Глава 1

 

ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ

ТЕХНОЛОГИИ

 

Информатика — наука, изучающая законы и методы накоп­ления, передачи и обработки информации. В качестве источни­ков информатики как теоретической платформы информацион­ных систем обычно называют две науки — документалистику и кибернетику, возникновение которых было тесно связано с бур­ным развитием сложных производственных систем и техноло­гий. Основным предметом документалистики было изучение рациональных средств и методов повышения эффективности документооборота как информационной основы накопления и поиска информации.

Понятие информации составило также и основу кибернети­ки, как науки о методах анализа и синтеза систем эффективного управления.

 

1.1              Информатика — состав и структура

 

Сфера информатики является в достаточной степени неопре­деленной по той же причине, по которой неопределенной явля­ется область интересов родственной дисциплины — кибернети­ки, а именно — значительная широта и «размытость» критериев отбора соответствующих знаний для включения в предметную область. Для кибернетики таким критерием является примене­ние математических методов и моделей для описания процессов управления и связи.

Informatique во французском языке трактуется как «вычисли­тельная техника» что, в частности, зафиксировано в названии одной из фирм-производителей ЭВМ — СП («Compagne Internationale pour Informatique», т. е. «Международная компания по информатике», что является почти полным синонимом названия другой фирмы —  «International  Buisiness Machines» — IBM, гораздо более известным).

В немецком языке Informatik есть совокупность знаний, свя­занных с документоведением, библиотековедением, архивоведе­нием и т. д. (включая музеи, ландшафты, картографию), т. е. ох­ватывает любые проявления и применения информации.

В англоязычных странах приняты термины computer science (вычислительная техника, программирование и смежные дисци­плины), что является аналогом «французской информатики» и information science (информационные науки), что аналогично «не­мецкой информатике».

Таким образом, здесь мы имеем варианты как наиболее уз­кого, так и наиболее широкого толкования информатики.

Любая из наук, взаимодействуя с информатикой, может по­родить свою специальную «отраслевую» информатику, которая будет обслуживать соответствующую науку, содействуя внедре­нию в нее информационных технологий и способствуя инфор­матизации общества.

Область интересов информатики включает разработку общих подходов к применению информационных технологий в естест­венно-научных и социально-гуманитарных исследованиях (в том числе — специализированного программного обеспечения); соз­дание баз и банков данных/знаний; применение информацион­ных технологий представления данных и анализа структуриро­ванных, текстовых, изобразительных и др. источников; компью­терное моделирование; использование информационных сетей {Internet и др.); развитие и применение мультимедиа и других новых направлений информатизации, а также применение инфор­мационных технологий в образовании.

В соответствии со сказанным выше, можно говорить о при­кладной информатике (связанной с использованием стандартных и разработкой специфичных информационных технологий) и теоретической информатике.

Развитие информатики сформировало устойчивую структуру профессионального сообщества, состоящего из нескольких групп (слоев), взаимодействующих, но несколько различающих­ся по своей роли:

•  первая группа — это разработчики алгоритмов, программ и

технологий;

•  вторая группа — квалифицированные пользователи информационных технологий и программного обеспечения; они осваивают реалии  стремительно меняющегося  мира ин­формационных технологий, творчески адаптируют его но­вые достижения (с учетом специфики данных источников и задач их обработки) и внедряют их в свою практику;

• третья (и, возможно, наиболее многочисленная) группа — широкий слой пользователей, пришедших к необходимо­сти применять в своей работе информационные техноло­гии, которые они используют, ориентируясь преимущест­венно на тот опыт и те образцы, которые продуцируют первые две группы.

Конечно, эта «стратификация» достаточно условна — группы могут пересекаться; специалисты из третьей группы могут пере­ходить во вторую, а из второй группы — в первую и т. д. Важно, однако, другое — эта структура должна не только обеспечивать науку и производство новыми методами и современными техно­логиями, но и давать убедительные примеры их использования при решении крупных проблем.

Сегодня предмет информатики связывают с совокупность та­ких понятий, как:

•  средства вычислительной техники;

•  программное   обеспечение   средств   вычислительной   тех­ники;

• методы взаимодействия человека с вычислительной техни­кой и программными средствами (программным обеспече­нием);

•  информационные ресурсы (ИР), в том числе средства соз­дания, хранения, поиска информации;

•  средства и технологии доступа к распределенным инфор­мационным ресурсам;

•  методы и средства взаимодействия человека с информаци­онными ресурсами на базе вычислительной техники с ис­пользованием программного обеспечения;

•  инструментальные средства и технологии, обеспечивающие жизненный цикл ИР.

Таким образом, определения понятий «информатика» и «ин­формационные технологии» должны рассматриваться во взаимо­связи с понятиями «информация», «данные», «знания».

Информатика занимается обработкой информации (хотя и представленной преимущественно в числовой и символьной форме), а не собственно вычислениями — обработкой данных, являющимися предметами программирования.

 

1.2           Соотношение понятий «информация», «данные», «знания»

 

Понятие «информация» достаточно широко используете? обычной жизни современного человека. Значение информации жизни общества стремительно растет, меняются методы работы с информацией, расширяются сферы применения информационных технологий. Динамизм информатики как науки отражается и в постоянном появлении новых определений и толкован! основного понятия информатики — информации.

 

Информация

 

Наиболее часто термин «информация» употребляется в его исходном значении (от латинского слова informatio) — это сведения, сообщения о каком-либо событии, деятельности и т. д. При этом в различных областях знаний могут вводиться разные определения этого понятия.

Информация в кибернетических системах — основа функ­ционирования самоуправляемых систем (технических, биологи­ческих, социальных), и она рассматривается как обозначение со­держания сигнала, полученного системой из окружающего мира в процессе взаимодействия системы с ним (Н. Винер).

