализируется с помощью современных статистических методов с целью получения дополнительных сведений о соотношениях совокупности данных и их достоверности. Подобный анализ позволяет менеджерам предвидеть отклонение данных. Для изучения потребительских товаров краткосрочного пользования в Нидерландах используют регрессивный анализ, который позволяет на основе данных о предполагаемой деловой активности определить долю марочных товаров на рынке (Вt):

Исследование товарной марки

где

Рt — относительная цена марочного товара;

At-1 — расходы на рекламу за прошлый период;

Dt — фактический сбыт товара. Эти расчеты помогают ответить на следующие вопросы:

• Какие основные переменные влияют на объем продаж и насколько важна каждая из них?

• Если поднять цену на 10% и увеличить расходы на рекламу на 20%, как это повлияет на сбыт?

• Сколько необходимо расходовать на рекламу?

• Как лучше определить, кто из потребителей будет покупать товары нашей марки, а не товары конкурентов?

• Какие переменные подходят для сегментирования рынка и как много этих сегментов?

Анализ информации может включать также совокупность математических методов, которые помогают маркетологам принимать оптимальные решения. Каждая модель представляет собой некую систему, процесс или результат. Эти модели помогают ответить на вопросы: а что, если? и что самое лучшее? За последние 20 лет маркетологи разработали множество моделей, которые помогают управляющим по маркетингу принимать рациональные решения относительно применяемого маркетингового комплекса, определять территории сбыта, составлять планы продаж, выбирать местоположение розничных магазинов, разрабатывать эффективные рекламные кампании и прогнозировать объемы сбыта товаров-новинок.

4. Понятие товарной марки, ее пример и анализ

Наверное, наиболее важным достоинством профессиональных маркетологов является их умение создавать, поддерживать, защищать, усиливать и расширять марки. Марка — это название, термин, символ, дизайн или комбинация этих составляющих; она используется для идентификации предлагаемых продавцом или группой продавцов товаров или услуг, а также для обозначения их отличий от товаров и услуг конкурентов. Следовательно, марка указывает на изготовителя или поставщика товара, идентифицируют изготовителя или продавца товара. В качестве примера можно взять газированный напиток «типа Coca-Cola», который может выпускать любой изготовитель, в отличие от настоящей Coca-Cola, которую вправе производить только Coca-Cola Company.

Создание марок товара — явление не новое (впрочем, в последние сто лет это искусство получило значительное развитие). Законодательные системы признают торговую марку собственностью в самом буквальном смысле этого слова. В настоящее время законодательства о торговых марках есть в более чем 160 странах мира;

они позволяют владельцам торговых марок с помощью процедуры регистрации торговой марки заявить о своих правах на данную марку и логотип. Однако в отличие от других форм интеллектуальной собственности (например, патенты или авторские права), торговая марка в некоторых странах не имеет ограничений срока действия, т.е. ее владелец обладает исключительным правом ее использования в течение неограниченного времени.

Торговая марка несет покупателю определенный набор свойств, преимуществ и услуг. Она служит отметиной, ощутимой эмблемой, сообщающей определенные сведения о товаре. Например, самые лучшие торговые марки нередко несут в себе гарантию качества. Торговая марка может нести до четырех различных значений:

1. Свойства. В первую очередь, марка вызывает ассоциацию с определенными свойствами товара. Например, торговая марка Mercedes предполагает такое свойство обозначенного ею товара, как «хорошо сконструированный», «отлично собранный», «надежный», «очень престижный», «быстроходный», «дорогостоящий». Компания может использовать одно или несколько перечисленных свойств в рекламе своих автомобилей. В течение многих лет компания Mercedes Benz, так рекламировала свой товар: «Сконструирован как никакой другой автомобиль в мире!» — и это утверждение обеспечивало стартовую платформу для позиционирования других свойств автомобиля.

2. Преимущества. Покупатели покупают не свойства, а преимущества. Из этого следует, что свойства необходимо представить в виде функциональных и эмоциональных преимуществ. Например, свойство «надежный» можно представить как функциональную выгоду вроде: «Мне не придется покупать новый автомобиль каждые несколько лет». Свойство «дорогостоящий» можно представить как эмоциональную выгоду: «В этом автомобиле я чувствую себя важным и респектабельным». Свойство «хорошо собранный» можно представить одновременно и как функциональную, и как эмоциональную выгоду: «Я чувствую себя в безопасности в случае аварии».

3. Ценность. Кроме того, марка несет информацию и о системе ценностей покупателя. Скажем, покупатель автомобиля Mercedes ценит в нем отличные эксплуатационные качества, безопасность и престиж. Маркетологи, которые занимаются разработкой торговых марок, должны выделить конкретные группы покупателей автомобилей, чьи ценности совпадают с предлагаемым пакетом преимуществ.

4. Индивидуальность. Помимо вышеперечисленного, торговая марка является отражением индивидуальности. Исследователи мотивационных решений иногда спрашивают: «На кого была бы похожа эта марка, если бы она была живым человеком?» Покупатели могут мысленно представить себе автомобиль Mercedes в образе преуспевающего представителя управленческого звена среднего возраста. При этом марка будет привлекать тех покупателей, чье действительное (или желаемое) самовосприятие соответствует образу, создаваемому маркой.

Все вышесказанное предполагает, что торговая марка — это сложный символ. Компания, относящаяся к торговой марке как к обычному наименованию товара, тем самым проходит мимо цели торговой марки как таковой. Весь смысл создания торговой марки заключается в том, чтобы разработать содержательную систему значений или ассоциаций, связанных с определенной маркой товара. Учитывая все четыре представленных уровня значения торговой марки, маркетолог должен решить: на каком уровне будет строиться весь образ торговой марки. Будет ошибкой рекламировать одни лишь ее свойства Не забывайте — покупателей интересуют не столько свойства марки, сколько предоставляемые ей преимущества! Более того, конкурентам ничего не стоит скопировать свойства вашей торговой марки (либо ее нынешние свойства могут со временем показаться покупателям менее ценными — в случае, когда торговая марка слишком сильно привязана к определенным свойствам, это ей повредит). Даже продвижение марки на основе одного или нескольких ее преимуществ тоже может оказаться рискованным мероприятием. Предположим, что Mercedes объявляет одним из основных своих преимуществ «высокие эксплуатационные качества». В таком случае, если на рынке появится несколько конкурирующих моделей автомашин со столь же (или еще более) высокими эксплуатационными качествами или если продавцы автомобилей будут уделять меньше внимание этому преимуществу в пользу других, Mercedes потребуется определенная свобода для позиционирования новых преимуществ своего изделия.

Рассмотрим несколько широкоизвестных в нашем регионе товаров.

Coca-Cola. Газированный напиток, товарным знаком которого является надпись «Coca-Cola» и белый медведь. Эти знаки и определяют ее индивидуальность. Сама по себе газированная вода отличается простотой в употреблении, но для придания удобства и привлекательности ее помещают в несколько видов тары, отличающейся по форме (жестянки, стеклянные и пластмассовые бутылки) и по объему (0,25 — 2 литра). Видеокамеры компании «Sony». Товарный знак — надпись «Sony». При обилии функций, видеокамеры имеют очень удобное и понятное управление. Отличительной чертой некоторых моделей видеокамер является наличие некоторых функций (возможность снимать в темноте) и большее время работы по сравнению с другими видеокамерами. Гигиенические прокладки «Allways». Товарный знак — надпись «Allways» и голубой цвет упаковки. Отличительной чертой является впитывающий слой и крылышки для лучшего удержания прокладки. Также, для удобства выпускается несколько видов прокладок (по размеру). Жевательная резинка «Orbit». Товарный знак — надпись «Orbit» на упаковке. Для удобства покупателей выпускаются в пластинках и подушечках, а также с разным вкусом. В рекламе делается упор на способность предотвращать кариес. Жизненный цикл товара (ЖЦТ) (product life cycle). Изменение объема продаж и прибылей на протяжении времени его жизни. Состоит из пяти ясно различимых этапов: разработка товара, выведение на рынок, рост, зрелость и упадок. Кривая жизненного цикла товара (ЖЦТ) изображена на рис. 1. Она показывает изменение объема продаж и прибыли на протяжении жизненного цикла товара.

Исследование товарной марки

Рис. 1. Изменение объема продаж и прибыли на протяжении жизненного цикла товара

Маркетологи могут использовать концепцию ЖЦТ в качестве удобной схемы описания работы товаров и рынков. Однако использование концепции ЖЦТ для прогнозирования эффективности товара или для разработки маркетинговых стратегий представляет некоторые практические проблемы. Например, менеджеры могут столкнуться с проблемами при идентификации, на каком этапе ЖЦТ находится в настоящее время товар, при определении момента перехода товара на следующий этап, а также при определении факторов, влияющих на перемещение товара по этапам. На практике трудно прогнозировать уровень продаж на каждом этапе ЖЦТ, продолжительность каждого этапа, а также форму кривой ЖЦТ.

К примеру, для товарного знака «Coca Cola» на данный момент характерен этап зрелости, что говорит о поддерживающей рекламе, достаточно низкой цене для данной продукции, конкурентов – стабильное число, начинающее сокращаться. Выход – производить разнообразную номенклатуру товарной марки и ее моделей. Возможно, что следует еще снизить цену, сформировать более грамотное распространение. Стратегия рекламы: подчеркивать преимущества и отличия данной торговой марки.

Литература

Аникеев С. Н. Методика разработки плана маркетинга. – М.: Фолиум.2006. – 100 с.

Берл Г. Создать свою фирму. – М.: Дело, 2005. –192 с.

Гибас Дж. Деловые отношения с покупателями – М.: Амалфея, 2007 –272 с.

Котлер Ф., Армстронг Г., Сондерс Дж., Вонг В. Основы маркетинга. – М.; СПб.; К.: Виьямс, 2008. – 1152 с.

Мачадо Р. Маркетинг для малых предприятий. — СПб: Питер Паблишинг, 2007 – 288 с.

Семь нот менеджмента. — М.: ЗАО «Журнал Эксперт», 2007 — 424с.

Реферат: Разработка устройства регистрации сигналов с датчиков

смотреть на рефераты похожие на «Разработка устройства регистрации сигналов с датчиков»

Нижегородский Государственный Технический Университет

Дисциплина «Аппаратно-программное обеспечение ВС»

Курсовой проект

Разработка устройства регистрации

сигналов с датчиков

Выполнил: ст. гр. 95-В-3 Межевой С.В.

Проверил : Саладаев Е.Н.

Нижний Новгород, 1999

Содержание

1.Техническое задание 3

2.ПОВЕДЕНЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УСТРОЙСТВА 4

3.ДЕКОМПОЗИЦИЯ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ 5

3.1. Обозначение функциональных узлов 5

3.2. Аналоговая часть проектируемого устройства 6

3.2. Устройство управления 6

4.Реализация функциональных узлов в УРС 7

4.1. Выбор АЦП 7

4.2. Измерительный преобразователь 8

4.2.1. Усилитель заряда 8

4.2.2. Масштабный усилитель 9

4.2.3. Интегрирующий усилитель 9

5.Интерфейс передачи данных 11

5.1. Последовательный порт QSM 12

6.Программирование урс 13

6.1. Основная блок-схема программы 13

6.2. Формат данных 14

6.2.1. Управляющее слово 14

6.3. Инициализация блоков микроконтроллера 15

6.4. Инициализация АЦП 17

6.5. Основная часть программы 18

6.6. Передача данных в ЭВМ 19
7.Временные диаграммы 20

Литература 21

Приложение 1: Основные сведения о МК MC68HC16Z3

Приложение 2: ПЕРЕчень элементов

Приложение 3: ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УРС

Приложение 4: ПРОГРАММЫ ИНИЦИАЛИЗАЦИИ МК

Приложение 5: ПРОГРАММА для МК на уровне ассемблера

1. Техническое задание.

. Разработать устройство регистрации сигналов (УРС) с датчиков. в соответствии с заданием на курсовую работу. Проект должен закончиться принципиальной схемой УРС, описанием работы схемы, перечнем элементов.
. УРС – система реального времени, которое представляет собой периферийное устройство для ЭВМ. Оно должно снимать информацию с пьезодатчиков ускорения (ПДУ) и передавать ее в ЭВМ.
Остальные параметры устройства:

|Тип датчика |ПДУ |
|Контролируемый параметр |Скорость |
|Величина сигнала датчика |0,4В |
|Импеданс датчика |1,5 нФ |
|Диапазон частот сигнала датчика |2 Гц-2 кГц |
|Количество сигналов |16 |
|Количество диапазонов |8 |
|Уровней контроля |128 |
|Температурный диапазон эксплуатации |-100 – +400С |
|Допустимая погрешность |2 % |
|Расстояние до компьютера |20 м |
|Интерфейс |RS-232 |

2. Поведенческая модель устройства.

Рассмотрим модель устройства. По заданию наше устройство снимает информацию с ПДУ и постоянно передает данные в ЭВМ. Перед началом регистрации сигналов необходимо осуществить сброс УРС (автоматически или по специальной команде), а так же задать для каждого канала диапазон и уровень контроля. Что касается завершения работы устройства, то здесь возможны варианты:

. Перед началом работы задается необходимое количество отсчетов. Как только снято заданное количество, посылается прерывание и данные передаются на ЭВМ.

. Сигнал конца работы должен прийти во время работы устройства.
Поскольку, нет точно заданного количества отсчетов то выбираем последний вариант. Так как сигнал конца работы может прийти во время работы УРС, которое в это время будет передавать свои данные, то связь УРС с компьютером должна быть двунаправленной, то есть на том и на другом конце системы УРС – ЭВМ должны быть независимые приемник и передатчик. Схема обмена будет выглядеть следующим образом (см. РИС 1.):
Таким образом схема взаимодействия ЭВМ с периферийным устройством довольно проста: пользователь, предварительно задав режим работы, инициирует работу
УРС сигналом «Начать», после чего устройство начинает снимать и передавать информацию. В ЭВМ полученные данные анализируются. Когда передачу данных требуется остановить, то пользователь передает на устройство сигнал
«Закончить», причем после этого сигнала работу снова возобновить, передав команду «Начать».

3. Декомпозиция на функциональные узлы.

Общая структура устройства.

3.1. Обозначение функциональных узлов

Обозначим в проектируемом устройстве основные функциональные блоки:
. Для работы с датчиками необходимы измерительные преобразователи (ИП), которые усилили бы сигналы для последующего аналого-цифрового преобразования и произвели фильтрацию сигнала. Так как с выхода ПДУ поступает физическая величина «ускорение», а нам нужна «скорость», то измерительный преобразователь должен еще и проинтегрировать сигнал с датчика. Также проектируемое устройство должно обрабатывать сигнал поступающий с ПДУ с допустимой погрешностью, как указано в ТЗ.
. Далее нужно оцифровать полученный аналоговый сигнал. Функцию оцифровки сигнала выполнит аналогово-цифровой преобразователь (АЦП).
. Для контроля измерения по определенным уровням необходимо использовать устройство сравнения (УС), которое будет сравнивать полученные результаты с заданными уровнями контроля.
. Для соглосования работы всех блоков входящих в состав УРС необходимо устройство управления (УУ).
. Для связи с ЭВМ нам нужен интерфейсный модуль (ИМ), который преобразовывал бы уровни напряжения, соответствующие цифровым величинам в форму понятную для интерфейса последовательного обмена RS232C. Так как по

ТЗ величина линии связи устройства с ЭВМ составляет 20 м., а как известно, интерфейс RS232C поддерживает связь только на 15 м, то необходимо осуществить гальваническую развязку между УРС и ЭВМ.
Получается пять блоков. Далее на РИС 2. следует структурная схема системы
«УРС — ЭВМ»:

ИМ передает сигналы управления от пользователя устройству управления. УУ должно управлять всеми блоками в устройстве кроме ИП, так как в их работе никакого управления не требуется. Потоки данных распределяются так: с ИП идут 16 аналоговых величин и поступают на аналоговый коммутатор (служит для переключения нескольких входных аналоговых входов на один выходной), затем на аналоговые входы АЦП, с выхода которого данные попадают в модуль УС и анализируется им. Сравнив значения измерений и порогового уровня результаты записываются во внутрений регистр. Далее ИМ передает в ЭВМ два байта данных, каждый бит которого соответствует одному каналу. Если бит равен 1, то уровень сигнала данного канала превышает пороговое значение.

3.2. Аналоговая часть проектируемого устройства

К аналоговой части проектируемого устройства относятся пьезо-датчики ускорения, измерительные преобразователи, коммутатор и АЦП.

В состав ИП входят:

. усилитель заряда (УЗ), для для усиления сигнала с выхода высокоимпедансных датчиков

. масштабный усилитель (МУ). МУ должен иметь восемь коэффициентов усиления для восьми диапазонов

. интегрирующий усилитель (ИУ)

. аналоговый коммутатор для переключения диапазонов и регистр состояния диапазонов.

Поскольку существует немало микросхем АЦП, которые имееют несколько аналоговых входов и осуществляют переключение между ними, то можно подключить сразу несколько ИП к одному АЦП. Исходя из ТЗ и главным образом из задачи макимально возможной аппаратной минимизации возможно использовать два 8-ми разрядных АЦП, к которым будет подключено по 8 ИП.

3.3. Устройство управления

Для того, чтобы выделить узлы УУ, опишем работу УРС. От пользователя поступает команда «Начать», которой является управляющее слово, задающее диапазон и уровень контроля. После этой команды, которая передается устройству управления через ИМ, УУ запускает все блоки УРС. В регистре состояния запоминается диапазон (1-8). Сигналы с датчиков подаются на входы
ИП. На входы АЦП попадает отфильтрованный, отмасштабированный, проинтегрированный сигнал. Внутри АЦП производится поочередный выбор входов
(каждому датчику соответствует свой вход АЦП) и идет преобразование аналоговой величины в цифровую. С выхода АЦП цифровая величина попадает в блок сравнения. УУ формирует на входе УС код, соответствующий пороговому уровню текущего канала В нем сравнивается это измерение с уровнем контроля, и, в зависимости от результата, передает байт соответствия контрольному уровню через ИМ по каналу связи в ЭВМ. Работа, как уже упоминалось, начинается и заканчивается по командам пользователя: команда окончания работы попадает в ИМ, который передает ее УУ.
В итоге в устройстве управления можно выделить три блока:
> блок установки и сравнения уровня контроля управляющий работой УС
> блок управления выбором диапазона
> блок запуска и окончания работы УРС

4. Реализация функциональных узлов в УРС.

1. ИП реализуются на операционных усилителях, причем один усилитель является усилителем заряда, поступающего с датчиков, один масштабный усилитель с переключаемым коэффициентом усиления (по ТЗ в УРС восемь диапазонов и соответственно восемь Ку) и один интегрирующий усилитель.

В итоге получаем три усилителя на каждый канал.

2. АЦП, как отмечалось выше необходимо реализовать на 2 микросхемах, имеющих по 8 аналоговых входа.

3. Блок УС и УУ из-за их сложности удобнее реализовать на процессоре, чтобы все вычисления выполнялись программно, а не аппаратно.

