Информационные технологии

    Технология  мультимедиа 

    Мультимедиа – интерактивная технология, обеспечивающая работу с неподвижными изображениями, видеоизображением, анимацией, текстом и звуковым рядом. Одним из первых инструментальных средств создания технологии мультимедиа явилась гипертекстовая технология, которая обеспечивает работу с текстовой информацией, изображением, звуком, речью. В данном случае гипертекстовая технология выступала в качестве авторского программного инструмента.

    Появлению систем мультимедиа способствовал  технический прогресс: возросла оперативная и внешняя память компьютеров, появились широкие графические возможности, повысилось качество видеотехники, возникли лазерные компакт-диски и др.

    В отличие от компьютеров теле- ,видео-  и аудиоаппаратура имеет дело с аналоговым сигналом. Поэтому встала проблема стыковки разнородной аппаратуры с компьютером. Изображение неподвижной картинки на экране с разрешением 512 х 482 пикселей (точек) потребует для ее хранения 250 Кбайт. При этом качество изображения низкое.

    Потребовалась разработка программных и аппаратных методов сжатия и развертки данных. Такие устройства и методы были разработаны с коэффициентом сжатия 100:1 и 160:1, что позволило на одном компакт-диске разместить около часа полноценно озвученного видео. Наиболее прогрессивными методами сжатия и развертки считаются JPEG и MPEG. Были разработаны звуковые платы (Sound Bluster), платы мультимедиа, которые аппаратно реализуют алгоритмы перевода аналогового сигнала в дискретный сигнал. К компакт-дискам было подсоединено постоянное запоминающее устройство.

    В 1988 г. С.Джобс создал принципиально  новый тип персонального компьютера – NeXT, у которого базовые средства систем мультимедиа заложены в архитектуру, аппаратные и программные средства. Были применены новые мощные центральные  процессоры 68030 и 68040, процессор обработки сигналов DSP, который обеспечивал обработку звуков, изображений, синтез и распознавание речи, сжатие изображения, работу с цветом. Объем оперативной памяти составлял 32 Мбайта, использовались стираемые оптические диски, стандартно встроенные сетевые контроллеры, которые позволяют подключаться в сеть, обеспечены методы сжатия, развертки и т.д.

    Технология  работы с NeXT является новым шагом  в общении человека с машиной. До сих пор пользователи работали с интерфейсом WIMP (окно, образ, меню, указатель). NeXT дает возможность работать с интерфейсом SILK (речь, образ, язык, знания). В состав NeXT входит система электронной мультимедиапочты, позволяющая обмениваться сообщениями типа речь, текст, графическая информация и т.д.

    Многие операционные системы поддерживают технологию мультимедиа: Windows 3.1, DOS 7.0, OS/2. Операционная система Windows-95 включила аппаратные средства поддержки мультимедиа, что позволяет воспроизводить оцифрованное видео, аудио, анимационную графику, подключать различные музыкальные синтезаторы и инструменты. В Windows-95 разработана специальная версия файловой системы для поддержки высококачественного воспроизведения звука, видео и анимации. Файлы с мультимедийной информацией хранятся на CD-ROM, жестком диске или на сетевом сервере. Оцифрованное видео обычно хранится в файлах с расширением .AVI, аудиоинформация – в файлах с расширением .WAV,  аудио в форме интерфейса MIDI – в файлах с расширением .MID. Для их поддержки разработана файловая подсистема, обеспечивающая передачу информации с CD-ROM с оптимальной скоростью, что существенно при воспроизведении аудио- и видеоинформации.

    Исходя  из возможностей технологии мультимедиа, идет сближение рынка компьютеров, программного обеспечения, потребительских  товаров и средств производства того и другого. В настоящее время наблюдается тенденция развития мультимедиа-акселераторов – программно-аппаратных средств, которые объединяют базовые возможности графических акселераторов с одной или несколькими мультимедийными функциями, требующими обычно установки в компьютер дополнительных устройств. К мультимедийным функциям относятся:

• цифровая фильтрация;
• масштабирование видео;
• аппаратная цифровая сжатие-развертка видео;
• ускорение графических операций, связанных с трехмерной графикой;
• поддержка «живого» видео;
• наличие композитного видеовыхода;
• вывод телевизионного сигнала на монитор.

Графический акселератор также представляет собой программно-аппаратные средства ускорения графических операций:

• перенос блока данных;
• закраска объекта;
• поддержка аппаратного курсора.

    Происходит  развитие микросхемотехники в целях  увеличения производительности электронных  устройств и минимизации их геометрических размеров. Микросхемы, выполняющие  функции компонентов звуковой платы, объединяются на микросхеме размером со спичечный коробок.

    Уже к 1991 г. было разработано более 60 пакетов  программ с технологией мультимедиа. При этом стандарта не существовало, и в этом же году фирмы Microsoft и IBM одновременно предложили два стандарта.  IBM предложила стандарт Multimedia, а Microsoft – МРС. Остальные фирмы-производители стали разрабатывать пакеты программ на основе этих стандартов. В настоящее время разработаны следующие стандарты:

• на приводы CD-ROM;
• на Sound  Bluster – звуковые карты;
• MIDI – интерфейс – стандарт для подключения различных музыкальных синтезаторов;
• DCI-интерфейс – интерфейс с дисплейными драйверами, позволяющими воспроизводить полноэкранную видеоинформацию;
• MCI-интерфейс – интерфейс для управления различными мультимедийными устройствами;
• стандарты на графические адаптеры.

    Фирма Apple совместно с FujiFilm разработала первый промышленный стандарт IEEEP1394  для разработки набора микросхем FIRE Wire, позволяющий оснастить цифровым интерфейсом многие потребительские товары, например видеокамеры, для использования их в технологии мультимедиа.