Объединяющим  (по крайней  мере,  с философской точки зрения) определением является следующее: «Информация — это отраженное разнообразие» (А. Д. Урсул). Разнообразие и отраже­ние в развивающемся материальном мире неразрывно связаны и взаимно определяют друг друга: чем выше внутреннее разнооб­разие системы, тем более адекватно отражение ею внешнего мира. Чем выше возможности отражения (восприятия и понима­ния взаимодействия с окружающей средой), тем больше у систе­мы возможностей адаптироваться — развиваться и увеличивать свое разнообразие (принцип необходимого разнообразия).

 

Данные

 

Остановимся на понятии «данные», которое, например, в [17] вводится следующим образом." «Мы живем в материальном мире. Все, что нас окружает, и с чем мы сталкиваемся, относится либо к физическим телам, либо к физическим полям. Все объекты находятся в состоянии непрерывного движения и изме­нения, которое сопровождается обменом энергией и ее перехо­дом из одной формы в другую. Все виды энергообмена сопрово­ждаются появлением сигналов. При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних возникают определенные из­менения свойств — это явление называется регистрацией сигна­лов. Такие изменения можно наблюдать, измерять или фиксиро­вать теми или иными способами — при этом возникают и реги­стрируются новые сигналы, т. е. образуются данные».

Это определение принимает первичность и объективность существования данных, в том числе — независимость от субъек­та их использующего. Но если существование данных не зависит от того, будут ли они когда-либо использованы или нет, эффек­тивность функционирования многих процессов (имеющих кон­тур управления) зависит от данных. Например, данные, исполь­зуемые для изменения поведения процесса на основе построения прогноза (т. е. факты, характеризующие предшествующие состояния), позволят оптимизировать получение конечного ре­зультата, и будут уже выступать в роли управляющей информации. Роль и характер используемых данных в целом отражены на обобщенной   схеме  управляемого  функционального   процесса, представленной на рис. 1.1.

Система преобразования ресурса, функциональность кото­рой обусловлена проблемным контекстом (данными, представ­ляющими целевую задачу), фактически преобразует и информа­цию. Потенциально полезные данные, выделенные из общего множества в соответствии с контекстом задачи (исходная ин­формация) в результате использования порождает выходную ин­формацию — актуализированные данные, подтверждающие или отрицающие действенность выбранных исходных данных для ре­шения задачи.

 

 

 

Знания

 

Переходя к рассмотрению роли понятия «информация» в че­ловеко-машинных комплексах, используемых в когнитивных, социальных и производственных системах, необходимо более полно определить понятие «знания».

Понятие «знания» может быть определено следующим обра­зом: «Научное знание — вся совокупность сведений, являющая­ся результатом отражения материальной и нематериальной дей­ствительности в человеческом сознании» (Урсул А. Д.).

С другой стороны, утверждается, что «научно-техническая ин­формация — это задокументированное научное знание, введенное в оборот, участвующее в функционировании и развитии общест­ва» (Муранивский Т. В.). То есть, знание, являющееся достояни­ем чьего-либо сознания и не получившее «толчка» для циркулирования в обществе, не может рассматриваться как информация.

Основываясь на этом, можно констатировать условность превращения знания в информацию и информации в знание. Информация выступает как форма знания, отчужденная от его носителя (сознания субъекта), и обобществляющая его для все­общего использования: информация — это динамическая форма существования знания, обеспечивающая его распространение и действенность (применение). Получая информацию, пользова­тель превращает ее путем интеллектуального усвоения (информационно-когнитивного процесса) в свои новые личностные знания, т. е. происходит воссоздание знаний на основе инфор­мации.

Соответственно можно сказать, что на начальном этапе зна­ния — это данные, актуализированные субъектом, особенностью которых является то, что они не могут быть использованы без участия самого субъекта.

Результаты решения задач (обычно, «субъективизированного»), обобщения в виде законов, теорий, совокупностей взглядов и представлений, выступающие как истинная, проверенная информация, отчужденные от субъекта их сформировавших, обра­зуют обобществленные знания. Представленные обычно в форме документов и сообщений, они, в свою очередь, могут рассматри­ваться как объективно существующие данные.

Функциональное соотношение этих понятий иллюстрирует­ся схемой, приведенной на рис. 1.2, где когнитивный процесс рассматривается как неотъемлемая составляющая любого сози­дательного, как творческого, так и производственного процесса, предполагающего возможность прогнозирования и управления.

 

Станут ли данные информацией, зависит от того, известен ли метод преобразования (отражения) данных в новые или уже известные понятия. То есть, чтобы извлечь информацию из Данных, необходимо иметь метод получения информации, адекватный форме представления данных. Причем необходимо учи­тывать тот факт, что информация не является статичным объек­том — она динамична и существует только в момент взаимодей­ствия данных и методов. Можно сказать, что все прочее время она пребывает в «потенциальном» состоянии и представлена как данные.

Кроме того, одни и те же данные могут представлять разную информацию в зависимости от степени адекватности взаимодей­ствующих с ними методов, к которым надо отнести и условия ее извлечения (например, наличного знания субъекта).

Таким образом, в отличие от данных, которые по своей при­роде являются объективными (так как это результат регистра­ции объективно существующих сигналов, вызванных измене­ниями в материальных телах или полях), методы являются субъ­ективными в том смысле, что они создаются или выбираются и далее целенаправленно применяются для решения практически значимых задач конкретного субъекта. В основе создаваемых (искусственных) методов лежат алгоритмы (упорядоченные по­следовательности команд), составленные и подготовленные субъектами (людьми), а в основе естественных методов лежат биологические свойства субъектов. Соответственно информация возникает и существует в момент взаимодействия объективных данных и субъективных методов.