4. Блок ИМ можно реализовать на однокристальной микро-ЭВМ, со встроенным последовательным портом. Так как по ТЗ УРС удален от ЭВМ на 20м, а интерфейс RS232C обеспечивает только 15м, то требуется дополнительная схема для преобразования уровня сигнала. В качестве такой схемы подойдет «токовая петля». Эта схема, во-первых, осуществит гальваническую развязку УРС и ЭВМ, а, во-вторых, по необходимости обеспечит связь более чем на 200м

4.1. Выбор АЦП
Ядром аналоговой части является АЦП. Выделим требования, предъявляемые к
АЦП: o Как уже говорилось, АЦП должен иметь 8 аналоговых входа с внутренним переключением. o Погрешность преобразования должна составлять не более 10% полной погрешности устройства, заданной на уровне 2%, т.е. 0,2%. o АЦП должен преобразовывать биполярный входной сигнал. o АЦП должен иметь малую дифференциальную нелинейность и небольшую абсолютную погрешность полной шкалы.
Т.к. мы решили УУ и блок УС реализовать на микропроцессоре, то удобнее всего использовать МП имеющий встроенное АЦП. Всем перечисленным требованиям удовлетворяет микроконтроллер MC68HC16Z3 (его характеристики см. в Приложении №1). Однако данный микроконтроллер имеет лишь один АЦП.
Поэтому необходим еще один внешний АЦП. По характеристикам подходит
К572ПВ4. Данный восьмиразрядный АЦП имеет 64бит (8х8) статическое ОЗУ для хранения результатов преобразования. Характеристики микросхемы при температуре 25± 10°С:
|Интегральная нелинейность |-0.5…+0.5 EMP |
|Изменение интегральной нелинейности от |10-3 ЕМР/°С |
|температуры | |
|Дифференциальная нелинейность |-0.5…+0.5 EMP |
|Изменение дифферинциальной нелинейности от |10-3 ЕМР/°С |
|температуры | |
|Абсолютная погрешность преобразования в |-1…+1 ЕМР |
|конечной точке шкалы | |
|Время преобразования |< 30 мкс на частоте |
| |1,6МГц |
|Диапазон входных сигналов |–2.5…+2.5В |
|Напряжение смещения нуля на входе |-30…+30мВ |
|Изменение смещения нуля от температуры |не более 6мкВ/°С |
|Напряжение источника питания |4.5…6.5В |
|Опорное наряжение |-2.5…2.5В |
|Потребляемый ток |400мкА. |

4.2. Измерительный преобразователь

4.2.1. Усилитель заряда

Усилитель заряда строится на операционном усилителе. В измерительных устройствах необходимо усиливать без искажения слабые электрические сигналы с датчиков, сопровождаемые значительным уровнем синфазных, температурных и других помех. Для этих целей используют прецензионные усилители, которые обладают большим значением усиления, подавляют синфазный сигнал, малым напряжением смещения нуля, малым уровнем шумов и большим входным сопротивлением. Поэтому выбираем ОУ КР140УД17А.
Характеристики КР140УД17А:
|Коэффициент усиления |200(103 |
|Напряжение смещения нуля на входе |75мкВ |
|Напряжение источника питания |-15…+15В |
|Напряжение входное макс |15В |
|Входной ток |3.8нА. |
|Потребляемый ток |2мА |

Как известно: [pic], где Сд – импеданс датчика (у нас 1.5 нФ)
На РИС 3 показан усилитель заряда. Усилитель заряда представляет собою фильтр высоких частот (ФВЧ) со своей частотой среза, которая должна равняться нижней частоте нашего сигнала. Тогда выбор резистора R0 и конденсатора C0 осуществляется из следующего соотношения:

[pic],
При этом должно выполняться условие fcp ( fн=2 Гц. Возьмём fcp=1Гц с целью уменьшить искажения АЧХ в области низких частот.
С помощью усилителя заряда достигается передача сигнала с коэффициентом передачи:

[pic]
Если Кп = 1, то С0 = 1.5 нФ, следовательно, R0 = 100 MОм.
В качестве С0 возьмем К10-43А-МП0-1.5 нФ. Максимальная амплитуда сигнала на выходе УЗ составляет 0.4*Кп = 0.4В.

4.2.2. Масштабный усилитель

Масштабный усилитель служит для согласования амплитуды сигнала с выхода УЗ с входным диапазоном АЦП. Построим его на операционном усилителе
К140УД17А в следующем включении (РИС 4).
Т.к. мы подаем на АЦП опорные потенциалы –2,5В и 2,5В , для удобства выберем следующие диапазоны:
1) -0,5 В до +0,5 В (максимальная погрешность)
2) -0,75 В до +0,75 В
3) -1 В до +1 В
4) -1,25 В до +1,25 В
5) -1,5 В до +1,5 В
6) -1,75 В до +1,75 В
7) -2 В до +2 В
8) -2,5 В до +2,5 В (минимальная погрешность)

Коэффициент усиления задаётся резисторами R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 и
R9:
[pic]
Т.о.: Кп1=1,25; Кп2=1,875; Кп3=2,5; Кп4=3,125; Кп5=4,375; Кп6=5; Кп7=5,625;
Кп8=6,25
Т.е.: R9/R1=0,25; R9/R2=0,875; R9/R3=1,5; R9/R4=2,125; R9/R5=3,375;
R9/R6=4; R9/R7=4,625; R9/R8=5,25;
Учитывая, что R3>Rнагр.ОУ = 2КОм, возьмем R9=10КОм, то
R1=40 КОм; R2=11,5 КОм; R3=6,7 КОм; R4=4,7 КОм; R5=3 КОм; R6=2,5 КОм;
R7=2,2 КОм; R8=1,9 КОм.

4.2.3. Интегрирующий усилитель

Интегрирование аналоговых сигналов осуществляется ОУ с емкостной ОС. В этом случае выходное напряжение описывается выражением:
[pic], где U0=UВЫХ(t=0)–исходное выходное напряжение интегратора.

Основные составляющие ошибок интегрирования обусловлены напряжением смещения нуля UСМ и входными токами ОУ. При UВХ=0 входные токи протекают через конденсатор C2, заряжая его. Это приводит к появлению линейно изменяющейся составляющей выходного напряжения. Кроме того, UСМ добавляется к напряжению на конденсаторе, и, поскольку это напряжение равно UВЫХ, такая прибавка вносит в результат ошибку, равную UСДВ.

Ошибку, вносимую входным током ОУ, можно уменьшить, если использовать
ОУ с полевыми транзисторами на входе и зашунтировать конденсатор в обратной связи резистором R2.

Частота среза интегратора [pic]. Нижняя граница интегрирования составляет [pic]. Таким образом, полоса частот, в которой возможно интегрирование, [pic].

Найдем R1, R2, C2. Выберем C2=0.01 мкФ (К10-47А-МП0-0.01мкФ(5%), тогда
[pic](для уменьшения погрешности возьмем fН=1Гц). Будем использовать резистор С2-29В-0.25-16МОм(0.5%. На частоте 6кГц [pic] Будем использовать резистор С2-29В-0.25-2.7кОм(0.5%. Чтобы убрать постоянную составляющую, введем разделительный конденсатор C1. Т.к. входное сопротивление равно R1, то [pic], откуда [pic]. Для 1Гц C1=50мкФ. Будем использовать К50-16-16В-
100мкФ.

5. Интерфейс передачи данных.

На выбор способа передачи влияют в основном два фактора. Это необходимая дальность и скорость передачи. Дальность определена в задании –
20м. Тогда как скорость передачи выбирается нами по собственному усмотрению. Так как 20м – это расстояние на 5м превышающее предельно допустимую дистанцию соединения ПЭВМ напрямую через COM порты, необходимо выбрать другой способ передачи нежели стандартный. Наиболее простой и то же время легко реализуемый – это интерфейс радиальный последовательный (ИРПС)
, который осуществляет к тому же гальваническую развязку компьютера от объекта управления (см РИС 6.).
[pic]

РИС 6.

Реализацию интерфейса облегчает наличие серийно выпускаемых микросхем гальванической развязки. Это микросхемы АОТ 127 и 249ЛП1. Рассчитаем параметры “навесных” элементов:
Ток передачи рассчитывается как:
,

где U=5B
Ck = L*100пФ/м — емкость кабеля (L — длина линии связи). При расстоянии
20м: Ck=20м*100пФ/м=2нФ.
Длительность фронта t=T/10, где T длительность импульса.
При скорости передачи в 19200 бит/сек: T=1/19200=52мкс, тогда t=52мкс/10=5.2мкс. Рассчитаем Iтп:

Наиболее близким стандартным значением тока в интерфейсе ИРПС является Iтп=20мА.
[pic]
Выберем R1=200 Ом
Далее, для того чтобы транзистор не вошел в насыщение R3 должен быть
R3

Курсовая работа: Микроконтроллер системы управления (автосигнализация)

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра РЭИС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

МИКРОКОНТРОЛЛЕР СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

( АВТО СИГНАЛИЗАЦИЯ )

по курсу ЦУ и МП

200700 000000 008 ПЗ

Подпись

Ф.И.О.

Руководитель

_______________ Добряк В.А.

Студент

Сырников П.Г.

Екатеринбург 1999

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ И ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Микроконтроллер системы управления.

Основные требования:

Контролируемые устройства – шесть двоичных датчиков.

Выходные устройства – одно исполнительное и два устройства сигнализации. Рекомендуемый микропроцессорный комплект – К1816.

В данной курсовой работе требуется разработать автосигнализацию.

СОДЕРЖАНИЕ

Исходные данные и задание на проектирование

Содержание

Введение

  1. Разработка схемы устройства

  2. Описание работы прикладной программы

  3. Программа устройства на Ассемблере

Список используемых источников

Приложение 1. Функциональная схема устройства

Приложение 2. Блоксхема основной программы

Приложение 3. Блоксхемы подпрограмм

Приложение 4. Схема электрическая принципиальная

ВВЕДЕНИЕ

Цель работы состоит в развитии навыков проектирования специализированных цифровых радиоэлектронных устройств с применением микропроцессорных комплектов и цифровых микросхем среднего и малого уровней интеграции. Изучить архитектуру микроконтроллеров популярного семейства INTEL8051, а также структуру одного из клонов семейства – микроконтроллера КМ1816ВЕ51, его функциональные узлы и особенности их работы. Изучение основ языка Ассемблер.

За последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров, которые предназначены для “интеллектуализации” оборудования различного назначения. Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя все составные части “голой” микроЭВМ: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости (во многих применениях система может состоять только из одной БИС микроконтроллера), что микроконтроллерам, видимо, нет разумной альтернативной элементной базы для построения управляющих или регулирующих систем. К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно однокристальные микроконтроллеры.

1. РАЗРАБОТКА СХЕМЫ УСТРОЙСТВА

Для решения поставленной задачи необходимо наличие специальных датчиков и исполнительных механизмов. Требуются следующие датчики: два датчика удара (один должен срабатывать на сильный удар, другой на слабую вибрацию), два датчика дверей, и по одному датчику на багажник и капот.

Схема контроллера представлена в приложении 1 кроме МК51 потребуется RC-цепь для формирования сигнала сброса при включении питания и кварцевый резонатор 12 МГц. Так как для хранения прикладной программы используется РПП, то на вход отключения РПП(ЕА) подается уровень 1.

Связь МК51 с датчиками и исполнительными механизмами обеспечивается через имеющиеся порты, а незадействованные порты могут быть в последствии использованы для расширения функциональных возможностей контроллера. Пример подключения датчика представлен на рис.1.

Из-за низкой нагрузочной способности выходов МК для всех исполнительных механизмов потребуются усилители мощности.

Рис.1. Подключение двоичного датчика

2. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРИКЛАДНОЙ ПРОГРАММЫ

В начальном состоянии контроллер оказывается после включения питания. Все исполнительные устройства и механизмы при этом выключены. В этом состоянии контроллер может находиться неопределенное время, пока не поступит сигнал от приемного устройства. После поступления сигнала от приемного устройства (уровень логической ”1”) контроллер устанавливается в состояние “охрана”: генерируется звуковой сигнал в течение одной секунды, сопровождающийся разовой вспышкой габаритов. Вслед за этим на соответствующий выход порта подается уровень логического “0” для закрытия замков дверей и контроллер начинает поочередно опрашивать все датчики.

Вначале опрашивается датчик, срабатывающий на легкий удар, если не было срабатывания то контроллер переходит на следующее условие: проверяются датчики дверей. Вслед за ними проверяются датчик капота и датчик багажника. Если не было срабатывания этих датчиков и на входовыходе подключенном к приемнику все еще уровень логической “1” то контроллер начинает опрос датчиков заново.

При подаче на вход контроллера подключенного к приемнику уровня логического “0” контроллер переходит в состояние ожидания (снимается с охраны) и сообщает об этом звуковым сигналом и вспышкой габаритов.

Если во время опроса датчиков произошло срабатывание датчика реагирующего на легкий удар, то контроллер переходит к опросу датчика срабатывающего на сильный удар. Если этот датчик не сработал то контроллер издает разовый сигнал тревоги и снова переходит к опросу датчика ”легкий удар”. Если же было срабатывание датчика реагирующего на сильный удар то контроллер издает сигнал тревоги, 10 звуковых и 10 световых сигналов и вновь опрашивает датчик “легкий удар”.

Точно так же при срабатывании датчиков дверей, капота и багажника контроллер генерирует десятикратный сигнал тревоги.

Программа контроллера позволяет, не выключая сигнализацию открыть багажник или капот. Эти возможности реализованы с помощью подпрограмм.

Первая подпрограмма позволяет открыть капот, не отключая всю сигнализацию. Для этого необходимо открыть капот и включить сигнализацию. Произойдет срабатывание датчика капота, контроллер издаст сигнал тревоги в течение одной секунды, за тем пауза одну секунду, за тем вновь сигнал тревоги и пауза — всего четыре секунды. В это время необходимо подать сигнал логического “0” на вход микроконтроллера подключенный к приемнику, если это было сделано, то контроллер переходит к обслуживанию подпрограммы.

В подпрограмме осуществляется опрос датчиков дверей и датчика багажника, а датчики удара и капота не опрашиваются. При срабатывании опрашиваемых датчиков производится десятикратное срабатывание сигнала тревоги.

Точно также можно открыть багажник, не отключая сигнализации.

Третья подпрограмма реализует сигнал тревоги. Используется таймер/счетчик Т/С0.

Объектные коды программы должны быть записаны в РПП, начиная с нулевой ячейки.

3. ПРОГРАММА УСТРОЙСТВА НА АССЕМБЛЕРЕ

;Определение символических имен бит портов 1 и 2

P bit P1.3 ;пульт

U bit P1.4 ;слабый удар

C bit P1.5 ;сильный удар

D bit P1.6 ;двери

E bit P1.7 ;капот

F bit P2.0 ;багажник

G bit P1.2 ;замки

H bit P1.1 ;габариты

I bit P2.0 ;клаксоны

ORG 0 ;начальный адрес программы

START: JB P,L0 ;перейти на метку L0 если бит равен 1

JMP START ;переход на начало программы

L0: CLR G ;сброс бита

L1: MOV R1,#0001h ;пересылка 1 в регистр R1

L2: CALL ALARM ;вызов подпрограммы сигнализации

L3: JB U,L6 ;перейти на метку L6 если бит равен 1

L4: JB C,L1 ;перейти на метку L1если бит равен 1

L5: MOV R1,#000Ah ;пересылка константы в регистр

JMP L2 ;перейти на метку L2

L6: JB D,L5 ;перейти на метку L5 если бит равен 1

JNB E,L7 ;прейти на метку L7 если бит равен 0

MOV R1,#0002h ;переслать константу в регистр R1

CALL ALARM ;вызов подпрограммы сигнализации

JB P,L8 ;перейти на метку L8 если бит равен 1

CPL P ;инвертировать бит Р

CALL BAGAJ ;вызов подпрограммы

L8: MOV R1,#0008h ;переслать константу в регистр R1

CALL ALARM ;вызов подпрограммы сигнализации

L7: JNB F,L9 ; прейти на метку L9 если бит равен 0

MOV R1,#0002h ;переслать константу в регистр R1

CALL ALARM ; вызов подпрограммы сигнализации

JB P,L10 ;перейти на метку L10 если бит равен 1

CPL P ;инвертировать бит Р

CALL KAPOT ;вызов подпрограммы

L10: MOV R1,#0008h ; переслать константу в регистр R1

CALL ALARM ;вызов подпрограммы сигнализации

L9: JB P,L3 ;перейти на метку L3 если бит равен 1

L13: CPL G ;инвертировать бит G

MOV R1,#0001h ; переслать константу в регистр R1

CALL ALARM ;вызов подпрограммы сигнализации

JMP START ;перейти на начало программы

;Подпрограммa 1. Организуется контроль датчиков дверей и багажника

BAGAJ: JNB D,L11 ;перейти на метку L11 если бит равен 0

L16: MOV R1,#000Ah ;переслать константу в регистр R1

CALL ALARM ;вызов подпрограммы сигнализации

L11: JNB F,L12 ;перейти на метку L12 если бит равен 0

JMP L16 ;перейти на метку L16

L12: JB P,BAGAJ ; перейти на метку BAGAJ если бит равен 1

JMP L13 ;перейти на метку L13

;Подпрограмма 2. Организуется контроль датчиков дверей и капота

KAPOT: JNB D,L14 ;перейти на метку L14 если бит равен 0

L17: MOV R1,#000Ah ;переслать константу в регистр R1

CALL ALARM ;вызов подпрограммы сигнализации

L14: JNB F,L15 ;перейти на метку L14 если бит равен 0

JMP L17 ;перейти на метку L17

L15: JB P,KAPOT ;перейти на метку KAPOT если бит равен 1

JMP L13 ;перейти на метку L13

;Подпрограмма сигнализации

ALARM: SETB H ;установка бита

SETB I ;установка бита

CALL ONESEC ;вызов подпрограммы ONESEC

CPL H ;инверсия бита

CPL I ;инверсия бита

CALL ONESEC ;вызов подпрограммы ONESEC

DJNZ R1,ALARM ;декремент регистра R1 и переход если не 0

RET ;возврат

;Подпрограмма задержки на одну секунду, используется подпрограмма DELAY

ONESEC: MOV R7,#20 ;пересылка константы в регистр R7

SEC: CALL DELAY ;вызов подпрограммы

DJNZ R7,SEC ;декремент регистра R7 и переход если не 0

RET ;возврат

;Подпрограмма задержки на 50 мс

DELAY: MOV TMOD,#0001B ;установка таймера /счетчика в режим 1

MOV TH0,# 65536 ;пересылка константы в регистр ТН0

MOV TL0,#15536 ;пересылка константы в регистр ТL0

SETB TCON.4 ;пуск таймера/счетчика

DEL: JNB TCON.5,DEL ;ожидание переполнения таймера/счетчика

CPL TCON.4 ;остановка таймера/счетчика

CPL TCON.5 ;сброс флага

RET ;возврат

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. Микропроцессоры. В 3 кн. Кн. 1. Архитектура и проектирование микро-ЭВМ. Организация вычислительных процессов: Учебник для втузов / П.В. Нестеров, В.Ф. Шаньгин, В.Л. Горбунов и др.; Под ред. Л.Н. Преснухина. М.: Высшая школа, 1986. 495 с.

  2. Сташин В.В., Урсулов А.В., Мологонцева О.Ф. Проектирование цифровых устройств на одно-кристальных микроконтроллерах. М.: Энерго-атомиздат, 1990. 224 с.

  3. Методические указания к лабораторной работе №2 по курсу “Цифровые устройства и микропроцессоры” В.А. Добряк, В.К. Рагозин. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 1999. 32 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ

Дипломная работа: Поняття інформатики, мережеві можливості OC Windows, Netscape Navigator

Реферат

з дисципліни «Інформатика та комп’ютерна техніка»

Завдання1

Навести основні поняття інформатики як науки, у т.ч. такі як інтерфейс, інформація, дані та операції з ними, кодування, біт, байт, кілобайт, мегабайт, гігабайт, повідомлення та ін.

Інформатика — це комплексна, технічна наука, що систематизує прийоми створення, збереження, відтворення, обробки та передачі даних засобами обчислювальної техніки, а також принципи функціонування цих засобів та методи керування ними. Термін «інформатика» походить від французького слова Informatique і утворене з двох слів: інформація та автоматика. Запроваджено цей термін у Франції в середині 60-х років XX ст., коли розпочалося широке використання обчислювальної техніки. Тоді в англомовних країнах увійшов до вжитку термін «Computer Science» для позначення науки про перетворення інформації, що грунтується на використанні обчислювальної техніки. Тепер ці терміни є синонімами.

Поява інформатики зумовлена виникненням і поширенням нової технології збирання, оброблення і передачі інформації, пов’язаної з фіксацією даних на машинних носіях.

Предмет інформатики як науки складають:

апаратне забезпечення засобів обчислювальної техніки;

програмне забезпечення засобів обчислювальної техніки;

засоби взаємодії апаратного та програмного забезпечення;

засоби взаємодії людини з апаратними та програмними засобами.

Засоби взаємодії в інформатиці прийнято називати інтерфейсом. Тому засоби взаємодії апаратного та програмного забезпечення інколи називають також програмно-апаратним інтерфейсом, а засоби взаємодії людини з апаратними та програмними засобами — інтерфейсом користувача.

Основною задачею інформатики як науки є систематизація прийомів та методів роботи з апаратними та програмними засобами обчислювальної техніки. Мета систематизації полягає у тому, щоб виділити, впровадити та розвинути передові, найбільш ефективні технології автоматизації етапів роботи з даними, а також методично забезпечити нові технологічні дослідження.

Інформатика — практична наука. Її досягнення повинні проходити перевірку на практиці і прийматися в тих випадках, коли вони відповідають критерію підвищення ефективності. У складі основної задачі сьогодні можна виділити такі основними напрямками інформатики для практичного застосування : ь архітектура обчислювальних систем (прийоми та методи побудови систем, призначених для автоматичної обробки даних);

інтерфейси обчислювальних систем (прийоми та методи керування апаратним та програмним забезпеченням);

програмування (прийоми, методи та засоби розробки комплексних задач);

перетворення даних (прийоми та методи перетворення структур даних);

захист інформації (узагальнення прийомів, розробка методів і засобів захисту даних);

автоматизація (функціонування програмно-апаратних засобів без участі людини);

стандартизація (забезпечення сумісності між апаратними та програмними засобами, між форматами представлення даних, що відносяться до різних типів обчислювальних систем).