    Появление систем мультимедиа произвело революцию  в образовании, компьютерном тренинге, бизнесе и других сферах профессиональной деятельности.

    Самое широкое применение технология мультимедиа  получила в сфере образования. Созданы видеоэнциклопедии по многим школьным предметам, музеям, городам, маршрутам путешествий.  Созданы игровые ситуационные тренажеры, что сокращает время обучения. Создается диалоговое кино, где потребитель может управлять ходом зрелища с клавиатуры дисплея посредством реплик, если к компьютеру подключена плата распознавания речи. Особые перспективы данная технология открывает для дистанционного обучения. 

    Вопросы для самоконтроля 

1. Для чего предназначены редакторы текста?
2. Назовите известные вам текстовые процессоры.
3. Где применяются электронные таблицы?
4. Какие возможности предоставляет табличный процессор?
5. Что могут делать графические процессоры?
6. Какие составные части имеют интегрированные пакеты?
7. Каковы тенденции в развитии интегрированных пакетов прикладных программ?
8. Какие компьютерные сети появились первыми: локальные или глобальные?
9. Перечислите типы сетей
10. Какие существуют средства маршрутизации пакетов?
11. Что такое уровень сети ЭВМ?
12. Что такое электронная почта?
13. Какие возможности представляют сетевые технологии?
14. Какова сущность гипертекстовой технологии?
15. Что такое гипертекст?
16. Из чего состоит гипертекст?
17. Для чего служит тезаурус гипертекста?
18. Что такое технология мультимедиа?
19. Что способствовало появлению мультимедиа?
20. Какова сфера применения технологии мультимедиа?

Тема 5. Распределенные технологий обработки и хранения данных

Лекция 7.Технология обработки  данных

    При использовании информационных технологий компьютерных сетей становится возможной  реализация территориального распределения  производства. Появляются проблемы, связанные с межконтинентальным снабжением, поясным временем и т.д. , реализация которых становится возможной благодаря новейшим сетевым технологиям и развитию коммуникаций.

    Одной из важнейших сетевых технологий является распределенная обработка данных. Персональные компьютеры (ПК) устанавливаются на рабочих местах, т.е. на местах возникновения и использования информации, и соединяются каналами связи. Это дает возможность распределить ресурсы ПК по отдельным функциональным сферам деятельности и изменить технологию обработки данных в направлении децентрализации. Распределенная обработка данных предоставляет пользователю ряд преимуществ:

• большое число взаимодействующих между собой пользователей, выполняющих функции сбора, регистрации, хранения, передачи и выдачи информации;
• снятие пиковых нагрузок с централизованной базы путем распределения обработки и хранения локальных баз данных на разных ЭВМ;
• обеспечение доступа информационного работника к вычислительным ресурсам сети ЭВМ;
• обеспечение симметричного обмена данными между удаленными пользователями.

    Введение  классификации моделей представления  данных на иерархические, сетевые и  реляционные отразилось на архитектуре  систем управления базами данных и  технологии их обработки. Архитектура  системы управления базой данных (СУБД) описывает ее функционирование как взаимодействие процессов двух типов: клиента и сервера.

    Существуют  два понятия распределенная обработка  и распределенная база данных, которые  не являются синонимами. Если при распределенной обработке производится работа с базой данных, то представление данных, их содержательная  обработка, работа с базой на логическом уровне выполняются на ПК клиента, а поддержание БД в актуальном состоянии – на сервере. В случае использования распределенной базы данных БД размещается на нескольких серверах. Работа с базой данных осуществляется на этих же или других ПК, и для доступа к удаленным данным необходимо использовать сетевую СУБД.

    В системе распределенной обработки  клиент может послать запрос к  собственной локальной базе данных или к удаленной БД. Удаленный запрос – это единичный запрос к одному серверу. Несколько удаленных запросов    к одному серверу объединяются в удаленную транзакцию. Если отдельные запросы транзакции обрабатываются различными серверами, то транзакция называется распределенной. При этом один запрос обрабатывается одним сервером. Распределенная СУБД позволяет обрабатывать один запрос несколькими серверами. Такой запрос называется распределенным. Только обработка распределенного запроса поддерживает концепцию распределенной базы данных.

    Базы  данных – это автоматизированные хранилища оперативно обновляемой  информации. В настоящее время  созданы БД по всем направлениям человеческой деятельности: финансовой, экономической, научно-технической, электронной документации, кредитной, статистической, маркетинга, газетных сообщений, правительственных распоряжений, патентной информации, библиографической и т.д. При этом все БД делятся на коммерческие и общественные.

    Организация обработки данных зависит от способа их распределения. Существуют централизованный, децентрализованный и смешанный способы распределения данных.

    Централизованная  организация данных является самой простой для реализации (Рис.5). 

Рис.5. Централизованная организация данных 

    На  одном сервере находится единственная копия базы данных. Все операции с БД обеспечиваются этим сервером. Доступ к данным выполняется с помощью удаленного запроса или удаленной транзакции. Достоинством данного способа является простая поддержка базы данных в актуальном состоянии. Недостатки централизованной организации данных:

• размер БД ограничен размером внешней памяти;
• все запросы направляются к одному серверу с соответствующими затратами на стоимость связи и временную задержку;
• ограничение на параллельную обработку;
• недоступность для удаленных пользователей при появлении ошибок связи;
• выход из строя при отказе центрального сервера.

    Децентрализованная  организация данных предполагает разбиение информационной базы на несколько физически распределенных БД. Каждый клиент пользуется своей БД, которая может быть либо частью общей информационной базы данных (Рис.6), либо копией информационной БД в целом (Рис.7), что приводит к ее дублированию для каждого клиента.