 

Свойства информации

 

Как и всякий объект, информация обладает свойствами. На свойства информации влияют как свойства данных, так и свой­ства методов, взаимодействующих с данными в ходе информа­ционного процесса. По окончании процесса обработки свойства информации переносятся на свойства новых данных, то есть свойства методов могут переходить в свойства данных.

Спектр свойств информации существенно шире того, кото­рым обладают другие, например, физические объекты. Известно высказывание Б. Шоу: «Если у тебя и меня имеется по одному яблоку, и мы ими обменялись, то у каждого из нас осталось по одному яблоку; если у тебя и меня имеется по одной идее и мы ими обменялись, то у каждого из нас будет по две идеи». Ин­формация специфична и с точки зрения старения (информация не только устаревает со временем, но и при появлении новой, отрицающей или уточняющей информации).

С другой стороны, свойства информации необходимо рас­сматривать в их органическом единстве: не только в контексте ее использования в сфере информационной деятельности, но и на других этапах работы и в других областях деятельности. С точки зрения исследования и создания эффективных методов и средств обработки информации эти атрибутивные свойства де­лятся на две группы:

• свойства,    определяющие   объективные   закономерности, связанные с информацией и преимущественно в пределах

отдельной предметной области науки, техники, производ­ства (условно эти свойства можно назвать «внутренними»);

•  свойства, определяющие закономерности движения инфор­мации в межотраслевом масштабе («внешние» свойства).

Любой процесс (событие, действие) существует не сам по себе, а непременно во взаимосвязи с другими процессами, при­чем связи эти разнообразны:

•  причина — следствие;                 

•  прошлое — настоящее — будущее;

•  укрупнение или дробление;            

•  часть — целое и т. п.

Говоря об информационной технологии как об автоматизи­рованном процессе преобразования объектов (например, пред­ставленных в машинной форме описаний реальных объектов), необходимо определить адекватный способ их идентификации. Это необходимо для их поиска — «узнавания» и выделения из множества других объектов окружающей среды.

 

Виды и коммуникационные свойства информации

 

Существуют различные деления и классификации информа­ции. Приведем наиболее известные.

Классификация по структуре и форме. Отметим, что разделе­ние информации на табличную (числовую), текстовую и графиче­скую отражает последовательность, в которой эти виды «осваи­вались» компьютерами (табл. 1.1). Первоначальные языки программирования (ЯП) были рассчитаны прежде всего на обработку числовой (Fortran, Algol), нежели символьной инфор­мации. Раньше появляются и табличные базы данных, также преимущественно рассчитанные на обработку числовых таблиц (файлов). Затем осваиваются текстовые файлы (текстовые редак­торы) и текстовые БД автоматизированные информацион­но-поисковые системы — библиографические и полнотексто­вые). Наконец, с существенным повышением быстродействия и емкости памяти компьютеров, на сцену выходят графические и Другие мультимедийные файлы (графические, аудио, видеоре­дакторы). Говорить о графических (мультимедиа) базах данных и ЛИС пока все же преждевременно.

Эта последовательность прямо противоположна той, в кото­рой данные виды информации осваивает человек. Действительно, сначала он знакомится с графическими образами (птицы, цветы и бабочки на шкафчиках для одежды в детском саду), за­тем — учится читать и писать, и только потом осваивает таблицу умножения.

 

Классификация по содержанию. В то время как классифика­ция по структуре и форме является более характерной и важной с точки зрения информационных систем и технологий, классифи­кация по содержанию более соответствует уровню информацион­ных ресурсов (табл. 1.2).

 

 

 

 

1.3      Структуризация взаимосвязи информатики с предметной областью применения   

                          

Подобная структуризация может быть осуществлена в сле­дующих взаимосвязанных аспектах:

•  уровни процессов и объектов информатики, информатиза­ции;

•  факторы или компоненты (страты, слои, подслои) инфор­мационных технологий;

• фазы или этапы развития автоматизированных информа­ционных технологий (АИТ) и систем (АИС);

•  типология пользователей машин, программ, систем

 

Уровни информационных процессов

 

Прежде всего, могут быть рассмотрены уровни, различаю­щиеся степенью связи «информатики» с «предметной областью»:

•  информационные технологии;

•  информационные системы;

•  информационные ресурсы.

В принципе, можно утверждать, что информационные тех­нологии являются менее зависимыми от структуры и специфики предметной области, чем информационные системы и/или ресурсы, однако эта связь всегда существует, если, например, определить автоматизированную информационную технологию как целенаправленное и согласованное исполь­зование:

•  технических    средств    информатизации    (аппаратурный фактор);

• программных средств и систем (программный фактор);

•  информационный  фактор   —   собственно   информация, т. е. сигналы, сообщения, массивы данных, файлы и базы данных;

• интеллектуальных усилий и человеческого труда (человече­ский, гуманитарный фактор), для решения задачи (задач) предметной области — всегда присутствует человек – пользователь, решающий задачи какой-либо предметной облас­ти с использованием инструментария информатики.

Аналогично, информационные системы  рассматри­ваются как комплексы информационных технологий, ориенти­рованных на процедуры сбора, обработки, хранения, поиска, пе­редачи и отображения информации предметной области, а  информационные  ресурсы  — комплексы соответствующих информационных систем, рассматриваемые дополнительно так­же и на социально-экономических уровнях описания и приме­нения. 

 

Этапы развития информатизации   

 

Могут быть выделены следующие этапы развития информа­тизации, связанные с вышеперечисленными компонентами (фак­торами).