На всіх етапах технічного забезпечення інформаційних процесів для інформатики ключовим питанням є ефективність. Для апаратних засобів під ефективністю розуміють співвідношення продуктивності обладнання до його вартості. Для програмного забезпечення під ефективністю прийнято розуміти продуктивність користувачів, які з ним працюють. У програмуванні під ефективністю розуміють обсяг програмного коду, створеного програмістами за одиницю часу. В інформатиці все жорстко орієнтоване на ефективність. Питання як здійснити ту чи іншу операцію, для інформатики є важливим, але не основним. Основним є питання як здійснити дану операцію ефективно.

В межах інформатики, як технічної науки можна сформулювати поняття інформації, інформаційної системи та інформаційної технології.

Інформація — це сукупність відомостей (даних), які сприймають із навколишнього середовища (вхідна інформація), видають у навколишнє середовище (вихідна інформація) або зберігають всередині певної системи.

Інформація існує у вигляді документів, креслень, рисунків, текстів, звуковиз в світлових сигналів, електричних та нервових імпульсів тощо. Саме слово ‘інформатика’ походить від латинського information, що означає виклад, роз’яснення факту, події.

Найбільш важливими властивостями інформації є:

об’єктивність та суб’єктивність;

повнота;

достовірність;

адекватність;

доступність;

актуальність.

Дані є складовою частиною інформації, що являють собою зареєстровані сигнали. Під час інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший за допомогою методів. Обробка даних містить в собі множину різних операцій. Основними операціями є:

збір даних — накопичення інформації з метою забезпечення достатньої повноти для прийняття рішення;

формалізація даних — приведення даних, що надходять із різних джерел до однакової форми;

фільтрація даних — усунення зайвих даних, які не потрібні для прийняття рішень;

сортування даних — впорядкування даних за заданою ознакою з метою зручності використання;

архівація даних — збереження даних у зручній та доступній формі;

захист даних — комплекс дій, що скеровані на запобігання втрат, відтворення та модифікації даних;

транспортування даних — прийом та передача даних між віддаленими користувачами інформаційного процесу. Джерело даних прийнято називати сервером, а споживача — клієнтом;

перетворення даних — перетворення даних з однієї форми в іншу, або з однієї структури в іншу, або зміна типу носія.

Інформаційна система

В інформатиці поняття «система» найчастіше використовують стосовно набору технічних засобів і програм. Системою називають також апаратну частину комп’ютера. Доповнення поняття «система» словом «інформаційна» відображає мету її створення і функціонування.

Інформаційна система — взаємозв’язана сукупність засобів, методів і персоналу, використовувана для зберігання, оброблення та видачі інформації з метою вирішення конкретного завдання.

Сучасне розуміння інформаційної системи передбачає використання комп’ютера як основного технічного засобу обробки інформації. Комп’ютери, оснащені спеціалізованими програмними засобами, є технічної базою та інструментом інформаційної системи.

У роботі інформаційної системи можна виділити такі етапи:

Зародження даних — формування первинних повідомлень, що фіксують результати певних операцій, властивості об’єктів і суб’єктів управління, параметри процесів, зміст нормативних та юридичних актів тощо.

Накопичення і систематизація даних — організація такого їх розміщення, яке б забезпечувало б швидкий пошук і відбір потрібних відомостей, методичне оновлення даних, захист їх від спотворень, втрати, деформування цілісності та ін.

Обробка даних — процеси, внаслідок яких на підставі раніше накопичених даних формуються нові види даних: узагалюючі, аналітичні, рекомендаційні, прогнозні. Похідні дані також можуть зазнавати подальшого оброблення, даючи відомості глибшої узагальненості і т.д.

Відображення даних — подання їх у формі, придатній для сприйняття людиною. Передусім — це виведення на друк, тобто виготовлення документів на так званих твердих (паперових) носіях. Широко використовують побудову графічних ілюстративних матеріалів (графіків, діаграм) і формування звукових сигналів.

Повідомлення, що формуються на першому етапі, можуть бути звичайним паперовим документом, повідомленням у «машинному вигляді» або тим й іншим одночасно. В сучасних інформаційних системах повідомлення масового характеру здебільшого мають «машинний вигляд». Апаратура, що використовується при цьому, має назву засоби реєстрації первинної інформації.

Потреби другого і третього етапів задовольняються в сучасних інформаційних системах в основному засобами обчислювальної техніки. Засоби, що забезпечують доступність інформації для людини, тобто засоби відображення даних, є компонентами обчислювальної техніки.

Переважна більшість інформаційних систем працює в режимі діалогу з користувачем. Типові програмні компоненти інформаційних систем включають: діалогову підсистему введення-виведення, підсистему, яка реалізує логіку діалогу, підсистему прикладної логіки обробки даних, підсистему логіки управління даними. Для мережевих інформаційних систем важливим елементом є комунікаційний сервіс, який забезпечує взаємодію вузлів мережі при спільному вирішенні задачі. Значна частина функціональних можливостей інформаційних систем закладається в системному програмному забезпеченні: операційних системах, системних бібліотеках та конструкціях інструментальних засобів розробки. Крім програмної складової інформаційних систем важливу роль відіграє інформаційна складова, яка задає структуру, атрибутику та типи даних, а також тісно пов’язана з логікою управління даними.

Інформаційні технології

В широкому сенсі слово технологія — це спосіб освоєння людиною матеріального світу за допомогою соціально організованої діяльності, що включає три компоненти: інформаційну(наукові принципи та обгрунтування), матеріальну(знаряддя праці) та соціальну(фахівці, які мають професійні навики). Ця тріада становить сутність сучасного розуміння поняття технологія.

Поняття інформаційної технології з’явилося з виникненням інформаційного суспільства, основою соціальної динаміки в якому є не традиційні матеріальні, а інформаційні ресурси: знання, наука, організаційні чинники, інтелектуальні здібності, ініціатива, творчість і т.д. На жаль, це поняття є настільки загальним та всеохоплюючим, що до сих пір фахівці не прийшли до чіткого, формалізованого формулювання. На думку авторів, найбільш вдалим є визначення поняття інформаційної технології дане академіком Глушковим В.М., який трактував її як людино-машинну технологію збирання, обробки та передачі інформації, що грунтується на використанні обчислювальної техніки. Ця технологія швидко розвивається, охоплюючи всі види суспільної діяльності: виробництво, управління, науку, освіту, фінансово-банківські операції, медицину, побу та ін.

Кодування даних.

Для автоматизації роботи з даними, що відносяться до різних типів, важливо уніфікувати їх форму представлення. Для цього, як правило, використовується прийом кодування, тобто представлення даних одного типу через дані іншого типу. Звичайні людські мови можна розглядати як системи кодування ідей та понять для вираження думок за допомогою мовлення. Іншим прикладом загальновживаних систем кодування може бути азбука, як система кодування компонентів мови за допомогою графічних символів. Універсальні засоби кодування успішно втілюються в різноманітних галузях техніки, науки та культури — математичні вирази, телеграфна азбука, морська азбука, азбука для сліпих тощо. Своя система кодування існує й в інформатиці, і називається вона двійковим кодом. Грунтується вона на представленні даних послідовністю двох знаків: 0 та 1. Ці знаки називають двійковими цифрами або бітами (від скорочення англійських слів binary digit). Слід зауважити, що вся інформація, що зберігається та обробляється засобами обчислювальної техніки, незалежно від її типу (числа, текст, графіка, звук, відео), представлена у двійковому коді.

Одним бітом можна виразити два поняття: 0 або 1 (ні або так, хибне або істинне). Якщо кількість бітів збільшити до двох, то тоді можна вже закодувати чотири поняття : 00, 01, 10, 11. Трьома бітами кодують вісім понять: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Збільшуючи на одиницю кількість розрядів в системі двійкового кодування, ми збільшуємо в два рази кількість значень, які можуть бути виражені в цій системі кодування, тобто кількість значень вираховується за формулою:

N = 2 m

де N — кількість незалежних значень, що кодуються, m — розрядність двійкового кодування.

Найменшою одиницею об’єму даних прийнято вважати байт — групу з 8 бітів. Байтом можна закодувати, наприклад, один символ текстової інформації. Наступним одиницями кодування є:

кілобайт (Кбайт): 1 Кбайт = 1010 байт = 1024 байт;

мегабайт (Мбайт): 1 Мбайт = 1010 Кбайт = 1024 Кбайт;

гігабайт (Гбайт): 1 Гбайт = 1010 Мбайт = 1024 Мбайт;

терабайт (Тбайт): 1 Тбайт = 1010 Гбайт = 1024 Гбайт.

Саме в таких одиницях вимірюється ємність даних в інформатиці.

Завдання 2

Стисла характеристика мережевих можливостей OC Windows.

Під комп’ютерною мережею розуміють сукупність взаємозалежних через канали передачі даних комп’ютерів, що забезпечують користувачів засобами обміну інформацією і колективним використанням ресурсів мережі: апаратних, програмних та інформаційних.

Для роботи в в локальних мережах під управління ОС Windows необхідно встановити такі компоненти:

Драйвер для мережевої карти;

Протоколи – це сукупність правил і угод, що описують як програми взаємодіють одна з одною;

Служби – дозволяють робити доступними для інших комп’ютерів файли, принтери та інші ресурси.

Щоб одержати відомості про параметри локальної мережі потрібно викликати контекстне меню папки Сетевое окружение і вибрати пункт Свойства. Відкриється вікно, що містить відомості про конфігурацію і управління мережі. Вкладка Конфигурация містить:

Список клієнтів мережі, мережевих плат, протоколів, що встановлені на комп’ютерів;

Можливість включення і відключення режиму спільного доступу до папок чи принтерів;

Інформацію про спосіб входу в мережу.

Вкладка Ідентифікація. Для ідентифікації комп’ютера в рамках мережі Windows використовується наступні поняття:

Ім’я комп’ютера – повинно бути унікальним до 15-ти символів без пробілів;

Робоча група до якої належать комп’ютери між якими найчастіше виконується обмін інформацією;

Опис комп’ютера (параметр необов’язковий).

Вкладка Управління доступом. На цій вкладці можна вибрати спосіб управління доступом до загальних ресурсів. Якщо застосовується управління доступом на рівні користувачів, то можна натиснути кнопку Додати для вказання користувачів разом з якими слід використовувати ресурси мережі. Якщо застосовується управління доступом на рівні ресурсів, то вводиться пароль для доступу до ресурсів.

Доступ до комп’ютерів, що входять до мережі і принтерів відбувається через папку Мережеве оточення на робочому столі. Якщо відкрити цю папку, то будуть відображатися ресурси комп’ютерів включених в однорангову мережу Windows. Для доступу до ресурсів конкретного комп’ютера мережі досить двічі натиснути по його значку.

Через папку Мережеве оточення користувач може працювати з усіма доступними йому мережевими ресурсами так само як і через папку Мой комп’ютер. Щоб ресурс став доступний потрібно оголосити його загальним ресурсом. Для цього в папці Мой комп’ютер потрібно вибрати даний ресурс і озадати команду Файл-Доступ і у вікні, що відкриється на вкладці Доступ вибрати параметр Загальний ресурс, а потім вибрати тип доступу і ввести паролі.

Якщо вкладка Доступ відсутня, то необхідно включити служби загального доступу до файлів і принтерів.

Завдання 3

Загальна характеристика програми Netscape Navigator.

Для доступу до океану інформації Інтернет створені програми перегляду (браузери), одна з кращих на сьогоднішній день — Netscape 6. За допомогою цієї програми ви зможете подорожувати по мережі Інтернет, здійснювати пошук по темах, що цікавлять вас, переглядати і роздруковувати потрібні документи.

Програма Netscape Navigator, розроблена групою авторів NCSA Mosaic за замовленням Netscape Communications Corporation, з’явилася в кінці 1994 р. Вона викликала винятковий інтерес завдяки своїй швидкодії і функціональним можливостям. Окрім стандартних функцій, Netscape підтримує і деякі нестандартні розширення мови HTML, які були запропоновані розробниками цієї програми і в даний час підтримуються розробниками інших програм перегляду. Netscape — найпопулярніша програма, причому не тільки для роботи під Microsoft Windows, але і в операційних системах Macintosh і UNIX (згідно із статистичними даними, приведеними на стор. 19, приблизно 80% документів запрошуються саме програмами Netscape).

Цей сервер зазвичай сильно завантажений. Проте цю програму можна знайти практично на будь-якому крупному FTP-сервере, наприклад,

ftp://sunsite.doc.ic.ac.uk/computing/information-systems/WWW/Netscape/netscape/pub/navigator/ (далі шукайте в піддиректорії з потрібним номером версії і типом операційної системи) або ftp://sunsite.informatik.rwth-aachen.de/pub/mirror/ftp.netscape.com/pub/navigator/. Докладнішу інформацію про програму можна отримати з документа

http://home.netscape.com/

Окрім свого основного призначення — проглядання HTML-файлов — Netscape Navigator вельми зручно використовувати для отримання і відправки електронної пошти і участі в телеконференціях. Версії програми, в назві яких додано слово Gold, містять, окрім програми перегляду, ще вбудований редактор, який може використовуватися для створення і редагування власних HTML-документов (див. докладніше на стор. 72 <http://www.chemnet.ru/rus/wwwbook/publishing.html>). HTML-редактор (під назвою Netscape Composer) також входить і в пакет Netscape Communicator 4.0. Для Netscape Navigator як самою фірмою Netscape Corporation, так і незалежними розробниками програмного забезпечення створена велика кількість програм-приставок (plug-ins), що значно розширюють можливості Netscape. Про деяких з таких приставок ми вже розповідали в даній книзі (див. стор. 23 <http://www.chemnet.ru/rus/wwwbook/travel.html>, 168 <http://www.chemnet.ru/rus/wwwbook/advanced.html>), а про інших ви можете дізнатися з домашньої сторінки Netscape.

Програми проглядання Netscape розповсюджуються як комерційні продукти. Проте співробітникам освітніх і добродійних організацій і студентам програми надаються безкоштовно. Комерційні організації можуть користуватися програмами безкоштовно протягом 90-денного періоду оцінки. Слід мати на увазі, що в багатьох бета-версиях Netscape дата закінчення ліцензії фіксована усередині самої програми, і після цього терміну програма перестає працювати.

Запуск програми.

Для роботи з програмою Netscape 6 потрібне з’єднання з Інтернет. Ідеальний варіант, якщо ваш комп’ютер підключений до Інтернет по місцевій (локальною) комп’ютерній мережі. В цьому випадку комп’ютер постійно включений в Інтернет і «завжди готовий» для роботи з будь-якими мережевими програмамі. Другий варіант — підключення по телефонній лінії за допомогою модему. В цьому випадку для роботи з Netscape 6 буде визиватся програма зв’язку з сервером Інтернет і швидкість роботи обмежена пропускною спроможністю модему (зазвичай не більше 3…4 Kb в секунду).

Якщо ваш комп’ютер настроєний для роботи з Інтернет, запустите програму Netscape 6 двічі клацнувши по іконі програми.

Якщо ви підключені до Інтернет по dial-up, буде викликана програма установки з’єднання з сервером. Дозвон і установка з’єднання займають близько 30-40 секунд, після з’являється головне вікно програми і завантажується перша (початкова) сторінка. Відразу після інсталяциі, програма показує домашню сторінку фірми Netscape. Проте ви завжди можете вказати будь-яку сторінку для початкового завантаження. На малюнку внизу показаний вид програми Netscape 6 з домашньою сторінкою сервера КГТУ.

Проглядання сторінок

Кожен документ Інтернет має назву і унікальну адресу. Адреса документа відображається в адресному полі, в нашому випадку — <http://www.kgtu.runnet.ru/indexr.html>, а назва документа в заголовку вікна програми, в нашому випадку — Www-server of Krasnoyarsk State Technical University.

Якщо документ більше одного екрану, то справа і знизу з’являються лінійки прокрутки, за допомогою яких можна проглядати великі документи. Перегортати сторінки (екрани) великого документа можна також за допомогою клавіш Pagedown і Pageup або клавіш управління курсором вгору і вниз (клавіш із стрілками).

Ви можете роздрукувати поточний документ, натиснувши кнопку Print на панелі управління або вибравши меню File, Print…

Для пошуку тексту усередині поточного документа натисніть клавіші Ctrl+f або вибравши меню Search — Find in This Page … .

Щоб зберегти поточний документ на диску вашого комп’ютера виберіть команду File, Save Page As… Важливо — власне сам гіпертекст містить тільки текст і посилання (на інші документи і на графічні вставки), тому відкривши збережений документ ви побачите тільки сам текст без фотографій і малюнків. Щоб зберегти на диску вподобаний малюнок потрібно вказати на нього курсором, натиснути праву кнопку мишки і вибрати пункт меню Save Image As…

Пошук в Інтернет.

Найактуальніша тема — пошук інформації. На сьогодні в мережі працює велика кількість пошукових серверів. Одні з них призначені для загального пошуку по Інтернет, інші обслуговують спеціалізовані бизи даних. Дуже хороший список баз даних і пошукових серверів, сгрупірованний по темах, знаходиться на сервері компанії CNET <http://www.cnet.com> за адресою www.search.com <http://www.search.com>.

До найбільш популярних загальних пошукових серверів відносяться каталог YAHOO (www.yahoo.com <http://www.yahoo.com>), Go (www.go.com <http://www.go.com/>), Lycos (www.lycos.com <http://www.lycos.com>), Excite (www.excite.com <http://www.excite.com>), Magellan (magellan.excite.com <http://magellan.excite.com/>). Для пошуку shareware програм дуже зручний сервер shareware.cnet.com <http://shareware.cnet.com/>. Докладний каталог різних баз даних і серверів пошуку ви знайдете на сервері www.search.com <http://www.search.com>.

Програма Netscape 6 має кнопку Search на пошуковий сервер Netscape. Окрім кнопки Search, ви можете використовувати меню Search.

Використана література

Гусева А.И. Учимся информатике: задачи и методы решения. – М.: Диалог-МИФИ, 1998.

Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке бейсик для персональных ЭВМ. – М.: Наука, 1987.

Евсеев Г.А. Пацюк С.Н., Симонович С.В. Вы купили компьютер: полное руководство для начинающих в вопросах и ответах. – М.: АСТ-ПРЕСС, Иформком-Пресс, 1998.

Інформатика. Комп’ютерна техніка. Комп’ютерні технології: Підручник / В. А. Баженов, П. С. Венгеровський, В. М. Горлач та ін. – К.: Каравела, 2003.

Информатика. Базовий курс / Симонович С.В. и др.- СПб: Издательство “Питер”, 2000.

Компьютер для студентов, аспирантов и преподавателей. Самоучитель / Под. ред. В.Б. Комягина. Учебн. пособ. – М.: Издательство ТРИУМФ, 2002.

Костоглод К. Д., Злосчастьєв А. П., Калініченко А. В. Основи інформатики та комп’ютерної техніки. – Полтавська державна аграрна академія, 2001

Реферат: Разработка контроллера матричной клавиатуры на микроконтроллере К1816ВЕ48

Введение

Известно, что становятся доступными новые языки программирования высокого уровня, позволяющие в существенной степени избежать зависимости от
ЭВМ и облегчить процесс программирования. Широкое распространение персональных компьютеров привлекает к использованию ЭВМ непрофессиональных программистов.

Тем не менее, интерес к архитектуре ЭВМ и программированию на уровне машинных кодов не угасает, но и явно растет по двум причинам. Первая причина заключается в том, что доступность использования ЭВМ для непрофессиональных программистов достигается ценой немалых усилий профессиональных программистов, создающих системное программное обеспечение, для которых знание архитектуры ЭВМ просто необходимы.
Происходящий ныне процесс компьютеризации неизбежно увеличивает число специалистов очень высокой квалификации – системных программистов. Вторая причина обусловлена ростом микропроцессорной техники. Современные микропроцессоры обладают такими возможностями, которые соизмеримы, а порой превосходят возможности вычислительных систем, причем обладают меньшими габаритами, потреблением энергии и стоимостью. Программирование микропроцессоров и однокристальных ЭВМ, встраиваемых в какое-либо оборудование, выполняется, как правило, на языке ассемблера, а применение их требует детального знания архитектуры ЭВМ.

Темой моей курсовой работы является разработка котроллер матричной клавиатуры на микроконтроллере. В качестве него я выбрал микроконтроллер К1816ВЕ48 (МК48) потому, что серия К1816, рис.1, предназначена для построения широкого спектра микроЭВМ и микроконтроллеров с целью их использования для сбора и обработки информации, в системах регулирования технологических процессов, цифровой обработке сигналов в аппаратуре связи и т. д.

Совокупности потребительских параметров, таких, как стоимость, эффективность, энергопотребление, рабочий диапазон температур – представляются достоинствами серии К1816 при ее использовании в различной аппаратуре.

Различные модификации предназначены в первую очередь для того, чтобы помочь разработчику рациональным образом с наименьшими затратами решить комплекс проблем, возникающий при создании новой аппаратуры от момента ее разработки до серийного производства.

Простейший в серии К1816 микроконтроллер К1816ВЕ48 (МК48) имеет на кристалле следующие аппаратные средства: процессор разрядностью 1 байт, стираемое программируемое ПЗУ программ емкостью 1 Кбайт, ОЗУ данных емкостью 64 байта, программируемый 8-битный таймер/счетчик, программируемые схемы ввода/вывода (27 линий), блок векторного прерывания от двух источников, генератор, схему синхронизации и управления.

Структура МК48 и его система команд такова, что в случае необходимости функционально-логические возможности контроллера могут быть расширены. С использованием внешних дополнительных БИС постоянной и оперативной памяти адресное пространство МК может быть расширено до 4 Кбайт и 320 байт соответственно, а путем подключения различных интерфейсных БИС число линий связи МК с объектом управления может быть увеличено практически без ограничений.

МК48 требует одного источника питания +5В ( 10%, рассеивает мощность около 1,5 Вт и работает в диапазоне температур от 0 до 700 С. По входам и выходам МК48 электрически совместимы с микросхемами ТТЛ. МК48 может работать в диапазоне частот синхронизации от 1 до 6 МГц, а минимальное время выполнения команды составляет 2,5 мкс.

Из такой характеристики видно, что МК48 обладает значительными функционально-логическими возможностями и представляют эффективное средство компьютеризации (автоматизации на основе применения средств и методов обработки данных и цифрового управления) разнообразных объектов и процессов.

Анализ основных признаков МК48 показывает, что их целесообразно использовать на этапе опытно-конструкторской разработки и отладки систем.

Структурная схема МК48

[pic]

Рис. 1

Структурная схема и анализ задачи

В структурной схеме отражено взаимодействие микропроцессора, клавиатуры и пользователя.

[pic]Рис. 2

К порту 1 подключена группа кнопок, сгруппированных по матричной схеме, которая представляет собой простую матрицу двоичных переключателей
(требуемой размерности), включенных на пересечении строк и колонок матрицы,
Идентификация (кодирование) нажатой клавиши в таких клавиатурах выполняется программой.

2.Разработка принципиальной схемы

[pic] Рис.3

На рис. 3 изображена принципиальная схема контроллера матричной клавиатуры. Для обеспечения синхронизации работы микропроцессора к выводам
CR1, CR2 подключен кварцевый резонатор.

Десять кнопок организованы в матрицу, и при нажатии любой кнопки замыкается строка и столбец. Определив замкнутые строку и столбец, можно определить код нажатой клавиши. Такое сканирование клавиатуры реализуется программно.

Три линии порта 1 Р1.0, Р1.1, Р1.2 образуют три линии кнопок, а к выводам Р2.0, Р2.1, Р2.2, Р2.3 подключены четыре столбца. Каждая клавиша в такой матрице имеет свой номер, соответствующий ее местоположению. На цифровые клавиши можно нанести обозначения, соответствующие их кодам (от 0 по F) Резисторы R1-R4 ограничивают ток через контакты а диоды обеспечивают защиту от замыкания между собой сканирующих линий в случае одновременного нажатия более чем одной клавиши.

Питание контроллера осуществляется от сети переменного тока с напряжением
220 В и частотой 50 Гц. Поскольку напряжение питание контроллера осуществляется постоянным током с напряжением +5 В, то ставится схема питания, которая состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя, выполненного по схеме диодного моста и стабилизатора напряжения.

3. Разработка блок-схемы и алгоритма программы

Принцип работы клавиатуры следующий:

На одну из линий порта выдается логический «0», а на остальные линии
«1». Затем происходит считывание с линий столбцов. Если фиксируется «0», его позиция соответствует номеру столбца нажатой клавиши и вместе с номером текущей строки он используется для определения кода нажатой клавиши. Если на всех входах «1», процедура сканирования продолжается для следующей строки.

Для обслуживания клавиатур в МК- системах используются две процедуры: опрос состояния клавиатуры и ввод кода нажатой клавиши.

Первая процедура производит однократное обращение к матрице клавиш для определения, Нажата ли хотя бы одна из клавиш. Вторая осуществляет циклический опрос клавиатуры до тех пор, пока не будет нажата (а часто и освобождена) клавиша. Будучи встроена в основную программу, вторая процедура блокирует процесс управления объектом на время ожидания нажатия клавиши, а потому обращение к ней осуществляется только при обнаружении нажатой клавиши процедурой опроса состояния клавиатуры.

Линии порта 1 используются для сканирования, а линии порта 2 — для опроса матрицы клавиш. Каждая клавиша в такой матрице имеет свой номер, соответствующий ее местоположению. На цифровые клавиши нанесены обозначения, соответствующие их кодам (от 0 по B).

Для программного ввода информации с клавиатур характерен один недостаток, а именно — срабатывание по отпусканию клавиши, а не по нажатию.
Однако при кратковременных нажатиях клавиш этот эффект не имеет особого значения.

Частная процедура сканирования служит для обнаружения нажатой клавиши и последующей ее идентификации. Процедура сводится к поочередному обнулению каждой из линий сканирования и опросу линий возврата. В порт 1 выдается байт сканирования (БС), содержащий 0 только в одном бите. Если на пересечении линии сканирования и линии возврата находится нажатая клавиша, то в соответствующем бите байта возврата (БВ), принимаемого в порт 2, будет находиться 0.

Последовательность байтов сканирования представляет собой код «бегущий нуль»; формирование очередного байта сканирования осуществляется путем сдвига его предыдущего значения. Направление сдвига определяет последовательность опроса клавиш. Если при полном цикле сканирования не было обнаружено нажатой клавиши, то процедура сканирования повторяется сначала.

Оператор «Есть нажатая клавиша?» реализуется тем, что клавиши, подключенные к каждой линии сканирования, анализируются последовательно.
Если после анализа каждой клавиши осуществлять прибавление единицы к счетчику SCANCODE, то процедуру сканирования можно совместить с процедурой идентификации нажатой клавиши (рис. 4).

[pic]

4. Разработка текста исходной программы

R4 — счетчик кода сканирования

ORG 300H; переход на 300 страницу
РПП

DB 7EH,30H, 6DH,79H; коды семисегментного

DB 33H,5BH,5FH,70H; индикатора

DB 7FH,7BH,76H,1EH;

ORG 0; переход в начало программы

START: MOV R4,#0; сброс SCANCODE

MOV R7,#3; загрузка счетчика сканирования

MOV R6,#11111110B; загрузка исходного байта сканирования

LOOP: MOV A,R6

OUTL P1,A; вывод текущего байта сканирования

RL A; сдвиг байта сканирования

MOV R6,A; сохранение текущего байта сканирования

IN A,P2; ввод байта возврата

MOV R5,#4; загрузка счетчика опросов

LOOK: RRC A ; сдвиг байта возврата

JNC NEXT; выход из процедуры при обнаружении первой нажатой клавиши

INC R4; инкремент SCANCODE

DJNZ R5,LOOK; декремент счетчика опросов и цикл, если не нуль

DJNZ R7,LOOP; декремент счетчика сканирования и цикл, если не 0

JMP START; начать сканирование сначала

next: mov a,r4; загрузка в аккумулятор кода символа movp3 a,@a; считывание байта индикации из таблицы

outl bus,a; выдача байта индикации на индикатор через порт BUS end выход из программы

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на работу…………………………………………………………….
………………3

Введение…………………………………………………….
……………………………………4

1. Анализ поставленной задачи. Структурная схема МК системы………..6

2. Разработка принципиальной схемы МК системы…………………………….7

3.Выбор и описание алгоритма программы………………………………………..8

3.1 .Разработка общей блок-схемы алгоритма (БСА) работы контроллера……………………………………………………………..9

4. разработка текста исходной программы………………………………………..10

4.1. Отладка программы с помощью индивидуального задания………..11

5. Таблица «прошивки» РПЗУ………………………………………………..12

Заключение…………………………………………………..
……………………………….12

Список литературы…………………………………………………………
………………13

Отладка программы:

|Номер нажатой |Порт 1 |Порт 2 |Порт ССИ BUS |
|клавиши | | | |
|«6» |11111101 |11111011 |01011111 |
|«А» |11111011 |11111011 |01110110 |

Таблица «прошивки» РПЗУ:

7E |30 |6D |79 |33 |5B |5F |70 |7F |7B |76 |1E |72 | |1a |00 |00 |00 |bc
|00 |bf |03 |be |fe |fe |39 |e7 | |AE |0A |BD |04 |67 |E6 |17 |1C |ED |0D
|EF |06 |04 | |00 |FC |E3 |02 |C1 |00 |00 |00 |01 |FF | | | | |

Заключение.

Для визуального контроля нажатой кнопки, возможно подключение семисегментного индикатора к одному из портов, в данном случае к порту BUS.
Вывод кода на ССИ осуществлен программно, тем самым достигается отображение кода нажатой клавиши на ССИ. Для удобства индикации на цифровые клавиши нанесены обозначения, соответствующие их кодам (от 0 по B).

Таким образом применение микропроцессорных систем в устройствах различного типа, позволяет сократить кол-во элементов в схеме, сделать устройство более качественным, а также позволяет осуществить наиболее
“дружелюбный” интерфейс с пользователем.

Список литературы

Лин. В. PDP-11 и VAX-11. Архитектура ЭВМ и программирование на языке ассемблера. М. Радио и связь, 1989.-315 с.
Варламов И.В., Касаткин И.Л. Микропроцессоры в бытовой технике. М. Радио и связь, 1990.-102 с.
Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы. М. Радио и связь, 1997.-336 с.

Министерство Российской Федерации по транспорту и связи

Новосибирский колледж телекоммуникаций и информатики

Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Вычислительная техника»

На тему: «Разработка контроллера матричной клавиатуры на микроконтроллере

К1816ВЕ48 »

Выполнил: Баталов Д. Ю.

Гр. М-31

Проверил: Иванов В. С.

2005

————————

Пользователь

Клавиатура

Микропроцессор

Реценз.

КТИ гр. М-31

Листов

Контроллер матричной клавиатуры на микроконтроллере

Утверд.

Н. Контр.

Т. Контр.

Иванов В.С.

Провер.

Баталов Д.Ю

Разраб.

1

Лис

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

4

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

5

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

6

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

7

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

КТИ.000.000.001.ПЗ

8

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

9

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

10

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

11

12

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

13

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Реферат: Лазерный принтер

Работа по информатике ученика 8 класса «Г» Чигина Антона

Москва, гимназия №1567

Краткая история развития лазерного принтера

Толчком к созданию первых лазерных принтеров послужило появление новой технологии, разработанной фирмой Canon. Специалистами этой фирмы, специализирующейся на разработке копировальной техники, был создан механизм печати LBP-CX. Фирма Hewlett-Packard в сотрудничестве с Canon приступила к разработке контроллеров, обеспечивающих совместимость механизма печати с компьютерными системами PC и UNIX. Принтер HP LaserJet впервые был представлен в начале 1980-х годов. Первоначально конкурируя с матричными принтерами, лазерный принтер быстро завоевал популярность во всем мире. Другие компании-разработчики копировальной техники вскоре последовали примеру фирмы Canon и приступили к исследованиям в области создания лазерных принтеров. Toshiba, Ricoh и некоторые другие, менее известные компании, тоже были вовлечены в этот процесс. Однако успехи фирмы Canon в области создания высокоскоростных механизмов печати и сотрудничество с Hewlett-Packard позволили им добиться поставленной цели. В результате на рынке лазерных принтеров модель LaserJet вплоть до 1987-88 годов занимала доминирующее положение. Следующей вехой в истории развития лазерного принтера явилось использование механизмов печати с большей разрешающей способностью под управлением контроллеров, обеспечивающих высокую степень совместимости устройств.

Другим важным событием явилось появление цветных лазерных принтеров. Фирмы XEROX и Hewlett-Packard представили новое поколение принтеров, которые поддерживали цветное представление изображения и позволяющие повысить как производительность печати, так и точность цветопередачи.

Формирование изображения

Лазерные принтеры формируют изображение путем создания положения точек на бумаге. Первоначально страница формируется в памяти принтера и лишь, затем передается в механизм печати. Такое формирование изображения производится под управлением контроллера принтера. Каждый образ формируется путем соответствующего расположения точек в ячейках сетки или матрицы, как на шахматной доске (рис. 2.1). Такой тип формирования изображения называется растровым.

Лазерный принтер

Рис. 2.1

Растровый метод формирования образа

Принцип действия

Лазерные принтеры, получившие наибольшее распространение, используют технологию фотокопирования, называемую еще электрофотографической, которая заключается в точном позиционировании точки на странице посредством изменения электрического заряда на специальной пленке из фотопроводящего полупроводника. Подобная технология печати применяется в ксероксах.

Важнейшим конструктивным элементом лазерного принтера является вращающийся фотобарабан, с помощью которого производится перенос изображения на бумагу. Фотобарабан представляет собой металлический цилиндр, покрытый тонкой пленкой из фотопроводящего полупроводника. По поверхности барабана равномерно распределяется электрический заряд. С помощью тонкой проволоки или сетки, называемой коронирующим проводом. На этот провод подается высокое напряжение, вызывающее возникновение вокруг него светящейся ионизированной области, называемой короной.

Лазерный принтер

Рис. 2.2

Функциональная схема лазерного принтера

Лазер, управляемый микроконтроллером, генерирует тонкий световой луч, отражающийся от вращающегося зеркала. Этот луч, попадая на фотобарабан, засвечивает на нем точки, и в результате в этих точках изменяется электрический заряд.

Отклоняющее зеркало

Таким образом, на фотобарабане возникает копия изображения в виде потенциального рельефа.

На следующем рабочем шаге с помощью другого барабана, называемого девелопером (developer), на фотобарабан наносится тонер — мельчайшая красящая пыль. Под действием статического заряда мелкие частицы тонера легко притягиваются к поверхности барабана в точках, подвергшихся экспозиции, и формируют на нем изображение (рис. 2.3).

Лазерный принтер

Рис. 2.3. Создание копии изображения на фотобарабане

Лист бумаги из подающего лотка с помощью системы валиков перемещается к барабану. Затем листу сообщается статический заряд, противоположный по знаку заряду засвеченных точек на барабане. При соприкосновении бумаги с барабаном частички тонера с барабана переносятся (притягиваются) на бумагу.

Для фиксации тонера на бумаге листу вновь сообщается заряд и он пропускается между двумя роликами, нагревающими его до температуры около 180°—200°С. После собственно процесса печати барабан полностью разряжается, очищается от прилипших частиц тонера и готов для нового цикла печати. Описанная последовательность действий происходит очень быстро и обеспечивает высокое качество печати.

Лазерный принтер

Шпаргалка: Контрольная работа по информатике

Астраханский филиал Волгоградской Академии Государственной Службы

Контрольная работа

по информатике

ВЫПОЛНИЛ:

Дондуков Александр.

Астрахань 2001 г.

1. Размещение информации на магнитном диске.

2. Начальная загрузка MS Dos

3. Меню пользователя, формирование и использование глобального и локального меню в NC

4. Восстановление данных отформатированного диска программой unformat NU

5. Общие и специализированные методы защиты от вирусов

6. Упаковка с дополнительными возможностями. Упаковка и распаковка подкаталогами из всех или избранных файлов. Упаковка в различных режимах архиватором RAR.

1. Размещение информации на магнитном диске.

Чтобы у каждого файла на диске был свой адрес, диск разбивают на дорожки, а дорожки, в свою очередь, разбивают на секторы. Размер каждого сектора стандартен и равен 512 байтам. Разбиение диска на дорожки и секторы называется форматированием диска. После изготовления диска (перед началом его использования) его необходимо отформатировать. В дальнейшем этот процесс можно повторить, при необходимости или по желанию пользователя. При этом надо иметь в виду, что в процессе форматирования вся записанная на диске информация будет стерта.

Начальная дорожка магнитного диска (нулевая) считается служебной — там хранится служебная информация. Например, на этой дорожке хранится так называемая таблица размещения файлов (FAT-таблица). В этой таблице компьютер запоминает адреса записанных файлов. Когда нам нужен какой-то файл, компьютер по его имени находит в этой таблице номер дорожки и номер сектора, после чего магнитная головка переводится в нужное положение, файл считывается и направляется в оперативную память для обработки.

Если таблица размещения файлов почему-то будет повреждена, то информация, имевшаяся на диске, может быть утрачена. На самом деле она там, конечно, остается, но к ней нельзя обратиться. Поэтому таблица размещения файлов для надежности дублируется. У нее есть копия, и при любых повреждениях компьютер сам восстанавливает эту таблицу. Благодаря этому с компьютером можно работать годами и не терять данные.

Итак, у каждого файла есть свой адрес, который записан в FAT-таблице двухбайтным числом (то есть, на запись этого адреса предоставлено 16 битов (поэтому таблицу называют FAT 16). С помощью 16 битов можно выразить 216 = 65 536 разных значений. Значит, файлам на диске не может быть предоставлено более, чем 65 536 разных адресов (и самих файлов не может быть более 65 536). Этого явно мало, так как современные жесткие диски, например, имеют очень большие объемы, и им не хватает такого количества адресов. Например, для жесткого диска объемом в 6 Гбайт на каждый адрес приходится 2 Гбайт/ 65 536 = 32 кбайт. Это очень нерациональный расход полезного пространства, так как файлы бывают и маленькими. Минимальный размер адресуемого пространства называется кластером. Для жестких дисков, имеющих размер 2 Гбайт, кластер равен 32 кбайт. Если диск меньше, то и кластер у него меньше. Например, для дисков в 1 Гбайт кластер равен 16 кбайт.

У современных дисков кластер намного больше сектора, который равен 512 байт = 0,5 кбайт. В одном кластере могут содержаться десятки секторов, и, каким бы маленьким не был файл, он все равно займет целый кластер, а все неиспользуемые секторы в нем просто пропадут (конечно, для размещения информации в них, так как физически они останутся на месте).

Сегодня компьютеры переводятся на новую систему записи адреса файла на жестком диске, которая называется FAT 32 (она реализуется в операционной системе Windows 98). В этой системе адрес записывается не двумя байтами, а четырьмя (32 бита). Адресов становится намного больше, а размеры отдельных кластеров — меньше. Нерациональные потери пространства диска намного уменьшаются.

Примечание:

До недавнего времени использовались два типоразмера гибких дисков — диаметром 5,25 дюйма, емкостью 1,2 Мбайт и 3,5 дюйма, емкостью 1,44 Мбайт. Однако в последнее время в компьютерах устанавливаются в основном 3,5-дюймовые дисководы, которые имеют ряд преимуществ — большую плотность записи (при меньших геометрических размерах они обеспечивают большую емкость); жесткий пластмассовый защитный чехол и, наконец, закрытая специальной шторкой щель для считывающих головок. Эти конструктивные особенности обеспечивают значительно большую по сравнению с 5-дюймовыми дисками надежность хранения информации.

Кроме этого, стандарт 1,44 Мб сейчас заменяется новыми: LS-120 и ZIP.

2. Начальная загрузка MS Dos

Начальная загрузка DOS выполняется автоматически в следующих случаях:

— при включении электропитания компьютера

— при нажатии на кнопку Reset на корпусе компьютера (такая клавиша есть не у всех моделей компьютера);

— при одновременном нажатии клавиш Ctrl-Alt-Del на клавиатуре.

Для выполнения начальной загрузки DOS необходимо, чтобы на дисководе А: для гибких дисков (первого дисковода для дискет, подсоединенного к компьютеру) была установлена дискета с записанной операционной системой DOS или чтобы компьютер имел жесткий диск (винчестер) с записанной на нем операционной системой DOS. Ниже на рисунке 1, показана схема загрузки и инициализации DOS.

В начале загрузки работают программы проверки оборудования, находящиеся в постоянной памяти компьютера. Если они находят ошибку, то выводят код ошибки на экран.