Технический период («железный век», аппаратная фаза), в те­чение которого сложились основные представления о структуре универсальных вычислительных машин (ЭВМ), определилась архитектура и типы устройств. За этот период отпали АВМ (аналоговые ВМ), машины для открывания и закрывания дверей, шахматные машины и пр. специализированные контроллеры. Этот период можно ограничить 1947—1970 гг., с момента появ­ления первой ЭВМ и до окончательного утверждения современ­ных представлений о составе, принципах функционирования и структурах ЭВМ. В последующем развитие в основном шло в на­правлениях повышения экономической, технической, энергети­ческой  эффективности  путем  миниатюризации  и  повышения

быстродействия электронных и механических устройств ЭВМ. Нет оснований ожидать каких-либо революций с точки зрения появления неожиданных устройств или структур ЭВМ. Исследо­вания в направлении специализированных схем или процессо­ров постоянно идут: появляются «машины баз данных», «про­цессоры изображений», «коммуникационные процессоры» и пр., однако вряд ли они смогут в обозримом будущем вытеснить с массовых рынков ЭВМ классической структуры, а разве что бу­дут входить в их состав [14, 24, 25]. Эти машины включают цен­тральное устройство, состоящее из процессора и главной памя­ти, а также широкий спектр периферийных устройств, используемых для долговременного хранения, ввода-вывода и преобразования информации. Центральный процессор и память при всем многообразии конструкций подчиняются так называе­мым принципам фон-Неймана [24].

Программный период («бронзовый век», программная фаза) — выработалась современная классификация программных средств, их структур и взаимосвязей, сложились языки программирова­ния, разработаны компиляторы и принципы процедурной обра­ботки, операционные системы, языки управления заданиями. Ограничен 1954 — 1970 гг., а именно — появлением первого язы­ка программирования Fortran и формированием окончательных представлений о функциях операционных систем, систем программирования и прикладных программ (приложений), что наи­более ярко проявилось в появлении операционной системы UNIX и языка программирования С (Си) [9]. Можно сказать, выражаясь экстремистски, что за эти годы «все программы были написаны», осталось их только модернизировать и исправ­лять (здесь есть элемент преувеличения, однако более чем 2000-летняя история математики, физики, механики к 1970 г. на­шла свое полное отражение в библиотеках и фондах программ и алгоритмов).

Информационный период («серебряный век», информацион­ная фаза) — в центре внимания исследователей и разработчиков оказываются структуры данных, языки описания (ЯОД) и мани­пулирования (ЯМД) данными, непроцедурные подходы к построению систем обработки информации, базы данных, автома­тизированные ИПС — с 1970 г. по 1990 г. Придерживаясь выше-использованной терминологии, скажем, что за этот период «все Данные были введены в машины», и их остается только уточнять и исправлять [14].

Гуманитарный период («золотой век») — связан с резким воз­растанием круга пользователей АИТ, появлением ПЭВМ, разви­тием систем коммуникации и повышением роли интерфейсных, коммуникационных и навигационных возможностей соответст­вующих систем (с 1990 г.).

 

Конструктивный (процедурный) аспект  

                           

Перечисленные компоненты (факторы) — технические, программные средства, информация и человече­ский фактор — в значительной степени взаимозаменяемы при решении задач. Это означает, что в широких пределах неко­торый эффект может быть получен, а некоторая задача — реше­на как в рамках электронных схем, так и посредством программ или информационных ресурсов (а также естественно-интеллек­туальными усилиями человека).

Предположим, необходимо извлечь квадратный корень из некоторого числа, тогда:

•  электронное решение  — собрать нелинейный уси­литель, в котором диод или транзистор используют начальную часть вольт – амперной характеристики, которая близка к параболе;

• алгоритмический   подход  — написать программу, реализующую алгоритм Герона извлечения корня;

•  информационный подход — построить таблицу ве­личин X, Y, в которой Y=

Аналогично могут быть рассмотрены такие примеры, как пе­ремножение двух переменных, построение случайной последова­тельности чисел и т. п.

Заметим, что чисто аппаратурное решение задач положено в основу так называемых аналоговых вычислительных машин (АВМ), в настоящее время практически забытых. В 1949—1950 гг. были созданы первые АВМ, называемые инте­граторами постоянного тока: ИПТ-1—ИПТ-5. Они предназнача­лись для решения линейных дифференциальных уравнений с постоянными и переменными коэффициентами и широко при­менялись для имитационного моделирования сложных динами­ческих систем (рис. 1.3).

Здесь же надо отметить, что техническое, программное и ин­формационное обеспечение как бы образуют различные слои обработки информации, взаимодействие между которыми должна, быть сбалансировано в том смысле, что не должно быть чрез­мерно «толстых» или «тонких» слоев.                                         

 

 

Содержательный или информационный аспект

 

Здесь мы сталкиваемся с трактовкой и связью таких поня­тий, как адрес, имя, содержание1.

Электронно-аппаратурный уровень (этап) ассоциируется с понятием адреса (номера позиции) данных или устройств (эле­ментов) ЭВМ. Машинные команды оперируют в терминах адре­сов оперативной памяти, все внешние устройства ЭВМ имеют машинные номера (адреса). На начальном этапе развития сис­тем программирования существовало такое понятие, как про­граммирование в машинных адресах (или машинных кодах), при этом управление как процессами вычислений, так и пересылкой информации между оперативной и внешней памятью осуществ­ляется путем обращения к соответствующим абсолютным адре­сам памяти.

Программа при этом является просто совокупностью машин­ных слов и задается своими начальным и конечным адресами в памяти. Например, программист должен был описать процедуру выборки данных с магнитной ленты примерно следующими командами: «на лентопротяжном механизме № 4 перемотать ленту, пропустив 11 блоков, начиная с этого места записать 3 блока ин­формации с магнитной ленты в оперативную память, начиная с адреса 234 561» и т. п. Подобные манипуляции соответствуют программированию в машинных адресах.