После окончания работы программ  тестирования оборудования программа начальной загрузки пытается прочесть с дискеты, установленной на дисководе А:, программу-загрузчик операционной системы. Если на дисководе А: нет дискеты, то загрузка операционной системы будет производится с жесткого диска С:. Если на дисководе А: находится дискета не с операционной системой, а какая-либо другая дискета, то будет выдано сообщение об ошибке:

Non-system disk or error. Replace and strike any key when ready

(Несистемный диск или ошибка на диске. Замените диск и нажмите любую клавишу)

Контрольная работа по информатике

Включение ПЭВМ

Реферат: Принтеры

Принтеры

Принтеры (печатные устройства) – это устройства вывода данных из ЭВМ, преобразующие информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы (буквы, цифры, знаки и т. п.) и фиксирующие эти символы на бумаге.

Принтеры являются наиболее развитой группой ВУ ПК, насчитывающей до 1000 различных модификаций. Принтеры разнятся между собой по различным признакам:

цветность (чёрно–белые и цветные);

способ формирования символов (знакопечатающие и знакосинтезирующие);

принцип действия (матричные, термические, струйные, лазерные);

способы печати (ударные, безударные) и формирования строк (последовательные и параллельные);

ширина каретки (с широкой (375–450 мм) и узкой (250 мм) кареткой);

длина печатной строки (80 и 132–136 символов);

набор символов (вплоть до полного набора символов ASCII);

скорость печати;

разрешающая способность, наиболее употребительной единицей измерения является dpi (dots per inch) – количество точек на дюйм.

Внутри ряда групп можно выделить по несколько разновидностей принтеров; например, широко применяемые в ПК матричные знакосинтезирующие принтеры по принципу действия могут быть ударными, термографическими, электрографическими, электростатическими, магнитографическими и др.

Среди ударных принтеров часто используются литерные, шаровидные, лепестковые (типа “ромашка”), игольчатые (матричные) и др.

Печать у принтеров может быть посимвольная, построчная, постраничная. Скорость печати варьируется от 10–300 зн./с (ударные принтеры) до 500–1000 зн./с и даже до нескольких десятков (до 20) страниц в минуту (безударные лазерные принтеры); разрешающая способность – от 3–5 точек на миллиметр до 30–40 точек на миллиметр (лазерные принтеры).

Многие принтеры позволяют реализовать эффективный вывод графической информации (с помощью символов псевдографики); сервисные режимы печати: плотная печать, печать с двойной шириной, с подчёркиванием, с верхними и нижними индексами, выделенная печать (каждый символ печатается дважды), печать за два прохода (второй раз символ печатается с незначительным сдвигом) и многоцветная (до 100 различных цветов и оттенков) печать.

Матричные принтеры.

В матричных принтерах изображение формируется из точек ударным способом, поэтому их более правильно называть ударно-матричные принтеры, тем более что и прочие типы знакосинтезирующих принтеров тоже чаще всего используют матричное формирование символов, но безударным способом. Тем не менее “матричные принтеры” – это их общепринятое название, поэтому и будем его придерживаться.

Матричные принтеры могут работать в двух режимах – текстовом и графическом.

В текстовом режиме на принтер посылаются коды символов, которые следует распечатать, причём контуры символов выбираются из знакогенератора принтера.

В графическом режиме на принтер пересылаются коды, определяющие последовательность и местоположение точек изображения.

В игольчатых (ударных) матричных принтерах печать точек осуществляется тонкими иглами, ударяющими бумагу через красящую ленту. Каждая игла управляется собственным электромагнитом. Печатающий узел перемещается в горизонтальном направлении, и знаки в строке печатаются последовательно. Многие принтеры выполняют печать как при прямом, так и при обратном ходе. Количество иголок в печатающей головке определяет качество печати. Недорогие принтеры имеют 9 игл. Матрица символов в таких принтерах имеет размерность 7*9 или 9*9 точек. Более совершенные матричные принтеры имеют 18 игл и даже 24.

Качество печати матричных принтеров определяется также возможностью ввода точек в процессе печати с частичным перекрытием за несколько проходов печатающей головки.

Для текстовой печати в общем случае имеются следующие режимы, характеризующиеся различным качеством печати:

режим черновой печати (Draft);

режим печати, близкий к типографскому (NLQ – Near-Letter-Quality);

режим с типографским качеством печати (LQ – Letter-Quality);

сверхкачественный режим (SLQ – Super Letter-Quality).

В принтерах с различным числом иголок эти режимы реализуются по-разному. В 9-игольчатых принтерах печать в режиме Draft выполняется за один проход печатающей головке по строке. Это самый быстрый режим печати, но зато имеет самое низкое качество. Режим NLQ реализуется за два прохода: после первого прохода головки бумага протягивается на расстояние, соответствующее половинному размеру точки; затем совершается второй проход с частичным перекрытием точек. При этом скорость печати уменьшается вдвое.

Матричные принтеры, как правило, поддерживают несколько шрифтов и их разновидностей, среди которых получили широкое распространение roman (мелкий шрифт пишущей машинки), italic (курсив), bold-face (полужирный), expanded (растянутый), elite (полусжатый), condenced (сжатый), pica (прямой — цицеро), courier (курьер), san serif (рубленый шрифт сенсериф), serif (сериф), prestige elite (престиж-элита) и пропорциональный шрифт (ширина поля, отводимого под символ, зависит от ширины символа).

Переключение режимов работы матричных принтеров и смена шрифтов могут осуществляться как программно, так и аппаратно путём нажатия имеющихся на устройствах клавиш и/или соответствующей установки переключателей.

Быстродействие матричных принтеров при печати текста в режиме Draft находится в пределах 100–300 символов/с, что соответствует примерно двум страницам в минуту (с учётом смены листов).

Струйные принтеры.

Время символов ушло. Наступила эпоха Windows – эпоха графики, красивых картинок, ярких, чётких, типографского качества шрифтов. На арену вышел новый тип принтеров – струйные. Печатным устройством в этом принтере были уже не иголки и красящая лента, а ёмкость со специальными чернилами, которые выбрызгивались на бумагу из миниатюрных дырочек – сопел под большим давлением. На бумаге оставалась крохотная капелька, диаметр которой был в десятки раз меньше, чем диаметр точки от матричного принтера. Соответственно гораздо более чёткими и реалистичными стали выдаваемые этим принтером картинки – качество отпечатков последних моделей нетрудно перепутать с отпечатанными в типографии. И при этом струйные принтеры практически не шумели!

Были (и есть до сих пор) и недостатки. Во-первых, скорость. Печать одной страницы текста на струйном принтере занимает от 30 секунд до 1–2 минут, а картинки – и того дольше. Во-вторых, стоимость печати на струйном принтере до сих пор остаётся высокой: с учётом расхода чернил и стоимости специальной бумаги она составляет 10-25 центов за лист. А главное – стоило капнуть на лист со “струйной” распечаткой каплю воды, чтобы чернила сразу же поплыли, образовав безобразную кляксу…

Пожалуй, можно удивиться, как при наличии такого количества недостатков струйные принтеры превратились в стандартные домашние устройства. Что ж, большинство недостатков струйного принтера для дома, как оказалось, не имеют столь решающего значения. Во-первых, едва ли каждый из нас ежедневно распечатывает на струйном принтере “Войну и мир” или полное собрание картин Бориса Вальехо. Скорее, печатаем лишь пару страничек, да и то от случая к случаю. Хорошо – 10-20 в день, а это нормальная нагрузка для принтера. Купить раз в два месяца новый чернильный картридж не слишком разорительно. Да и помещать свежеотпечатанный текст под струю воды или под дождь могут додуматься только извращённые испытатели-тестеры этих самых принтеров.

Словом, для дома “струйник” — штука просто незаменимая. Особенно если принимать во внимание резко снизившуюся цену на эти устройства – великолепный принтер Hewlett-Packard можно приобрести за 200-220 долларов, ну а какой-нибудь крохотный Samsung MyJet и того дешевле – долларов за 100-120.

Вообще цена – едва ли не главное достоинство струйных принтеров. Возможно, скоро струйники можно будет получить бесплатно – производители и так получают своё, продавая специальную бумагу, картриджи. Уже сегодня средний принтер стоит лишь в 8 (!) раз дороже картриджа к нему…

Возможность цветной печати – вторая, после низкой цены, составляющая успеха принтера. В какой-то момент три года назад все производители принтеров в одночасье перешли на выпуск устройств, позволяющих помимо привычного чёрного картриджа устанавливать дополнительный – с чернилами трёх видов (ведь достаточно всего трёх цветов, чтобы, смешивая их, воспроизвести все цвета спектра). При этом стоимость цветного картриджа практически не отличалась от стоимости черного.

Теперь с помощью струйного принтера вы можете распечатать не только скучный одноцветный текст, но и цветную, красочную картинку или поздравительную открытку. До сих пор, несмотря на повсеместное засилье струйных принтеров, такой порядок вызывает у именинника просто бурю эмоций — это автор неоднократно проверял на своих знакомых.

Увы — пока что печать цветные фотографии с приемлемым качеством могут далеко не все принтеры. Нужна специальная плотная бумага, чернила улучшенного качества — все это заметно удорожает стоимость отпечатка. И все равно фотография лучше.

Лазерные принтеры.

В них применяется электрографический способ формирования изображений, используемый в одноимённых копировальных аппаратах. Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точённого электронного изображения – электрический заряд стекает с засвеченных лучом лазера точек на поверхности барабана. После появления электронного изображения порошком красителя (тонера), налипающего на разряженные участки, выполняется печать – перенос тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления.

Лазерные принтеры обеспечивают наиболее качественную печать с разрешением до 50 точек/мм (1200 dpi) и скорость печати 1000 зн./с. Широко используются цветные лазерные принтеры. Например, лазерный принтер фирмы Tektronix (США) Phaser 550 имеет расширение и по горизонтали, и по вертикали 1200 dpi; скорость цветной печати – 5 страниц формата А4 в минуту, скорость монохромной печати – 14 стр./мин.

К МП принтеры могут подключатся и через параллельный, и через последовательный порт. Параллельные порты используются для подключения параллельно работающих (воспринимающих информацию сразу по байту) принтеров. Например, адаптеры типа Centronics позволяют подключать одновременно до трёх принтеров. Последовательные порты (2 шт.) служат для подключения последовательно работающих (воспринимающих информацию последовательно по 1 биту) принтеров, например адаптеры типа RS-232С (стык С2). Последовательное печатающее устройство вовсе не означает, что оно медленнодействующее. Большинство принтеров используют параллельные порты.

Многие быстродействующие принтеры имеют собственную буферную память емкостью до нескольких сотен килобайт. В заключении следует отметить, что самые популярные принтеры ПК (их доля составляет не менее 30%) выпускает японская фирма Seiko Epson. Язык управления этими принтерами (ESC/P) стал фактическим стандартом. Широко используются также принтеры фирм Star Micronics, Hewlett Packard, Xerox, Mannesmann, Citizen, Panasonic и др.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://referat2000.bizforum.ru/

Реферат: Классификация оперативной памяти

П Л А Н

Память.

Классификация оперативной памяти (ОЗУ)
Введение
1. Энергозависимая и энергонезависимая память
2. SRAM и DRAM.

2.1. Триггеры.

2.2. Элементная база логики.

2.3. SRAM. Замечания.

2.4. DRAM. Что это такое?
3. Динамическое ОЗУ.

3.1. Устаревшие модификации.

3.1.1. DIP.

3.1.2. SIPP (SIP) —модули памяти.

3.2. SIMM-модули.

3.2.1. Сравнение SIMM-модулей.

3.2.2. Причины повышения скорости работы EDO RAM.

3.3.DIMM

3.3.1. SDRAM.

3.3.2. ESDRAM.

3.3.3. SDRAM II.

3.3.4. SLDRAM.

3.3.5. Память от Rambus (RDRAM, RIMM).
4. Оперативная кэш-память.
5. Постоянное запоминающее устройство.
6. Флэш-память.
7. CMOS-память.
8. Недостатки перезаписываемой памяти.

8.1. Потеря данных в CMOS.

8.2. Потеря данных в flash-памяти.

Память.
Одним из важнейших устройств компьютера является память, или запоминающее устройство (ОЗУ). По определению, данном в книге «Информатика в понятиях и терминах», ОЗУ — «функциональная часть цифровой вычислительной машины, предназначенной для записи, хранения и выдачи информации, представленных в цифровом виде.» Однако под это определение попадает как собственно память, так и внешние запоминающие устройства (типа накопителей на жестких и гибких дисках, магнитной ленты, CD-ROM), которые лучше отнести к устройствам ввода/вывода информации. Таким образом под компьютерной памятью в дальнейшем будет пониматься только «внутренняя память компьютера: ОЗУ, ПЗУ, кэш память и флэш-память». Итак, рассмотрим классификацию внутренней памяти компьютера.

Классификация оперативной памяти (ОЗУ)
Введение
Оперативное запоминающее устройство является, пожалуй, одним из самых первых устройств вычислительной машины. Она присутствовала уже в первом поколении ЭВМ по архитектуре (“Информатика в понятиях и терминах”), созданных в сороковых — в начале пятидесятых годов двадцатого века. За эти пятьдесят лет сменилось не одно поколение элементной базы, на которых была построена память. Поэтому автор приводит некоторую классификацию ОЗУ по элементной базе и конструктивным особенностям.
1. Энергозависимая и энергонезависимая память
ЭВМ первого поколения по элементной базе были крайне ненадежными. Так, среднее врем работы до отказа для ЭВМ “ENIAC” составляла 30 минут. Скорость счета при этом была не сравнима со скоростью счета современных компьютеров.
Поэтому требования к сохранению данных в памяти компьютера при отказе ЭВМ были строже, чем требования к быстродействию оперативной памяти. Вследствие этого в этих ЭВМ использовалась энергонезависимая память.
Энергонезависимая память позволяла хранить введенные в нее данные продолжительное время (до одного месяца) при отключении питания. Чаще всего в качестве энергонезависимой памяти использовались ферритовые сердечники.
Они представляют собой тор, изготовленных из специальных материалов — ферритов. Ферриты характеризуются тем, что петля гистерезиса зависимости их намагниченности от внешнего магнитного пол носит практически прямоугольный характер.

Рис. B.1. Диаграмма намагниченности ферритов.
Вследствие этого намагниченность этого сердечника меняется скачками
(положение двоичного 0 или 1, смотри рисунок B.1.) Поэтому, собрав схему, показанную на рисунке B.2, практически собран простейший элемент памяти емкостью в 1 бит. Память на ферритовых сердечниках работала медленно и неэффективно: ведь на перемагничивание сердечника требовалось время и затрачивалось много электрической энергии. Поэтому с улучшением надежности элементной базы ЭВМ энергонезависимая память стала вытеснятьс энергозависимой — более быстрой, экономной и дешевой. Тем не менее, ученые разных стран по-прежнему ведут работы по поиску быстрой энергозависимой памяти, которая могла бы работать в ЭВМ для критически важных приложений, прежде всего военных.

Рис. B.2. Схема элемента памяти на ферритовых сердечниках.
Полупроводниковая память.
В отличие от памяти на ферритовых сердечниках полупроводниковая память энергозависимая. Это значит, что при выключении питания ее содержимое теряется.
Преимуществами же полупроводниковой памяти перед ее заменителями являются: малая рассеиваемая мощность; высокое быстродействие; компактность.
Эти преимущества намного перекрывают недостатки полупроводниковой памяти, что делают ее незаменимой в ОЗУ современных компьютеров.
2. SRAM и DRAM.
Полупроводниковая оперативная память в настоящее время делится на статическое ОЗУ (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM). Прежде, чем объяснять разницу между ними, рассмотрим эволюцию полупроводниковой памяти за последние сорок лет.
2.1. Триггеры.
Триггером называют элемент на транзисторах, который может находиться в одном из двух устойчивых состояний (0 и 1), а по внешнему сигналу он способен менять состояние [Информатика в понятиях и терминах/М.,
Просвещение, 1991 г. — 208 с.: ил. — стр. 91]. Таким образом, триггер может служить ячейкой памяти, хранящей один бит информации. Любой триггер можно создать из трех основных логических элементов: И, ИЛИ, НЕ. Поэтому все, что относится к элементной базе логики, относится и к триггерам. Сама же память, основанная на триггерах, называется статической (SRAM).
2.2. Элементная база логики.

1. РТЛ —резистивно-транзисторна логика. Исторически является первой элеентной базой логики, работающей на ЭВМ второго поколения. Обладает большой рассеивающей мощностью (свыше 100 мВт на логический элемент).

Не применялась уже в ЭВМ третьего поколения.

2. ТТЛ, или Т2Л —транзисторно-транзисторна логика. Реализована на биполярных транзисторах. Использовалась в интегральных схемах малой и средней степени интеграции. Обладает временем задержки сигнала в логическом элементе 10— нс, а потребляемая мощность на элемент —10 мВт.

3. ТТЛ-Шотки —это модификация ТТЛ с использованием диода Шотки. Обладает меньшим временем задержки (3 нс) и высокой рассеиваемой мощностью (20 мВт).

4. ИИЛ, или И2Л —интегральная инжекторна логика. Это разновидность ТТЛ, базовым элементом которой являются не биполярные транзисторы одного рода (pnp или npn), а горизонтально расположенного p+n+p транзистора и вертикально расположенного npn транзистора. Это позволяет создать высокую плотность элементов на БИС и СБИС. При этом потребляемая мощность равна 50 мкВт на элемент и время задержки сигнала – 10 нс.

5. ЭСЛ —логические элементы с эмиттерными связями. Эта логика также построена на биполярных транзисторах. Время задержки в них —0,5 —2 нс, потребляема мощность —25 —50 мВт.

6. Элементы на МДП (МОП) —транзисторах. Это схемы, в которых биполярные транзисторы заменены на полевые. Время задержки таких элементов составляет от 1 до 10 нс, потребляемая мощность — от 0,1 до 1,0 мВт

7. CMOS) КМОП —логика (комплементарная логика.) В этой логике используются симметрично включенные n-МОП и p-МОП транзисторы.

Потребляема мощность в статическом режиме —50 мкВт, задержка —10 —50 нс.
Как видно из этого обзора, логика на биполярных транзисторах самая быстрая, но одновременно самая дорогая и обладает высокой мощностью рассеяния (и значит —лучше “греется”.) При прочих равных условиях логика на полевых транзисторах более медленная, но обладает меньшим электропотреблением и меньшей стоимостью.
2.3. SRAM. Замечания.
Из предыдущего раздела Вы узнали, что является элементной базой статического ОЗУ. Как Вы уже поняли, статическое ОЗУ —дорогой и неэкономичный вид ОЗУ. Поэтому его используют в основном для кэш-памяти, регистрах микропроцессорах и системах управления RDRAM (смотри раздел
B.3.3.5).
2.4. DRAM. Что это такое?
Для того, чтобы удешевить оперативную память, в 90-х годах XX века вместо дорогого статического ОЗУ на триггерах стали использовать динамическое ОЗУ
(DRAM). Принцип устройства DRAM следующий: система металл-диэлектрик- полупроводник способна работать как конденсатор. Как известно, конденсатор способен некоторое время “держать” на себе электрический заряд. Обозначив
“заряженное” состояние как 1 и “незаряженное” как 0, мы получим ячейку памяти емкостью 1 бит. Поскольку заряд на конденсаторе рассеивается через некоторый промежуток времени (который зависит от качества материала и технологии его изготовления), то его необходимо периодически “подзаряжать”
(регенерировать), считывая и вновь записывая в него данные. Из-за этого и возникло понятие “динамическая” дл этого вида памяти.
За 10 лет, прошедших со времени создания первых микросхем DRAM, их развитие шло “семимильными» шагами по сравнению с SRAM. Эволюция DRAM рассматривается в следующем подразделе.

3. Динамическое ОЗУ.
Конструктивные особенности.
Динамическое ОЗУ со времени своего появления прошло несколько стадий роста, и процесс ее совершенствования не останавливается. За свою десятилетнюю историю DRAM меняла свой вид несколько раз. Вначале микросхемы динамического ОЗУ производились в DIP-корпусах. Затем их сменили модули, состоящие из нескольких микросхем: SIPP, SIMM и, наконец, DIMM и RIMM.
Рассмотрим эти разновидности поподробнее.

3.1. Устаревшие модификации.
3.1.1. DIP.

Рис. B.3.1. Модуль памяти DIP
DIP- корпус —это исторически сама древняя реализация DRAM. DIP-корпус соответствует стандарту IC. Обычно это маленький черный корпус из пластмассы, по обеим сторонам которого располагаются металлические контакты
(см. рисунок B.3.1.).

Рис. B.3.2. Банк модулей памяти DIP
Микросхемы (по-другому, чипы) динамического ОЗУ устанавливаются так называемыми банками. Банки бывают на 64, 256 Кбайт, 1 и 4 Мбайт. Каждый банк состоит из девяти отдельных одинаковых чипов. Из них восемь чипов предназначены для хранени информации, а девятый чип служит для проверки четности остальных восьми микросхем этого банка.
Чипы памяти бывают одно и четырехразрядными, и иметь емкость 64 Кбит, 256
Кбит, 1 и 4 Мбит. Обозначение разновидностей микросхем памяти в DIP- корпусах показано в таблице [Р. Вебер, стр. 46—].
Следует отметить, что памятью с DIP-корпусами комплектовались персональные компьютеры с микропроцессорами i8086/88, i80286 и, частично, i80386SX/DX. Установка и замена этого вида памяти была нетривиальной задачей. Мало того, что приходилось подбирать чипы для банков памяти одинаковой разрядности и емкости.Приходилось прилагать усилия и смекалку, чтобы чипы правильно устанавливались в разъемы. К тому же необходимо было не разрушить контакты механически, не повредить их инструментом, статическим электричеством, грязью и т.п. Поэтому уже в компьютерах с процессором i80386DX эти микросхемы стали заменять памяти SIPP и SIMM.
3.1.2. SIPP (SIP) —модули памяти.

Рис. B.3.3. Модуль памяти SIPP
Одной из незаслуженно забытых конструкций модулей памяти являются SIPP- модули. Эти модули представляют собой маленькие платы с несколькими напаянными микросхемами DRAM.
SIPP является сокращением слов Single Inline Package. SIPP-модули соединяются с системной платой с помощью контактных штырьков. Под контактной колодкой находятся 30 маленьких штырьков (смотри рисунок
B.3.3.), которые вставляются в соответствующую панель системной платы
([Вебер,] стр. 49—).
Модули SIPP имели определенные вырезы, которые не позволяли вставить их в разъемы неправильным образом. По мнению автора, этот вид модулей лидировал по простоте их установки на системную плату.

3.2. SIMM-модули.

Рис. B.3.4. Модуль памяти SIMM
Аббревиатура SIMM расшифровывается как Single Inline Memory Module
(Модуль памяти с однорядным расположением выводов.) Он включает в себя все то, что для DIP называлось банком (смотри подраздел B.3.1.1.)
Модули SIMM могут иметь объем 256 Кбайт, 1, 2, 4, 8, 16 и 32 Мбайт.
Соединение SIMM-модулей с системной платой осуществляется с помощью колодок
(см. рисунок B.3.5.)

Рис. B.3.5. Установка модуля памяти SIMM
Модуль вставляется в пластмассовую колодку под углом 70 — градусов, а потом зажимается пластмассовым держателем. При этом плата встает вертикально.
Специальные вырезы на модуле памяти не позволит поставить их неправильным образом ([Вебер,] стр. 47—.)
Модули SIMM для соединения с системной платой имеют не штырьки, а позолоченные полоски (так называемые pin, пины).
3.2.1. Сравнение SIMM-модулей.
SIMM-модули в своем развитии прошли два этапа. Первыми представителями SIMM- модулей были 30-пиновые SIMM FPM DRAM. Их максимальная частота работы — 29
МГц. Стандартным же временем доступа к памяти считалось 70 нс. Эти модули уже с трудом работали на компьютерах с микропроцессорами i80486DX2, и были вытеснены сначала 72-пиновыми FPM DRAM, а затем EDO RAM.
SIMM EDO RAM имеют только 72 пина и могут работать на частоте до 50 МГц.
Этими модулями памяти оснащались компьютеры с процессорами Intel
80486DX2/DX4, Intel Pentium, Pentium Pro и Pentium MMX, а также AMD 80586 и
K5. Эти модули устанавливались на платах с чипсетом Intel 440TX, 440EX,
440LX, 450NX; VIA Apollo MVP 3/4, Pro/Pro+; ALI Alladin 4/4+/V/PRO II, ALI
Alladin TNT2.
В настоящее время SIMM-модули, как 30-pin, так и 72-pin не удовлетворяют по своим характеристикам требованиям новых шин и процессоров. Поэтому они все активнее заменяютс модулями DIMM [Евгений Калугин Типы памяти.//”Подводная лодка”, январь 2000 —стр. 166—.]
3.2.2. Причины повышения скорости работы EDO RAM.
Не смотря на небольшие конструктивные различия, и FPM, и EDO RAM делаютс по одной и той же технологии, поэтому скорость работы должна быть одна и та же. Действительно, и FPM, и EDO RAM имеют одинаковое время считывания первой ячейки — 60 —70 нс. Однако в EDO RAM применен метод считывани последовательных ячеек. При обращении к EDO RAM активизируется не только первая, но и последующие ячейки в цепочке. Поэтому, имея то же время при обращении к одной ячейке, EDO RAM обращается к следующим ячейкам в цепочке значительно быстрее. Поскольку обращение к последовательно следующим друг за другом областям памяти происходит чаще, чем к ее различным участкам
(если отсутствует фрагментация памяти), то выигрыш в суммарной скорости обращения к памяти значителен. Однако даже для EDO RAM существует предел частоты, на которой она может работать. Несмотря ни на какие ухищрения, модули SIMM не могут работать на частоте локальной шины PCI, превышающей 66
МГц. С появлением в 1996 году процессора Intel Pentium II и чипсета Intel
440BX частота локальной шины возросла до 100 МГц, что заставило производителей динамического ОЗУ перейти на другие технологии, прежде всего
DIMM SDRAM.
3.3.DIMM
Аббревиатура DIMM расшифровывается как Dual Inline Memory Module (Модуль памяти с двойным расположением выводов). В модуле DIMM имеетс 168 контактов, которые расположены с двух сторон платы и разделены изолятором.
Также изменились и разъемы для DIMM-модулей.
Следует отметить, что разъем DIMM имеют много разновидностей DRAM. К тому же вплоть до последнего времени модули DIMM не имели средств самоконфигурирования (в отличие от SIMM-модулей). Поэтому для облегчения выбора нужного модул пользователям на материнских платах разные типы DIMM имеют от одного до трех вырезов на модуле памяти. Они предотвращают от неправильного выбора и неправильной установки модулей памяти.
В следующих подразделах рассмотрим типы DRAM, имеющие разъем DIMM.
3.3.1. SDRAM.

Рис. B.3.6. Модуль памяти SDRAM
Аббревиатура SDRAM расшифровывается как Synchronic DRAM (динамическое ОЗУ с синхронным интерфейсом). Этим они отличаются от FPM и EDO DRAM, работающих по асинхронному интерфейсу.
С асинхронным интерфейсом процессор должен ожидать, пока DRAM закончит выполнение своих внутренних операций. Они обычно занимают 60 нс. В DRAM с синхронным управлением происходит защелкивание информации от процессора под управлением системных часов. Триггеры запоминают адреса, сигналы управления и данных. Это позволяет процессору выполнять другие задачи. После определенного количества циклов данные становятся доступными, и процессор может их считывать. Таким образом, уменьшается время просто процессора во время регенерации памяти.
Другое преимущество синхронного интерфейса —это то, что системные часы задают временные границы, необходимые DRAM. Это исключает необходимость наличия множества стробирующих импульсов, обязательных дл асинхронного интерфейса. Это, во-первых, уменьшает трафик по локальной шине (нет
“лишних”сигналов), а во-вторых, позволяет упростить операции ввода-вывода
(в операциях пересылки центральный процессор либо контроллер DMA уже не должен выделять полезную информацию среди служебных стробирующих импульсов и битов четности). В-третьих, все операции ввода/вывода на локальной шине стали управляться одними и теми же синхроимпульсами, что само по себе хорошо.
Хотя SDRAM появилась уже давно, использование ее тормозилось высокой (на
33%) ценой по сравнению с EDO RAM. “Звездный час”SDRAM настал в 1997 году, после появления чипсета 440BX, работающего на частоте 100 МГц. Вследствие этого доля рынка SDRAM за год выросла в два раза (с 25% в 1997 году до 50% в 1998 году.)
В настоящее время выпускаютс модули SDRAM, работающие на частотах 100 и 133
МГц. Также разработаны SDRAM на частоты 143 МГц и выше.
3.3.2. ESDRAM.
Следующим оригинальным решением, увеличившим частоту работы SDRAM, явилось создание кэша SRAM на самом модуле динамического ОЗУ. Так появилась спецификация Enhanced SDRAM
(ESDRAM). Это позволило поднять частоту работы модуля до 200 МГц.
Назначение кэша на модуле точно такое же, что и кэш второго уровн процессора —хранение наиболее часто используемых данных.
3.3.3. SDRAM II.

Рис. B.3.7. Модуль памяти DDR DRAM (SDRAM II)
Спецификация SDRAM II (или DDR SDRAM) не имеет полной совместимости с
SDRAM. Эта спецификаци позволяет увеличить частоту работы SDRAM за счет работы на обеих границах тактового сигнала, то есть на подъеме и спаде.
Однако SDRAM
II использует тот же 168-ми контактный разъем DIMM.
3.3.4. SLDRAM.
Как и SDRAM II, эта спецификаци использует обе границы тактового сигнала и имеет в себе SRAM. Однако благодаря протоколу SynchLink Interface эта память способна работать на частоте до 400 МГц.
3.3.5. Память от Rambus (RDRAM, RIMM).

Рис. B.3.8. Модуль памяти RDRAM (RIMM)
RDRAM представляет собой спецификацию, созданную и запатентованную фирмой
Rambus, Inc. За счет использования обоих границ сигнала достигается частота работы памяти в 800 МГц.
Подсистема памяти Direct Rambus включает в себя следующие компоненты
[Евгений Калугин. Типы памяти.//”Подводная лодка”, январь 2000 г., стр.
166—.]:

8. Direct Rambus Controller.

9. Direct Rambus Channel.
10. Direct Rambus Connector.
11. Direct Rambus RIMM(tm).
12. Direct Rambus DRAMs.
Рассмотрим эти компоненты поподробнее:
1. Контроллер Direct Rambus —это главна шина подсистемы памяти. Он помещается на чипе логики, как и PC-чипсет, микропроцессор, графический контроллер. Физически можно поместить до четырех Direct Rambus
—контроллеров на одном чипе логики. Контроллер —это интерфейс между чипом логики и памятью Rambus, и в его обязанности входит генерация запросов, управление потоком данных, и ряд других функций.
2. Direct Rambus Channel создает электрические соединения между Rambus
Controller и чипами Direct RIMM. Работа канала основана на 30-ти сигналах, составляющих высокоскоростную шину. Эта шина работает на частоте 400 МГц и, за счет передачи данных на обеих границах тактового сигнала, позволяет передавать данные на 800 МГц. Два канала данных (шириной в байт каждый) позволяет получать пиковую пропускную способность в 1,6 Гбайт/с. Канал соответствует форм-фактору SDRAM.
3. Разъем Direct Rambus —это разъем со 168 контактами. Контакты расположены на двух сторонах модуля, по 84 с каждой стороны. Разъем представляет собой низкоиндуктивный интерфейс между каналом на модуле RIMM и каналом на материнской плате.
4. Модуль RIMM — это модуль памяти, который включает в

себя один или более чипов и организует непрерывность канала. По существу,
RIMM образует непрерывный канал на пути от одного разъема к другому.
Поэтому оставлять свободные разъемы недопустимо
Существуют специальные модули только с каналом, называемые continuity modules. Они не содержат чипов памяти и предназначены для заполнени свободных посадочных мест.
Модули RIMM имеют размеры, сходные с геометрическими размерами SDRAM DIMMs.
Модули RIMM поддерживают SPD, которые используются на DIMM’ах SDRAM. В отличие от SDRAM DIMM, Direct Rambus может содержать любое целое число чипов Direct RDRAM (до максимально возможного).
Один канал Direct Rambus максимум может поддерживать 32 чипа DRDRAM. На материнской плате может использоваться до трех RIMM модулей. Используются
64 Мбит, 128 Мбит и 256 Мбит устройства.
Чтобы расширить память сверх 32-х устройств, могут использоваться два чипа повторителя. С одним повторителем канал может поддерживать 64 устройства с
6-ю RIMM модулями, а с двумя —128 устройств на 12 модулях.
5. Чипы DRDRAM. Чипы DRDRAM составляют часть подсистемы Rambus, запоминающие данные. Все устройства в системе электрически расположены в канале между контроллером и терминатором. Устройства Direct Rambus могут только отвечать на запросы контроллера, который делает их шину подчиненной или отвечающей. Устройства включают в себя статическое и динамическое ОЗУ.
4. Оперативная кэш-память.
Как уже отмечалось, для динамической оперативной памяти необходима периодическая ее регенерация. В компьютере это осуществляетс централизовано: организуется цикл прямого чтения/записи содержимого динамического ОЗУ. Эта операция осуществляется с помощью специальной микросхемы. В процессе регенерации микропроцессор переходит в режим ожидания, что снижает производительность системы не менее чем на 5%.
Минимальный цикл обращени микропроцессора к оперативной памяти состоит из двух состояний шины. Подсчитано, что около 70% всех обращений процессора к шине компьютера составляет чтение команд, 20% — чтение и запись данных, и только оставшиеся 10% составляют обращения к устройствам ввода-вывода.
Поэтому введение даже одного состояния ожидания при обращении к памяти значительно снижает производительность компьютера. Таким образом, существенный рост быстродействия системы может быть достигнут только при сбалансированной работе подсистемы памяти.
Для старых персональных компьютеров (на основе микропроцессоров Intel i8088, i8086, i80286 и процессоре i80386/20 МГц) была характерна одноуровневая система организации памяти. По этой системе разработчики были вынуждены устанавливать дешевые DRAM с быстродействием 80 —120 нс, либо применять дорогостоящие SRAM с быстродействием 40 —60 нс. Для сокращени среднего времени ожидания при обращении к операционной системе использовались (и используются в настоящее время) методы интерливинга и страничной организации.

Рис. B.4.1. Система с интерливингом памяти.
В системе с интерливингом —расслоением адресов ячеек памяти —весь объем памяти делится на два или несколько банков. Двойные слова с последовательными адресами располагаются в разных банках. Во время считывания информации из оперативной памяти за один цикл можно организовать параллельное извлечение информации из разных блоков, что уменьшает количество циклов ожидания.
Преимущество систем с интерливингом проявляется при обращении к последовательным ячейкам и считывании сразу 32-х бит информации. В противном случае интерливинг не дает никаких преимуществ.

Рис. B.4.2. Система со страничной организации памяти.
В системах со страничной организацией памяти вся память делится на фиксированные по размеру зоны адресов —страницы. Обращение к памяти в пределах страницы происходит без ожидания, а при смене страницы —как обычно, с состояниями ожидания.
При страничной организации память делится на строки и столбцы. Адрес обращения к двойному слову содержит 9-ти разрядный номер строки и 9-ти разрядный номер столбца. При обращении к странице сигнал выбора номера строки поддерживается неизменным, а сигнал выбора столбца переставляется на столбец, откуда нужно прочитать данные.
Страничная организация памяти требует для своей реализации особые микросхемы. Они имеют специальный режим – страничный доступ со статической выборкой столбцов (static column decode).
Для полной реализации потенциальных скоростных возможностей микропроцессоров используется многоуровневая иерархическа память. Она включает в себя быстродействующую кэш-память – SRAM. Кэш-память состоит из памяти данных, построенная на микросхемах SRAM, и контроллера кэша. В кэш- памяти хранитс информация, копируемая из основной оперативной памяти.
Каждый раз при обращении микропроцессора к памяти контроллер кэш-памяти проверяет наличие данных в кэше. Если эти данные в кэше есть (“попадание”), то микропроцессор получает данные из кэша. Если этих данных нет (“промах”), выполняется обычный цикл обращения к оперативной памяти DRAM.
Основным фактором, определяющим вероятность попадания, является емкость кэш- памяти. Как правило, при объеме кэша в 2 Кбайта вероятность попадания составляет от 50 до 60%. Поскольку размер кэш-памяти на современных компьютерах превышает 256 Кбайт, то вероятность попадания будет выше 90%
(дл компьютеров с объемом памяти ~ 16 Мбайт.)
Для реализации кэш-памяти в настоящее время разработаны эффективные однокристальные контроллеры. Наиболее широкое распространени получили контроллеры i82385 фирмы Intel и A38152 фирмы Asustec Microsystems.
Контроллер i82385 поддерживает 32 Кбайта кэш-памяти, и может работать в двух конфигурациях:
13. Кэш-память с прямым отображением.
14. Двухканальная модульно-ассоциативна кэш-память.
Первая конфигурация характеризуетс простотой реализации, однако она оказываетс неэффективной при работе в мультизадачных системах. В двухканальной реализации кэш-память разбивает все 4 Гбайтное адресное пространство на 262144 страницы по 16 Кбайт. 32-х разрядный физический адрес состоит из четырнадцатиразрядного адреса, определяющего информацию в кэш-памяти, и восемнадцатиразрядного тега, определяющего номер страницы.
Каждый адрес оперативной памяти может быть отображен в одну из двух ячеек кэш-памяти. На рисунке B.4.3 рассматриваетс образование физического адреса в двухканальной модульно-ассоциативной памяти.

Рис. B.4.3. Двухканальна модульно-ассоциативная кэш-память.
Особенность контроллера кэш-памяти – обеспечение возможности параллельной работы микропроцессора с кэш-памятью и периферийных устройств с оперативной памятью в режиме прямого доступа. При записи данных по адресам, находящихся в кэше, контроллер ликвидирует копии этих блоков в кэше. Всю работу по синхронизации данных в DRAM и кэше берет на себя этот контроллер.
Однокристальный контроллер кэш-памяти фирмы ASUSTEC, совместно с памятью данных 32 Кбайта обеспечивает вероятность попадания более 95%. Это достигается благодаря использованию четырехканального модульно- ассоциативного обращения, который отображает адрес оперативной памяти в одну из четырех ячеек кэш-памяти. При этом, вследствие организации последовательного обращения к памяти данных, требуется подключени всего одного банка памяти данных.
Контроллер A38152 фирмы Asustec имеет аппаратные и программные средства, обеспечивающие связанность информации: логика слежения за шиной, которая обеспечивает ликвидацию копий блоков в кэш-памяти, задани области адресов, не отображаемой в кэш-память (например, для сопроцессора фирмы Weitec и устройств ввода/вывода).
На многих материнских платах можно выбирать между одноуровневой или многоуровневой системами организации памяти. По умолчанию устанавливается ражим многоуровневой памяти. Если Вы установите режим одноуровневой памяти, то кэш-память SRAM просто добавляется к адресному пространству основной оперативной памяти. Одноуровневую память лучше использовать, когда внутренний кэш процессора по объему превосходит емкость кэш-памяти на материнской плате.
…Уже до появления микропроцессора i80486 фирмы Intel стало ясно, что скорость обмена данных процессор-память по системной шине происходит очень медленно даже при использовании внешней кэш-памяти. Поэтому уже в микропроцессоре i80486 фирма Intel стала использовать кэш-память, находящейся в самом процессоре. В процессоре i80486 осуществляется кэширование системных регистров —путем введения “теневых» регистров. Когда программа загружает селектор в системный регистр, процессор автоматически считывает (“кэширует”) нужный системный регистр в теневом регистре. После этого обращения к памяти достаточно сложить эффективный адрес с базовым адресом сегмента в теневом реестре, и получить линейный адрес. Это так называемый кэш первого уровня. В микропроцессоре Pentium кэшированию стали подвергать не только системные регистры, но и регистры данных и предвыборки команд.
Логическим продолжением явилось размещение кэш-памяти и ее контроллера не на материнской плате, а на самом процессоре. При этом решаются две задачи:
15. Упрощение шины передачи данных.
16. Появилась возможность работы кэш-памяти не на частоте шины, а на частоте процессора. При этом скорость работы кэш-памяти увеличивается.