Программный этап или уровень приводит к понятию имени данного, устройства, программы и пр. Языки программирования (системы программирования) используют символические обо­значения (имена, идентификаторы) для данных (чисел, строк, структур) и элементов программ (блоков, функций, процедур). Операционные системы (ОС) оперируют именами файлов, то­мов, устройств, реализуя управление данными, избавляют поль­зователя от работы с адресами, заменяя ее на работу с именами данных. Типичная команда ОС (например, DOS) не содержит каких-либо машинных адресов:

 

copy c:\games\comic.doc prn.

Информационный этап, или уровень, приводит к определению и использованию содержания (значения) данного. Поль­зователей информационных систем не волнует машинный адрес хранения информации или имя файла, их интересует содержа­ние. Связи адреса и содержания реализуются на уровне приклад­ных программ, именуемых СУБД (системы управления базами данных) и АИПС (автоматизированные информационно-поис­ковые системы).

В свою очередь, установление таких связей может быть осу­ществлено как программно (вычисление адреса по содержа­нию, или рандомизация, хэширование) так и информаци­онно, с помощью дополнительных файлов, указательных таб­лиц (индексов, инверсных списков и пр. — индексирование). Первый тип использовался в ранних СУБД и широкого распро­странения тогда не получил. Существенное удешевление нако­пителей информации привело к тому, что в последнее время преимущественно используется второй тип связей «содержа­ние-адрес». Попытки реализовать эти связи аппаратно (ассоциа­тивная память, Data Base Machine и пр. [14]), еще не получили широкого коммерческого распространения. В то же время дос­тигнуты определенные обнадеживающие результаты на пути комбинирования этих двух подходов — индексирования и рандомизации.

Существенно также, что в этот период появились языки про­граммирования информационных систем (в которых основное внимание уделяется описанию данных сложной структуры, а не описанию вычислений и алгоритмов).

 

Пользователи средств информатизации

 

Проследим вкратце развитие во времени человеческого фак­тора информатизации, рассмотрев динамику пользователей (ЭВМ, систем, информационных технологий), а именно:

•  программист-алгоритмизатор, оператор ЭВМ (доминируют на первой, аппаратурной, фазе информатизации);

• системный программист, прикладной программист, адми­нистратор ОС (системы, машины), оператор ЭВМ (системный оператор, SysOp), вторая фаза;

• администратор базы данных, квалифицированный конечный пользователь (EndUser), информационный посредник

(третья фаза);

• появление в массовом масштабе ПЭВМ (четвертая фаза) прерывает эту дифференциацию и начинает процесс интеграции указанных функций на уровне конечного пользова­теля, (кроме того, появляются новые профессии — например, WEB-дизайнер и пр.).

В исторической перспективе развития информатики к сере­дине 80-х гг. сложились следующие представления о видах поль­зователей вычислительных и информационных систем:

•  администратор базы данных (АБД) — лицо или группа, от­вечающая за сопровождение данных, назначение уровней доступа,    включение/исключение    пользователей, защиту/восстановление данных. Обычно АБД участвует в проек­тировании и определении структуры БД;

•  системный администратор — лицо (группа), отвечающее за установку и сопровождение операционной системы ЭВМ и приложений общего назначения;

•  оператор ЭВМ — отвечает за текущее функционирование вычислительной установки, осуществляет слежение за прохождением задач, готовностью устройств, наличием и использованием машинных ресурсов (оперативной и внеш­ней памяти, времени, расходных материалов и пр.);

•  операторы подготовки данных (ОПД) — персонал, осуще­ствляющий ввод данных с рабочих листов или документов, на основе соответствующих инструкций, в среде специаль­ных программных интерфейсов (или аппаратных средств);

•  интерактивные пользователи — лица, имеющие доступ на ввод, коррекцию, обновление, уничтожение и чтение дан­ных в рамках, как правило, ограниченной области БД;

• конечные пользователи — лица, использующие БД для по­лучения справок и решения задач.

• Отдельной строкой рассматривались разработчики, среди ко­торых принято выделять две группы:

•  системные программисты — персонал, занимающийся раз­работкой операционных систем, приложений общего на­значения,   с   использованием   машинно-ориентированных языков;

•  прикладные программисты — персонал, разрабатывающий конкретные прикладные задачи, с использованием систем программирования высокого уровня или готовых других прикладных систем.

Здесь видна достаточно стройная система, в которой выделя­ются:

•  разработчики   программных  средств   (системных   и   при­кладных);

•  системные пользователи ЭВМ (администраторы и операто­ры, ответственные за функционирование ОС и общесис­темных приложений);

•  системные пользователи ИС и БД (администраторы и опе­раторы, ответственные за функционирование информаци­онной системы);

•  конечные пользователи (интерактивные и нет).

С появлением персональных ЭВМ начинается интеграция всех данных ролей. Рядовой пользователь ПЭВМ совмещает в одном лице:

•  администратора   системы   (когда   он   редактирует  файлы config.sys или autoexec.bat или решает, какие файлы ОС или прикладной системы он будет копировать с дистрибутивного диска);

• оператора ЭВМ (запуская и останавливая программы, просматривая содержимое дисков или даже заправляя бумагу в принтер);

• администратора БД (когда он в рамках системы FoxPro создает файлы данных), оператора (когда он заполняет эти файлы);

• конечного пользователя (когда он редактирует или про­сматривает файлы данных).

Реже пользователь такой становится прикладным програм­мистом и почти никогда — системным.

 

1.4     Уровни информационных процессов

 

     Рассмотрим   подробнее  аспект  уровней   информационных процессов, описанный выше.

 

Информационные технологии      

 

 Для определения содержания и места информационных тех­нологий рассмотрим следующие определения:

•  «методология — объединенная единым подходом совокупность методов, применяемых для получения запланиро­ванного проектного результата;

• технология   —   это  представленное   в  инструктивной форме выражение знаний и опыта, позволяющее рацио­нально организовать получение проектного результата путем выполнения некоторого процесса с использованием тех или иных средств, реализующих   соответствующий метод;

•  технологический   процесс   —  последовательность действий (согласованных, в том числе с условиями выпол­нения, технологических операций, использующих соответствующие средства), направленных на создание заданного (проектного) объекта;

•  технологическая    операция    представляет   собой одно или несколько действий, направленных в рамках тех­нологии на изменение состояния объекта или его взаимо­связи с окружением.

Технологическая операция характеризуется наличием:

•  одного или нескольких входных объектов;    

•  выходного объекта — результата обработки; 

•  управления (субъекта и средств) обработкой.

Практически любой конкретный технологический процесс можно рассматривать как часть более сложного процесса и сово­купность менее сложных (в пределе — элементарных) техноло­гических процессов.

Элементарным технологическим процессом можно назвать та­кой, дальнейшая декомпозиция которого приводит к потере признаков, характерных для метода, положенного в основу дан­ной технологии. В этом смысле технологическая операция мо­жет рассматриваться как элементарный технологический про­цесс.

В каждом из перечисленных понятий явно или неявно при­сутствует понятие метод, имеющее общефилософское значение, как путь исследования или преобразования действительности, основанный на знании закономерностей развития этой действительности. Метод предполагает средства — то, с помощью чего осуществляется действие, реализующее метод, и способы — то, каким образом осуществляется действие. Обратим также внима­ние на то, что методы и средства могут использоваться в разных процессах и, следовательно, технологиях.

В рамках системного анализа сложные системы изучаются по­средством разбиения на элементы: предполагается, что сложная система есть целое, состоящее из взаимосвязанных частей, кото­рые не могут быть определены априорно, а строятся или выбира­ются в процессе декомпозиции (физической или концептуаль­ной) исходной системы. Образующиеся в результате декомпози­ции элементы обычно являются центрами некоторой активности (деятельности), и потому называются элементами деятельности. При рассмотрении сложных систем наиболее часто выделяют функциональные элементы/подсистемы (однородные группы ре­шаемых задач или технологических процессов) и организационные (обособленные, автономные и централизованно управляемые как целеустремленные элементы сложной структуры).

Декомпозиция сложной системы на технологические под­процессы приводит к понятию элемента (объект-процесс) техно­логии [32] (рис. 1.4):

 

у = Р(т, и),   g = g(y, m, u).

 

Элементарный процесс состоит из двух контуров:

• рабочего   (энергетического,   материального),   включающего рабочий вход и и рабочий выход у, функция преобразования входа в выход соответствует назначению данного элемента;

• управляющего (информационного), включающего рабочий вход т и выход g.

Первое из вышеприведенных соотношений связывает выход процесса у с управляющим воздействием и рабочим входом, а второе — отражает оценку процесса в тех или иных шкалах g (все переменные в общем случае могут быть векторами разных размерностей).

Комплексные технологические процессы очевидно могут конструироваться по меньшей мере путем соединения элементов последовательно по управляющим (Р1—Р3) или рабочим конту­рам (Р2—Р3—Р4, рис. 1.5).

 

Информационные технологии могут быть определены, как технологии, полностью или частично состоящие из элементар­ных процессов, в которых рабочий контур образуют информаци­онные потоки (массивы, данные, файлы) (табл. 1.3).

 

 

Комплексы информационных технологий представляют со­бой процессы обработки, поиска, представления данных, резуль­таты шагов которых (элементов технологии) определяются как запланированными типами обработки, выполняемой как на предшествующих/последующих шагах (рабочие контуры т—у и характер операции Р), так и фактически осуществившимися со­бытиями (информация g).

Очевидно, не все из реальных элементов технологий предпо­лагают обязательное наличие всех входов (выходов), указанных на рис. 1.4 (см., например, табл. 1.3).

Автоматизированные информационные технологии (АИТ) мо­гут представлять собой как развитие неавтоматизированных (предметных) [17] технологий (если прототипы известны и су­ществовали достаточно давно), так и новые способы и процес­сы обработки информации, ранее недоступные. АИТ являются композициями четырех взаимосвязанных и взаимозаменяемых факторов (компонент): интеллектуальных усилий и навыков пользователя; технических средств обработки данных; про­граммного обеспечения; информационных ресурсов.

Схема рис. 1.4 может быть детализирована в схему абстракт­ного технологического процесса, представленную на рис. 1.6.

Целевая обработка — это функционально-ориентиро­ванное преобразование получаемых или хранимых объектов об­работки, обеспечивающее получение проектного результата под управлением субъекта (в качестве которого, так или иначе, вы­ступает человек).

Информационные ресурсы — внешние по отноше­нию к функциональному процессу источники информации, ис­пользование которых (обычно при управлении процессом) по­зволяет обеспечить эффективность целевой обработки.

Интерфейсные средства реализуют тот или иной способ (режим) взаимодействия субъекта с компонентами функ­циональной обработки.

 

Таким образом, с точки зрения обобщенной схемы, пред­ставленной на рис. 1.6, ИТ можно подразделить на три основ­ных класса:

•  технологии собственно обработки информации (ввода, об­работки, хранения, поиска и передачи данных);

•  технологии  человеко-машинного  взаимодействия,   реали­зуемые в интерфейсах;

•  инструментальные и другие вспомогательные технологии, позволяющие эффективно создавать и развивать ИТ пред­шествующих классов.

Отметим, что такое разделение, отражающее специализированность используемых методов и средств, соответствует и «специа­лизации» пользователей соответствующих технологий, где давно сложилось разделение на «разработчиков», «конечных пользователей» и «администраторов». С точки зрения этой «специализа­ции» представляется целесообразным подразделять технологии на базовые, обеспечивающие  и   инструментальные.