Исходя из всего этого, в микропроцессоре Pentium стала использоватьс встроенная в него кэш-память второго уровня. Благодаря ней скорость работы процессора на тех же системных платах возросла. Необходимо, однако, отметить, что изготовление кэш-памяти второго уровня на кристалле процессора намного усложняет стоимость самого микропроцессора. Именно для недорогих моделей компьютеров фирма Intel стала изготовлять процессоры без кэша второго уровня или с кэш-памятью меньшего размера. Примером такого процессора являетс процессор Intel Celeron. Он аналогичен процессору Intel
Pentium II, однако либо не содержит кэш второго уровня (в первых моделях), либо он небольшой (в новых версиях этого процессора.) Благодаря этому упала его цена и производительность.
Примечание: в связи с выходом микропроцессора Intel Pentium 4 корпорация
Intel снимает с производства в 2001 году микропроцессора Intel Celeron.
5. Постоянное запоминающее устройство.
Кроме оперативной памяти, под термином «память» мы будем подразумевать постоянную и CMOS — память.
К постоянной памяти относят постоянное запоминающее устройство, ПЗУ (в англоязычной литературе — Read Only Memory, ROM, что дословно перводится как «память только для чтения»), перепрограммируемое ПЗУ, ППЗУ (в англоязычной литературе – Programmable Read Only Memory, PROM), и флэш- память (flash memory). Название ПЗУ говорит само за себя. Информация в ПЗУ записывается на заводе-изготовителе микросхем памяти, и в дальнейшем изменить ее значение нельзя. В ПЗУ хранится критически важная для компьютера информация, которая не зависит от выбора операционной системы.
Программируемое ПЗУ отличается от обычного тем, что информация на этой микросхеме может стираться специальными методами (например, лучами ультрафиолета), после чего пользователь может повторно записать на нее информацию. Эту информацию будетневозможно удалить до следующей операции стирания информации.
6. Флэш-память.
Особо следует рассказать о флэш-памяти. Flash по-английски – это «вспышка, проблеск». Флэш-память является энергонезависимой памятью, (как и ПЗУ и
ППЗУ). При выключении компьютера ее содержимое сохраняется. Однако содержимое flash-памяти можнр многократно перезаписывать, не вынимая ее из компьютера (в отличие от ППЗУ). Запись происходит медленнее, чем считывание, и осуществляется импульсами повышенного напряжения. Вследcтвие этого, а также из-за ее стоимости, флэш память не заменит микросхемы ОЗУ.
7. CMOS-память.
CMOS-память – энергозависимая, перезаписываемая память, которая при своей работе , однако, почти не потребляет энергии. CMOS переводится как complementary metal oxode semiconductor – «комплиментарный металл — оксид — полупроводниковый». Достоинства этой памяти – низкое потребление энергии, высокое быстродействие. В CMOS — памяти компьютера находятся важные для его работы настройки, которые пользователь может менять для оптимизации работы компьютера. Питается эта память от небольшого аккумулятора, встроенного в материнскую плату.
8. Недостатки перезаписываемой памяти.
Основной недостаток ПЗУ – невозможность обновить информацию в этом виде памяти, – одновременно является и его преимуществом: данные невозможно потерять случайно и умышленно. Особенно это стало актуальным на рубехе XX –
XXI веков, с вытеснением микросхем ПЗУ на CMOS и flash-память. Рассмотрим возникающие проблемы.
8.1. Потеря данных в CMOS.
Компьютеры с ISA шиной (содержащие процессоры вплоть до i80286), имели минимум настроек. Часто они вполне нормально работали в своей основной конфигурации.
Ситуация изменилась после появления на компьютерах памяти более чем 16
Мбайт, ШВУ контроллеров и PCI-шины. Как выяснилось, в большинстве случаев стандартная настройка материнской платы стала неприменимой. Для сохранения настроек пользователя их стали хранить в CMOS-памяти.
Иногда содержимое CMOS-памяти разрушается. Это возможно в следующих случаях:
17. Воздействие вируса. При своей работе вирус может специально внедряться в CMOS-память, чтобы обеспечиватиь лучшие условия для его распространения либо специально вывести компьютер из строя.
18. Неисправность аккумулятора. В некоторых случаях аккумулятор CMOS- памяти может разряжаться (от времени или короткого замыкания на плате.) В этом случаесодержимое CMOS может разрушиться не сразу, а по прошествии двух — трех суток.
19. Скачок напряжения при работе с CMOS. В этом случае последствия непредсказуемы.
20. Установка пароля на загрузку. Иногда пользователь для защиты от несанкционированного доступа устанавливает «пароль на загрузку». Если он потом забудет пароль, то для запуска компьютера будет необходим сброс параметров CMOS-памяти путем короткого замыкания ее аккумулятора.
Для восстановления параметров CMOS-памяти после ее сброса существуют опции
«стандартной» и безопасной» настройки этой памяти на материнской плате.
Пользователю в этом случае придется восстанавливать не все, а только часть параметров. Опции «стандартной» и «безопасной» настройки хранятся в ПЗУ и изменить их невозможно!
8.2. Потеря данных в flash-памяти.
Потеря данных в flash-памяти возможна по тем же причинам, что и в CMOS- памяти. Однако для флэш-памяти нет возможности вернуться к первоначальным установкам! В связи с этим потеря информации в флэш-памяти может быть непоправимой.
… В 1998 году автор узнал о новом черезвычайно опасном вирусе
–»Чернобыль». Опасность заключалась в его действии – ровно в годовщину аварии на Чернобыльской АЭС этот вирус портил содержимое флэш-памяти и наиболее важной ее части – BIOS. В результате компьютер не мог вообще осуществлять операции ввода-вывода, в том числе и загрузку операционных систем. CMOS-память же оставалась в полном порядке! Поскольку микросхема с
BIOS обычно была припаяна к материнской плате, приходилось выкидывать всю материнскую плату.
Автору известен только один способ 100% гарантии избежать действия этого вируса – аппаратно запретить перзапись флэш-памяти. Дело в том, что новые версии этого вируса размножаются лавинообразно, и нет гарантии, что он сработает именно в эту дату.

Реферат: Локальные и глобальные компьютерные сети

Порядок выполнения работы
1. Изучить, используя электронный учебник, теоретический материал по предлагаемым разделам:

Принцип построения компьютерных сетей
Локальные компьютерные сети (ЛКС)
Глобальные компьютерные сети
Программа опроса

2. Используя тестовую программу опроса, состоящую из 24 вопросов, произведите оценку полученных знаний.
3. Контрольные вопросы:
1. Как называются сети, перекрывающие территорию не более 10 м2?
2. Как называются сети, расположенные на территории города или области?
3. Как называются сети, расположенные на территории государства или группы государств?
4. Какой тип среды применяется в компьютерных сетях?
5. Какую топологию используют компьютерные сети?
6. Как делятся по признаку скорости компьютерные сети?
7. Приведите основные технологии ЛКС.
8. Назовите основные протоколы доступа.
9. Дайте характеристику ЛКС типа тонкий Ethernet.
10. Дайте характеристику ЛКС типа толстый Ethernet.
11. Как называются заглушки, которые устанавливаются на концах шины?
12. С помощью чего ПК подключается к шине?
13. С помощью чего удлиняется кабельный сегмент шины?
14. Какую топологию имеет ЛКС типа Ethernet на витой паре?
15. Как называется устройство, являющееся основным узлом на витой паре?
16. Какую топологию имеет АТМ?
17. С помощью чего в сети АТМ осуществляется коммутация?
18. Укажите типы пакетов, применяемых в АТМ.
19. Укажите тип протокола в сети Internet.
20. Как называется локальная сеть, входящая в состав глобальной?
21. Укажите способы адресации в Internet.
22. Какому номеру аналогичен IP-адрес?
23. Сколько групп десятичных цифр содержит IP-адрес?
24. Перечислите российские сети протокола Х.25.

СОДЕРЖАНИЕ

1 ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ…

2 ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ (ЛКС)…….…..

3 ГЛОБАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ …………………

1 ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
Компьютерная сеть – это совокупность
компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между
компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации. Все
многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:1)
Территориальная распространенность;2) Ведомственная принадлежность;3)
Скорость передачи информации;4) Тип среды передачи; По территориальной распространенности
сети могут быть локальными, глобальными, и региональными. Локальные
– это сети, перекрывающие территорию не более 10 м2, региональные – расположенные
на территории города или области, глобальные на территории государства или
группы государств, например, всемирная сеть Internet. По принадлежности различают
ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации
и располагаются на ее территории. Государственные сети – сети, используемые
в государственных структурах. По скорости передачи информации компьютерные
сети делятся на низко-, средне- и высокоскоростные. По типу среды передачи разделяются
на сети коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации
по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне. Компьютеры могут соединяться кабелями,
образуя различную топологию сети (звездная, шинная, кольцевая и др.).
Следует различать компьютерные сети и сети терминалов (терминальные сети). Компьютерные
сети связывают компьютеры, каждый из которых может работать и автономно.
Терминальные сети обычно связывают мощные компьютеры (майнфреймы), а в отдельных
случаях и ПК с устройствами (терминалами), которые могут быть достаточно сложны,
но вне сети их работа или невозможна, или вообще теряет смысл. Например,
сеть банкоматов или касс по продажи авиабилетов. Строятся они на совершенно иных,
чем компьютерные сети, принципах и даже на другой вычислительной технике.
В классификации сетей существует два основных термина: LAN и WAN. LAN (Local Area
Network) – локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков
услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня
большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники
дают даже близкую оценку – около шести миль (10 км) в радиусе; использование
высокоскоростных каналов. WAN (Wide Area Network) – глобальная сеть, покрывающая
большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие
телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN – сети с коммутацией пакетов
(Frame Relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные
компьютерные сети. Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе
для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена
на различных технических, программных и информационных принципах. Рассмотренные
выше виды сетей являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только
ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно
связана с их профессиональной деятельностью. Глобальные сети ориентированы
на обслуживание любых пользователей. На рисунке 1, рассмотрим способы коммутации
компьютеров и виды сетей. Рисунок 1 — Способы коммутации компьютеров и
виды сетей.2 ЛОКАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ (ЛКС) 2.1 Классификация ЛКС Локальные
вычислительные сети подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые
(одноуровневые или Peer to Peer) сети и иерархические (многоуровневые).
Одноранговые сети. Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров,
каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль
для входа в него во время загрузки ОС. Имя и пароль входа назначаются владельцем
ПК средствами ОС. Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких
операционных систем, как LANtastic, Windows’3.11, Novell NetWare Lite. Указанные
программы работают как с DOS, так и с Windows. Одноранговые сети могут быть
организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем
– Windows’95 OSR2, Windows NT Workstation версии, OS/2) и некоторых других. Иерархические
сети. В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных
компьютеров – серверов, на которых хранится информация, совместно используемая
различными пользователями. Сервер в иерархических сетях – это постоянное
хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера
более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются
сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные
компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами,
с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с
и более). Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере,
называются станциями или клиентами. ЛКС классифицируются по назначению:* Сети
терминального обслуживания. В них включается ЭВМ и периферийное оборудование,
используемое в монопольном режиме компьютером, к которому оно подключается, или
быть общесетевым ресурсом.* Сети, на базе которых построены системы управления
производством и учрежденческой деятельности. Они объединяются группой стандартов
МАР/ТОР. В МАР описываются стандарты, используемые в промышленности. ТОР описывают
стандарты для сетей, применяемых в офисных сетях.* Сети, которые объединяют
системы автоматизации, проектирования. Рабочие станции таких сетей обычно базируются
на достаточно мощных персональных ЭВМ, например фирмы Sun Microsystems.*
Сети, на базе которых построены распределенные вычислительные системы. По классификационному
признаку локальные компьютерные сети делятся на кольцевые, шинные,
звездообразные, древовидные; по признаку скорости – на низкоскоростные (до
10 Мбит/с), среднескоростные (до 100 Мбит/с), высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);
по типу метода доступа – на случайные, пропорциональные, гибридные; по типу
физической среды передачи – на витую пару, коаксиальный или оптоволоконный кабель,
инфракрасный канал, радиоканал.2.2 Структура ЛКС Способ соединения компьютеров
называется структурой или топологией сети. Сети Ethernet могут иметь топологию
«шина» и «звезда». В первом случае все компьютеры подключены к одному общему
кабелю (шине), во втором — имеется специальное центральное устройство (хаб),
от которого идут «лучи» к каждому компьютеру, т.е. каждый компьютер подключен
к своему кабелю. Структура типа «шина», рисунок 2(а), проще и экономичнее, так
как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля.
Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден
хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности
трудно обнаружить. В этом смысле «звезда», рисунок 2(б), более устойчива.
Поврежденный кабель – проблема для одного конкретного компьютера, на работе
сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности.
В сети, имеющей структуру типа «кольцо», рисунок 2(в), информация передается
между станциями по кольцу с переприемом в каждом сетевом контроллере. Переприем
производится через буферные накопители, выполненные на базе оперативных запоминающих
устройств, поэтому при выходе их строя одного сетевого контроллера
может нарушиться работа всего кольца. Достоинство кольцевой структуры – простота
реализации устройств, а недостаток – низкая надежность. Все рассмотренные структуры
– иерархические. Однако, благодаря использованию мостов, специальных устройств,
объединяющих локальные сети с разной структурой, из вышеперечисленных типов
структур могут быть построены сети со сложной иерархической структурой.а)б)в)