Базовыми информационными технологиями (т. е. используе­мыми практически в любом процессе) являются те, которые в значительной степени определяются требованиями «архитектур­ного» уровня — принципами фон Неймана. Обработка разнородной по форме информации, представляемой разнотипными данными, предопределяет соответствующий ряд средств и техно­логий, ориентированных на форму представления информации и виды операций, как, например (табл. 1.4):

•  системы числовой обработки;

• системы и технологии обработки текстов (текстовые про­цессоры, системы распознавания текстов);

• средства обработки мультимедийной информации (напри­мер, растровой или векторной графики, звука, видео).

Обычно  эти  технологии  реализуются  в  виде  прикладных функционально-ориентированных продуктов, которые ассоции­руются с понятием «технологии конечного пользователя».

«Обеспечивающие» информационные технологии — средства, непосредственно позволяющие эффективно достигать целевого, функционально значимого результата, включает:

•  технологии и системы управления данными и, в том чис­ле — информационные системы;

•  средства и технологии распределенной обработки (сетевые технологии);

 

•  средства удаленного доступа (телекоммуникационные тех­нологии);

•  средства и технологии человеко-машинного взаимодейст­вия и интерфейсы конечного пользователя;

•  средства и технологии защиты информации.

Отметим, что перечисленные технологии являются, безус­ловно, важнейшими, но они относятся к «обеспечивающим», поскольку необходимость или необязательность их использова­ния обусловлены характером задач пользователя или средой функционирования.

Эти технологии, имеющие инженерный, «системный» харак­тер, ориентированы на администраторов.

«Инструментальные» технологии, обеспечивающие жизнен­ный цикл самих ИТ, составляют третью группу, как, например:

•  технологии проектирования и инструментальные средства разработки программного обеспечения;

•  технологии проектирования баз данных;

•  технологии реинжиниринга информационных систем.

Такая схема разделения ИТ на «базовые», «обеспечивающие» и «инструментальные» в целом не противоречит и другой клас­сификации ИТ — с точки зрения объектов и методов. Здесь можно выделить следующие «страты»:

•  процессов  обработки,   передачи   и   управления  данными (ввод, хранение, поиск, манипулирование), происходящих в основном без учета семантики и прагматики;

•  управления  информацией  —  представление,  извлечение, поиск,   преобразование   данных   (ее   представляющих)   в контексте семантики и прагматики (в том числе для субъ­екта обработки — это получение, передача и использова­ние знаний);

•  управления взаимодействием с человеком (представление информации предметной области и результатов обработки, человеко-машинный диалог). Для случая инструменталь­ных технологий (создания и использования целесообраз­ных средств решения прикладных задач) — это методы и средства связывания технологий обработки данных и тех­нологий обработки информации.

 

Информационные системы

 

Обобщенное определение информационной системы может быть построено, например, путем рассмотрения системы инфор­мационного обмена с декомпозицией ее на функциональные (ос­новная и информационная деятельность) и организационные (потребители-поставщики информации и информационные системы) элементы [33]. Информационный обмен представляет собой сложный процесс, допускающий рассмотрение в разных аспек­тах, на различных уровнях иерархии описания, в свете постанов­ки разнообразных исследовательских задач.

Взаимодействие потребителей-поставщиков информации. Эле­менты систем информационного обмена могут быть выбраны ис­ходя из следующих рассуждений. Решение всякой проблемы в об­щем случае включает следующие этапы (рис. 1.7).

1. Поиск информации (документов, сообщений). Внешняя сре­да—с точки зрения потребителя информации — является неко­торым генератором потока сообщений, представленных на языке коммуникации, не тождественном «внутреннему языку» потреби­теля информации, связанному с конкретной решаемой проблемой. На этом этапе используются услуги различных информаци­онных систем и неформальные каналы, доступные конкретному потребителю информации.

 

 

2.  Интерпретация сообщений. В связи с конкретным характе­ром решаемой задачи и профилем потребителя, имеет место уже упомянутое  различие  «языка  коммуникаций»  и  «внутреннего языка». Данный этап заключается в адаптации сообщений — из­влечении из сообщений информации, необходимой для решения поставленной задачи. Второй этап заканчивается созданием ин­формационного обеспечения (ИО) решаемой задачи. Информаци­онным обеспечением является результат первого этапа: построе­ние  совместными усилиями  потребителя  и  информационной системы некоторой совокупности сообщений, релевантных (по­тенциально полезных) для задач исследователя.

3.  Решение задачи — используя ИО, а также собственные зна­ния и опыт, и прилагая определенные усилия, потребитель (раз­работчик) создает новую информацию, составляющую решение. Эта информация зафиксирована на языке задачи и без дополнительных затрат труда не представляет ценности за пределами конкретной задачи

4.  Создание сообщений — поставщик информации осуществ­ляет интерпретацию полученного результата на «языке коммуникаций», т. е. подготавливает сообщение в стандартной форме, одной из тех, которые приняты на данном этапе развития систе­мы научных, деловых (и др. видов) коммуникаций вообще и ин­формационных систем, в частности. Это может быть письмо, проект договора, статья, выступление на конференции, цирку­лярное сообщение по электронной почте и т. д.

5. Распространение сообщений. Создатели сообщений вступа­ют в активное взаимодействие с системой коммуникации, затра­чивая определенные усилия по вводу новой информации в один (или несколько) из доступных каналов коммуникации (пересылка документа, депонирование рукописи, публикация, аудиторное выступление или сообщение и т. д.). Эффективность данного этапа определяется как степенью усилий, предпринимаемых по­ставщиком информации, так и теми возможностями, которые ему предоставляет система коммуникации.

Очевидно, что в общем случае данные этапы реализуются сложным последовательно-параллельным образом (рис. 1.7 ото­бражает обобщенную логику рассматриваемого процесса). Кро­ме того, в конкретных ситуациях процесс принятия и исполне­ния решения не обязательно включает все указанные этапы или, по крайней мере, не все они предполагают сравнимые затраты труда (времени).