Рисунок
2 – структура построения (а) шина, (б) кольцо, (в) звезда 2.3 Физическая
среда передачи в локальных сетях Весьма важный момент – учет факторов, влияющих
на выбор физической среды передачи (кабельной системы). Среди них можно
перечислить следующие:1) Требуемая пропускная способность, скорость передачи в
сети;2) Размер сети;3) Требуемый набор служб (передача данных, речи, мультимедиа
и т.д.), который необходимо организовать.4) Требования к уровню шумов и помехозащищенности;5)
Общая стоимость проекта, включающая покупку оборудования, монтаж
и последующую эксплуатацию. Основная среда передачи данных ЛКС – неэкранированная
витая пара, коаксиальный кабель, многомодовое оптоволокно. При примерно
одинаковой стоимости одномодового и многомодового оптоволокна, оконечное оборудование
для одномодового значительно дороже, хотя и обеспечивает большие расстояния.
Поэтому в ЛКС используют, в основном, многомодовую оптику. Основные технологии
ЛКС: Ethernet, ATM. Технологии FDDI (2 кольца), применявшаяся ранее для опорных
сетей и имеющая хорошие характеристики по расстоянию, скорости и отказоустойчивости,
сейчас мало используется, в основном, из-за высокой стоимости, как,
впрочем, и кольцевая технология Token Ring, хотя обе они до сих пор поддерживаются
на высоком уровне всеми ведущими вендорами, а в отдельных случаях (например,
применение FDDI для опорной сети масштаба города, где необходима высокая отказоустойчивость
и гарантированная доставка пакетов) использование этих технологий
все еще может быть оправданным.2.4 Типы ЛКС Ethernet – изначально коллизионная
технология, основанная на общей шине, к которой компьютеры подключаются и «борются»
между собой за право передачи пакета. Основной протокол – CSMA/CD (множественный
доступ с чувствительностью несущей и обнаружению коллизий). Дело в том,
что если две станции одновременно начнут передачу, то возникает ситуация коллизии,
и сеть некоторое время «ждет», пока «улягутся» переходные процессы и опять
наступит «тишина». Существует еще один метод доступа – CSMA/CA (Collision Avoidance)
– то же, но с исключением коллизий. Этот метод применяется в беспроводной
технологии Radio Ethernet или Apple Local Talk – перед отправкой любого пакета
в сети пробегает анонс о том, что сейчас будет происходить передача, и станции
уже не пытаются ее инициировать. Ethernet бывает полудуплексный (Half Duplex),
по всем средам передачи: источник и приемник «говорит по очереди» (классическая
коллизионная технология) и полнодуплексный (Full Duplex), когда две пары приемника
и передатчика на устройствах говорят одновременно. Этот механизм работает
только на витой паре (одна пара на передачу, одна пара на прием) и на оптоволокне
(одна пара на передачу, одна пара на прием). Ethernet различается по скоростям
и методам кодирования для различной физической среды, а также по типу пакетов
(Ethernet II, 802.3, RAW, 802.2 (LLC), SNAP). Ethernet различается по скоростям:
10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1000 Мбит/с (Гигабит). Поскольку недавно ратифицирован
стандарт Gigabit Ethernet для витой пары категории 5, можно сказать, что
для любой сети Ethernet могут быть использованы витая пара, одномодовое (SMF)
или многомодовое (MMF) оптоволокно. В зависимости от этого существуют различные
спецификации: * 10 Мбит/с Ethernet: 10BaseT, 10BaseFL, (10Base2 и 10Base5 существуют
для коаксиального кабеля и уже не применяются); * 100 Мбит/с Ethernet: 100BaseTX,
100BaseFX, 100BaseT4, 100BaseT2; * Gigabit Ethernet: 1000BaseLX, 1000BaseSX
(по оптике) и 1000BaseTX (для витой пары) Существуют два варианта реализации
Ethernet на коаксиальном кабеле, называемые «тонкий» и «толстый» Ethernet
(Ethernet на тонком кабеле 0,2 дюйма и Ethernet на толстом кабеле 0,4 дюйма).
Тонкий Ethernet использует кабель типа RG-58A/V (диаметром 0,2 дюйма). Для маленькой
сети используется кабель с сопротивлением 50 Ом. Коаксиальный кабель прокладывается
от компьютера к компьютеру. У каждого компьютера оставляют небольшой
запас кабеля на случай возможности его перемещения. Длина сегмента 185 м, количество
компьютеров, подключенных к шине – до 30. После присоединения всех отрезков
кабеля с BNC-коннекторами (Bayonel-Neill-Concelnan) к Т-коннекторам (название
обусловлено формой разъема, похожей на букву «Т») получится единый кабельный
сегмент. На его обоих концах устанавливаются терминаторы («заглушки»). Терминатор
конструктивно представляет собой BNC-коннектор (он также надевается на Т-коннектор)
с впаянным сопротивлением. Значение этого сопротивления должно соответствовать
значению волнового сопротивления кабеля, т.е. для Ethernet нужны терминаторы
с сопротивлением 50 Ом. Толстый Ethernet – сеть на толстом коаксиальном кабеле,
имеющем диаметр 0,4 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина
кабельного сегмента – 500 м. Прокладка самого кабеля почти одинакова для всех
типов коаксиального кабеля. Для подключения компьютера к толстому кабелю используется
дополнительное устройство, называемое трансивером. Трансивер подсоединен
непосредственно к сетевому кабелю. От него к компьютеру идет специальный трансиверный
кабель, максимальная длина которого 50 м. На обоих его концах находятся
15-контактные DIX-разъемы (Digital, Intel и Xerox). С помощью одного разъема
осуществляется подключение к трансиверу, с помощью другого – к сетевой плате
компьютера. Трансиверы освобождают от необходимости подводить кабель к каждому
компьютеру. Расстояние от компьютера до сетевого кабеля определяется длиной трансиверного
кабеля. Создание сети при помощи трансивера очень удобно. Он может
в любом месте в буквальном смысле «пропускать» кабель. Эта простая процедура занимает
мало времени, а получаемое соединение оказывается очень надежным. Кабель
не режется на куски, его можно прокладывать, не заботясь о точном месторасположении
компьютеров, а затем устанавливать трансиверы в нужных местах. Крепятся трансиверы,
как правило, на стенах, что предусмотрено их конструкцией. При необходимости
охватить локальной сетью площадь большую, чем это позволяют рассматриваемые
кабельные системы, применяется дополнительные устройства – репитеры (повторители).
Репитер имеет 2-портовое исполнение, т.е. он может объединить 2 сегмента
по 185 м. Сегмент подключается к репитеру через Т-коннектор. К одному концу
Т-коннектора подключается сегмент, а на другом ставится терминатор. В сети может
быть не больше четырех репитеров. Это позволяет получить сеть максимальной протяженностью
925 м. Существуют 4-портовые репитеры. К одному такому репитеру можно
подключить сразу 4 сегмента. Длина сегмента для Ethernet на толстом кабеле
составляет 500 м, к одному сегменту можно подключить до 100 станций. При наличии
трансиверных кабелей до 50 м длиной, толстый Ethernet может одним сегментом
охватить значительно большую площадь, чем тонкий. Эти репитеры имеют DIX-разъемы
и могут подключаться трансиверами, как к концу сегмента, так и в любом другом
месте. Очень удобны совмещенные репитеры, т.е. подходящие и для тонкого и для
толстого кабеля. Каждый порт имеет пару разъемов: DIX и BNC, но он не могут быть
задействованы одновременно. Если необходимо объединять сегменты на разном кабеле,
то тонкий сегмент подключается к BNC-разъему одного порта репитера, а толстый
– к DIX-разъему другого порта. Репитеры очень полезны, но злоупотреблять ими
не стоит, так как они приводят к замедлению работы в сети. Ethernet на витой
паре. Витая пара – это два изолированных провода, скрученных между собой. Для Ethernet
используется 8-жильный кабель, состоящий из четырех витых пар. Для защиты
от воздействия окружающей среды кабель имеет внешнее изолирующее покрытие.
Основной узел на витой паре – hub (в переводе называется накопителем, концентратором
или просто хаб). Каждый компьютер должен быть подключен к нему с помощью своего
сегмента кабеля. Длина каждого сегмента не должна превышать 100 м. На концах
кабельных сегментов устанавливаются разъемы RJ-45. Одним разъемом кабель подключается
к хабу, другим – к сетевой плате. Разъемы RJ-45 очень компактны, имеют
пластмассовый корпус и восемь миниатюрных площадок. Хаб – центральное устройство
в сети на витой паре, от него зависит ее работоспособность. Располагать его
надо в легкодоступном месте, чтобы можно было легко подключать кабель и следить
за индикацией портов. Хабы выпускаются на разное количество портов – 8, 12,
16 или 24. Соответственно к нему можно подключить такое же количество компьютеров.
Технология Fast Ethernet IEEE 802.3U. Технология Fast Ethernet была стандартизирована
комитетом IEEE 802.3. Новый стандарт получил название IEEE 802.3U. Скорость
передачи информации 100 Мбит/с. Fast Ethernet организуется на витой паре
или оптоволокне. В сети Fast Ethernet организуются несколько доменов конфликтов,
но с обязательным учетом класса повторителя, используемого в доменах. Репитеры
Fast Ethernet (IEEE 802.3U) бывают двух классов и различаются по задержке в
мкс. Соответственно в сегменте (логическом) может быть до двух репитеров класса
2 и один репитер класса 1. Для Ethernet (IEEE 802.3) сеть подчиняется правилу
5-4-3-2-1. Правило 5-4-3-2-1 гласит: между любыми двумя рабочими станциями не
должно быть более 5 физических сегментов, 4 репитеров (концентраторов), 3 «населенных»
физических сегментов, 2 «населенных» межрепитерных связей (IRL), и все
это должно представлять собой один коллизионный домен (25,6 мкс). Физически из
концентратора «растет» много проводов, но логически это все один сегмент Ethernet
и один коллизионный домен, в связи с ним любой сбой одной станции отражается
на работе других. Поскольку все станции вынуждены «слушать» чужие пакеты, коллизия
происходит в пределах всего концентратора (на самом деле на другие порты посылается
сигнал Jam, но это не меняет сути дела). Поэтому, хотя концентратор –
это самое дешевое устройство и, кажется, что оно решает все проблемы заказчика,
советуем постепенно отказаться от этой методики, особенно в условиях постоянного
роста требований к ресурсам сетей, и переходить на коммутируемые сети. Сеть
их 20 компьютеров, собранная на репитерах 100 Мбит/с, может работать медленнее,
чем сеть из 20 компьютеров, включенных в коммутатор 10 Мбит/с. Если раньше считалось
«нормальным» присутствие в сегменте до 30 компьютеров, то в нынешних сетях
даже 3 рабочие станции могут загрузить весь сегмент. В Fast Ethernet внутри
одного домена конфликтов могут находиться не более двух повторителей класса II
(рисунок 3) или не более одного повторителя класса I (рисунок 4) Рисунок 3 — Структура
сети на повторителях класса 2 с использованием витой пары. Рисунок 4 —
Структура сети на повторителях класса 1 с использованием витой пары. Различные
типы кабелей и устройств Fast Ethernet дают разную величину задержки RTD. Витая
пара категории 5 – 1,11 бит-тайм на метр длины, оптоволоконный кабель 1 бит-тайм
также на метр длины, сетевой адаптер – 50 бит-тайм, медиаконвертеры от 50 до
100, повторитель класса I –140, повторитель класса II – 92 бит-тайм. Задержку
RTD между двумя сетевыми узлами рассчитать несложно, она равняется сумме соответствующих
задержек их сетевых адаптеров и всех промежуточных сетевых компонентов
(кабелей, повторителей). Рисунок 5 — Пример сети Fast Ethernet. В представленном
на рисунке 5 примере сети задержка сигнала на пути от ПК А до ПК В равна 373,15
бит-тайм. Разумеется, задержка RTD между любыми двумя узлами не должна превышать
512 бит-тайм. Отсюда вытекают ограничения на число повторителей (не более
двух, класса II) и на физические размеры сетей Fast Ethernet. Максимальный размер
сети на базе витой пары (спецификация 100Base-TX) с двумя повторителями класса
II составляет 205 м, а два компьютера (устройства DTE) могут быть связаны
между собой отрезком оптоволоконного кабеля длиной 412 м. Технология Gigabit Ethernet.
Следующий шаг в развитии технологии Ethernet – разработка проекта стандарта
IEEE-802.32. Данный стандарт предусматривает скорость обмена информацией
между станциями локальной сети 1 Гбит/с. Предполагая, что устройства Gigabit Ethernet
будут объединять сегменты сетей с Fast Ethernet со скоростями 100 Мбит/с.
Разрабатываются сетевые карты со скоростью 1 Гбит/с, а также серия сетевых устройств,
таких как коммутаторы и маршрутизаторы. В сети с Gigabit Ethernet будет
использоваться управление трафиком, контроль перегрузок и обеспечение качества
обслуживания (Quality Of Service — QOS). Стандарт Gigabit Ethernet – один из
серьезных соперников развивающейся сегодня технологии АТМ. Технологии АТМ. Сеть
АТМ имеет звездообразную топологию. Сеть АТМ строится на основе одного или нескольких
коммутаторов, являющихся неотъемлемой частью данной коммуникационной структуры.
Высокая скорость передачи и чрезвычайно низкая вероятность ошибок в волоконно-оптических
системах выдвигают на первый план задачу создания высокопроизводительных
систем коммутации на основе стандартов АТМ. Простейший пример такой
сети – один коммутатор, обеспечивающий коммутацию пакетов, данных и несколько
оконечных устройств. АТМ – это метод передачи информации между устройствами в
сети маленькими пакетами фиксированной длины, названными ячейками (cells). Фиксация
размеров ячейки имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с пакетами
переменной длины.* Во-первых, ячейки фиксированной длины требуют минимальной обработки
при операциях маршрутизации в коммутаторах. Это позволяет максимально
упростить схемные решения коммутаторов при высоких скоростях коммутации.* Во-вторых,
все виды обработки ячеек по сравнению с обработкой пакетов переменной длины
значительно проще, так как отпадает необходимость в вычислении длины ячейки.*
В-третьих, в случае применения пакетов переменной длины передача длинного пакета
данных могла бы вызвать задержку выдачи в линию пакетов с речью или видео,
что привело бы к их искажению. Модель АТМ имеет четырехуровневую структуру. Различают
несколько уровней:- пользовательский (User Layer) – включает уровни, начиная
с сетевого и выше (IPX/SPX или TCP/IP);- адаптации (АТМ Adaptation Layer —
AAL);- ATM (ATM Layer);- физический (Physical Layer). Пользовательский уровень
обеспечивает создание сообщения, которое должно быть передано в сеть АТМ и соответствующим
образом преобразовано. Уровень адаптации (AAL) обеспечивает доступ
пользовательских приложений к коммутирующим устройствам АТМ. Данный уровень формирует
стандартные АТМ-ячейки и передает их передает их на уровень АТМ для последующей
обработки. Физический уровень обеспечивает передачу ячеек через разнообразные
коммутационные среды. Данный уровень состоит из двух подуровней – подуровня
преобразования передачи, реализующего различные протоколы передачи по физическим
линиям, и подуровня адаптации к среде передачи. Оконечные устройства АТМ
– сети, подключающиеся к коммутаторам через интерфейс, называемый UNI – интерфейс
пользователя с сетью. UNI может быть интерфейсом между рабочей станцией, ПК,
АТС, маршрутизатором, или каким угодно «черным ящиком» и АТМ-коммутатором.3 ГЛОБАЛЬНЫЕ
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ3.1 Характеристика глобальных компьютерных сетей Первоначально
глобальные сети решали задачу доступа удаленных ЭВМ и терминалов к мощным
ЭВМ, которые назывались host-компьютер (часто используют термин сервер).
Такие подключения осуществлялись через коммутируемые или некоммутируемые каналы
телефонных сетей или через спутниковые выделенные сети передачи данных, например,
сети, работающие по протоколу Х.25. Для подключения к таким сетям передачи
данных использовались модемы, работающие под управлением специальных телекоммуникационных
программ, таких как BITCOM, COMIT, PROCOM, MITEZ и т.д. Эти программы,
работая под операционной системой MS-DOS, обеспечивали установление соединения
с удаленным компьютером и обмен с ним информацией. С закатом эры MS-DOS их место
занимает встроенное в операционные системы коммуникационное программное обеспечение.
Примером могут служить средства Windows95 или удаленный доступ (RAS)
в WindowsNT. В настоящее время все реже используются подключенные к глобальным
сетям одиночные компьютеры. Это в основном домашние ПК. В основной массе абонентами
компьютерных сетей являются компьютеры, включенные в локальные вычислительные
сети (ЛВС), и поэтому часто решается задача организации взаимодействия нескольких
удаленных локальных вычислительных сетей. При этом требуется обеспечить
удаленному компьютеру связь с любым компьютером удаленной локальной сети, и, наоборот,
любому компьютеру ЛВС с удаленным компьютером. Последнее становится весьма
актуальным при расширении парка домашних и персональных компьютеров. В России
крупнейшими глобальными сетями считаются Спринт сеть (современное название
Global One), сеть Инфотел, сети Роснет и Роспак, работающие по протоколу Х.25,
а также сети Relcom и Internet, работающие по протоколу TCP/IP. В качестве сетевого
оборудования применяются центры коммутации, которые для сетей Х.25 часто исполняются
как специализированные устройства фирм-производителей Siemens, Telenet,
Alcatel, Ericsson и др., а для сети с TCP/IP используются маршрутизаторы фирм
Cisco и Decnis. Структура сетей показана на рисунке 6. Рисунок 6 — Принцип объединения
компьютеров в глобальных сетях. 3.2 Сеть Internet Internet является
старейшей глобальной сетью. Internet предоставляет различные способы взаимодействия
удаленных компьютеров и совместного использования распределенных услуг и информационных
ресурсов. Internet работает по протоколу TCP/IP. Основным «продуктом»,
который вы можете найти в Internet, является информация. Эта информация собрана
в файлы, которые хранятся на хост-компьютерах, и она может быть представлена
в различных форматах. Формат данных зависит от того, каким сетевым сервисом
вы воспользовались, и какие возможности по отображению информации есть на ПК.
Любой компьютер, который поддерживает протоколы TCP/IP, может выступать в качестве
хост-компьютера. Ключом к получению информации в Internet являются адреса
ресурсов. Вам придется использовать почтовые адреса (mail addresses) при пересылке
сообщений по электронной почте своим коллегам и адреса хост-компьютеров (host
names) для соединения с ними и для получения файлов с информацией. Одним из
недостатков передачи данных по сети Internet является недостаточная защита информации.
Услуги Internet.1. Передача файлов по протоколу FTP. Информационный сервис,
основанный на передаче файлов с использованием протокола FTP (протокол передачи
файлов).2. Поиск файлов с помощью системы Archie. Archie – первая поисковая
система необходима для нахождения нужной информации, разбросанной по Internet.3.
Электронная почта. ЭП – это вид сетевого сервиса. ЭП предусматривает передачу
сообщений от одного пользователя, имеющего определенный компьютерный адрес,
к другому. Она позволяет быстро связаться друг с другом.4. Списки рассылки. Список
рассылки – это средство, предоставляющее возможность вести дискуссию группе
пользователей, имеющих общие интересы.5. Телеконференции. Телеконференции в Internet
предоставляют возможность вести дискуссии (при помощи сообщений) по тысячам
размещенных тем. Возможности сети Internet. Интернет представляет собой глобальную
компьютерную сеть, содержащую гигантский объем информации по любой тематике,
доступной на коммерческой основе для всех желающих, и предоставляющую большой
спектр информационных услуг. В настоящее время Интернет представляет собой
объединение более 40 000 различных локальных сетей, за что она получила название
сеть сетей. Каждая локальная сеть называется узлом или сайтом, а юридическое
лицо, обеспечивающее работу сайта – провайдером. Сайт состоит из нескольких компьютеров
– серверов, каждый из которых предназначен для хранения информации определенного
типа и в определенном формате. Каждый сайт и сервер на сайте имеют
уникальные имена, посредствам которых они идентифицируются в Интернет. Для подключения
в Интернет пользователь должен заключить контракт на обслуживание с одним
из провайдеров в его регионе. Доступ к информационным ресурсам. Имеется несколько
видов информационных ресурсов в Интернет, различающихся характером информации,
способом ее организации, методами работы с ней. Каждый вид информации хранится
на сервере соответствующего типа, называемых по типу хранимой информации.
Для каждой информационной системы существуют свои средства поиска необходимой
информации во всей сети Интернет по ключевым словам. В Интернет работают следующие
информационные системы:* World Wide Web (WWW) – Всемирная информационная паутина.
Эта система в настоящее время является наиболее популярной и динамично
развивающейся. Информация в WWW состоит из страниц (документов). Страницы могут
содержать графику, сопровождаться анимацией изображений и звуком, воспроизводимым
непосредственно в процессе поступления информации на экран пользователя. Информация
в WWW организована в форме гипертекста. Это означает, что в документе
существуют специальные элементы – текст или рисунки, называемые гипертекстовыми
ссылками (или просто ссылками), щелчок мышью на которых выводит на экран другой
документ, на который указывает данная ссылка. При этом новый документ может храниться
на совершенно другом сайте, возможно, расположенном в другом конце земного
шара.* Gopher-система. Эта система является предшественником WWW и сейчас
утрачивает свое значение, хотя пока и поддерживается в Интернет. Просмотр информации
на Gopher-сервере организуется с помощью древовидного меню, аналогичного
меню в приложениях Windows или аналогично дереву каталогов (папок) файловой системы.
Меню верхнего уровня состоит из перечня крупных тем, например, экономика,
культура, медицина и др. Меню следующих уровней детализируют выбранный элемент
меню предыдущего уровня. Конечным пунктом движения вниз по дереву (листом дерева)
служит документ аналогично тому, как конечным элементом в дереве каталогов
является файл.* FTP (File Transfer Protocol) – система, служащая для пересылки
файлов. Работа с системой аналогична работе с системой NC. Файлы становятся доступными
для работы (чтение, исполнения) только после копирования на собственный
компьютер. Хотя пересылка файлов может быть выполнена с помощью WWW, FTP-системы
продолжают оставаться весьма популярными ввиду их быстродействия и простоты
использования. Адресация и протоколы в Интернет. Компьютер, подключенный к Интернет,
и использующий для связи с другими компьютерами сети специальный протокол
TCP/IP, называется хостом. Для идентификации каждого хоста в сети имеются следующие
два способа адресации, всегда действующие совместно. Первый способ адресации,
называемый IP-адресом, аналогичен телефонному номеру. IP-адрес хоста назначается
провайдером, состоит из четырех групп десятичных цифр (четырех байтов),
разделенных точками, заканчивается точкой. Аналогично телефонам, каждый компьютер
в Интернет должен иметь уникальный IP-адрес. Обычно пользователь свой IP-адрес
не использует. Неудобство IP-адреса состоит в его безликости, отсутствии смысловой
характеристики хоста и потому трудной запоминаемости. Второй способ идентификации
компьютеров называется системой доменных имен, именуемой DNS (Domain
Naming System). DNS-имена назначаются провайдером и, например, имеет вид: win.smtp.dol.ru.
Приведенное выше доменное имя состоит из четырех, разделенных точками,
простых доменов (или просто доменов). Число простых доменов в полном доменном
имени может быть произвольным. Каждый из простых доменов характеризует некоторое
множество компьютеров. Домены в имени вложены друг в друга, так что любой
домен (кроме последнего) представляет собой подмножество домена, следующего за
ним справа. Так, в приведенном примере DNS-имени домены имеют следующий смысл:ru
– домены страны, в данном случае обозначает все домены в России;dol – домен провайдера,
в данном случае обозначает компьютеры, локальной сети российской фирмы
Demos;smtp – домен группы серверов Demos, обслуживающих систему электронной
почты;win – имя конкретного компьютера из группы smtp. Таким образом, по всей организации
и внутренней структуре DNS-система напоминает полный путь к конкретному
файлу в дереве каталогов и файлов. Одно из различий состоит в том, что домен
более высокого уровня в DNS-имени находится правее. Так же, как и IP-адрес, DNS-имя
должно однозначно идентифицировать компьютер в Интернет. Полное доменное
имя должно заканчиваться точкой. Протокол Frame Relay (FR). Frame Relay – это
протокол, который описывает интерфейс доступа к сетям быстрой коммутации пакетов.
Он позволяет эффективно передавать крайне неравномерно распределенный по времени
трафик и обеспечивает высокие скорости прохождения информации через сеть,
малые времена задержек и рациональное использование полосы пропускания. По сетям
FR возможна передача не только собственно данных, но и также оцифрованного голоса.
Согласно семиуровневой модели взаимодействия открытых систем OSI, FR – протокол
второго уровня. Однако он не выполняет некоторых функций, обязательных для
протоколов этого уровня, но выполняет функции протоколов сетевого уровня. В
то же время FR позволяет устанавливать соединение через сеть, что в соответствии
с OSI, относится к функции протоколов третьего уровня.3.3 Обзор российских сетей
протокола Х.25. Сеть Роспак является одной из первых сетей такого рода в России.
Она функционирует с 1992 г. Ее учредителем является АО «Ростелеком» и. Изначально
сеть строилась на отечественном оборудовании разработки ИАС – это небольшие
коммутационные узлы и коммутаторы. На первом этапе, когда количество абонентов
и трафик на сети был невелик, эти узлы вполне справлялись с поступающей нагрузкой.
Однако, по мере развития, администрация сети пришла к необходимости замены,
по крайней мере, на магистральных участках, отечественного оборудования
импортным. Услуги, предоставляемые сетью:- обеспечение передачи информации в реальном
времени;- установление соединения с абонентами и ресурсами других, в том
числе и зарубежных, сетей;- услуги внутренней электронной почты, телеконференции
и телесовещания;- услуги электронной почты Х.400 и стыковку через нее с различными
телематическими службами (телекс, факс, АТ-450). Сеть ИАСНЕТ – сеть передачи
данных общественного пользования, разработана и эксплуатируется Институтом
Автоматизированных Систем (ИАС). ИАСНЕТ предоставляет пользователям надежную связь
с общественными сетями пакетной коммутации различных стран мира. Сеть обеспечивает
доступ пользователей к отечественным и зарубежным информационно-вычислительным
ресурсам, автоматизированным банкам данных, вычислительным ресурсам организаций-партнеров,
системам телеконференций и электронной почты. Сеть также предоставляет
доступ к своим ресурсам пользователям из зарубежных стран. Для обеспечения
телекоммуникационных услуг ИАСНЕТ использует выделенные каналы связи к
узлам сетей передачи данных зарубежных стран: BT GNS (США, Великобритания), Datex-P
(Германия). ИАСНЕТ имеет телекоммуникационные узлы в Москве, Санкт-Петербурге,
Киеве, Владивостоке, Казани и др. Услуги, предоставляемые сетью:- телекоммуникационный
доступ к информационным ресурсам, подключенным к сети по протоколу
Х.25, к информационно-вычислительным ресурсам зарубежных сетей передачи данных;-
подключение абонентов по выделенным каналам и коммутационным каналам связи.
Сеть ИНФОТЕЛ предоставляет абонентам следующие услуги по передаче данных:- передача
данных в on-line режиме;- доступ к удаленным информационным и вычислительным
ресурсам в on-line режиме;- электронная почта Demos, ИНФОТЕЛ (RFC 822 UNIX,
РЕЛКОМ);- электронная почта, телеконференции, пересылка файлов;- синхронные совещания,
сетевая база данных на основе центра коммутационных услуг ДИОНИС (информационная
система ИНФОТЕЛ);- передача и прием телексных и телетайпных сообщений;-
серверы электронной почты ДЕМОС+ИНФОТЕЛ и ДИОНИС. Спринт сеть создана одноименным
совместным предприятием. Учредителем этого совместного предприятия являются
корпорация «Sprint International» (США) и производственное объединение «Центр
телеграф». Она имеет выход на международные сети. Сеть создана с целью предоставления
России и другим государствам бывшего СССР современных услуг в области
документальной электросвязи и используется для создания сетей ПД и систем обработки
сообщений. Эта сеть взаимодействует с сетью ПД с КП. Спринт сеть дает возможность
быстро, с обеспечением секретности и безопасности и недорого обмениваться
данными, документами, инженерными расчетами, проектами, осуществлять финансовые
операции по всему свету. Сеть установлена более чем в 30 странах мира. Абоненты
подключаются по выделенной линии, по коммутируемой телефонной сети. Спринт
сеть предоставляет услуги:- электронная почта (обмен между «почтовыми ящиками»,
доставку на телекс и факс)- почтовая доставка твердой копии;- обработка факсимильных
сообщений с промежуточным накоплением;- получение наличных денег по магнитным
картам из банкоматов;- цифровой канал между Москвой и США, позволяющий
одновременно вести несколько телефонных разговоров, осуществлять передачу данных
и факсимильных сообщений.