Первый и пятый этапы являются этапами собственно ин­формационной деятельности (ИД), поскольку их эффективность во многом определяется свойствами совокупности коммуника­ций и информационных систем.

Третий этап — собственно основная деятельность (ОД).

Этапы второй и четвертый носят пограничный, диффузный характер и могут быть отнесены как к ИД, так и к ОД.

Приведенная линейная микроструктура (последовательность разных типов деятельности) представляет собой некоторый эле­мент деятельности (центр деятельности); в виде взаимосвязанной совокупности этих элементов может быть представлена любая, весьма сложная и разветвленная система (деятельность), функ­ционирование которой опирается на информационный обмен. Примером может являться система наука — техника — про­изводство.

Пересечение совокупности типов деятельности является орга­низационным элементом системы информационного обмена (ОЭ). Примерами ОЭ, в зависимости от уровня декомпозиции исходной системы, являются отдельные исследователи, малые группы коллективы, НИИ, отрасли, система национальной научной деятельности, другие формально и организационно структуриро­ванные элементы и объединения. Характерными признаками ор­ганизационного элемента являются компактность (территориаль­ная административная, экономическая, физическая и т. д.) и ге­терогенность (включение различных типов деятельности).

В противовес организационным могут быть выделены функциональные элементы, соответствующие определенному типу (этапу) деятельности (например, «сбор информации» или «передача информации»). В рассмотренном (рис. 1.7) примере выделяются, по меньшей мере, два функциональных элемен­та – ИД (по входу и выходу) и ОД. В системах, базирующихся на обмене информацией, целесообразно выделять два типа ор­ганизационных элементов: включающие и не включающие ОД. Элементы первого типа являются потребителями-поставщиками (конечными) информации и могут взаимодействовать как не­посредственно (реализуя информационную деятельность в собственных организационных рамках), так и через посредство элементов второго типа, которые представляют собой промежу­точных потребителей-поставщиков информации, или информа­ционные системы.

Наиболее общее представление о взаимодействии потребите­лей-поставщиков информации проиллюстрировано рис. 1.8. Уров­ни (каналы) взаимодействия могут быть разделены на три типа:

• непосредственное рабочее взаимодействие (связь 3—3) представляет собой постоянный обмен информацией в группе или коллективе, в процессе совместной деятель­ности;

•  непосредственное  документальное   взаимодействие   (связь 4—2) заключается в оформлении результата и ограничен­ном контролируемом распространении (например — пере­дача отчета или документации заказчику);

•  опосредованное   документальное   взаимодействие    (связь 5—1) состоит в опубликовании результата и его последую­щем неограниченном перемещении по каналам ИС.

Управление информационным обменом на макроуровне мо­жет быть разделено на три типа задач, соответствующих данным каналам:

•  организация работ и взаимодействия соисполнителей при выполнении работ (связи 3—3);

•  маркетинг — поиск заказчиков на результат работ, получе­ние заказов, связь с заказчиками, оформление и передача результатов,  поиск прочих возможных  потребителей ре­зультатов (связи 4—2);

•  управление документальными потоками — распростране­ние   информации   в  документальной   форме   по   каналам обобщенной ИС, решение задач повышения полноты, точ­ности, оперативности информационного обмена и обслу­живания (связи 5—1).

Обобщенными информационными системами в рассматри­ваемом случае могут являться (в зависимости от уровня рассмот­рения):

•  специалисты-аналитики или информаторы;

•  информационно-аналитические подразделения организаций;

•  информационные службы или институты информации;

•  мировые информационные системы и сети информацион­ного обмена.

   Автоматизированная информационная система (ЛИС) таким образом может быть определена как комплекс автоматизирован­ных информационных технологий, входящий в состав обобщен­ной ИС и предназначенный для информационного обслуживания — организованного непрерывного технологического процес­са подготовки и выдачи научной, управленческой и др. инфор­мации потребителям, используемой для принятия решений, в соответствии с их нуждами для поддержания эффективной деятельности.

Компоненты и структуры АИС. Рисунок 1.9 отображает струк­туру типичного совокупного технологического процесса АИС, или представление АИС как совокупности функциональных под

 

систем — сбор, ввод, обработка, хранение, поиск, распространение информации.

Очевидно (как и в ранее рассмотренных структурах), многие элементы рис. 1.9 являются альтернативными:

•  модель объекта может отсутствовать либо отождествляться с базой данных (БД), которая часто интерпретируется как информационная модель предметной  области,   структурная (для случая табличных, фактографических БД) или содер­жательная (для случая документальных БД). В экспертных системах (ЭС) в качестве модели объекта (предметной об­ласти) фигурирует база знаний (БЗ), представляющая собой процедурное развитие понятия БД (БД, по своей сущности, непроцедурный объект);

•  модель объекта и БД могут отсутствовать (а соответственно и процессы хранения и поиска данных), если система осуще­ствляет динамическое преобразование информации и фор­мирование выходных документов, без сохранения исходной,

промежуточной, результирующей информации. Если преоб­разование данных также отсутствует, то подобный объект информационной системой не является (он не выполняет информационной деятельности), а должен быть отнесен к другим классам систем (например, канал передачи инфор­мации и т. п.);

•  процессы ввода и сбора данных являются необязательными поскольку вся необходимая и достаточная для функциони­рования АИС информация может уже находиться в БД у составе модели, и т. д.

 

Основные типы АИС

 

К наиболее распространенным и перспективным типам от­носятся (табл. 1.5):

•  фактографические АИС;

•  документальные;

•  интеллектуальные (экспертные);

•  гипертекстовые.

Это определяется следующими факторами [14]:

•  системы появлялись и развивались именно в данной исто­рической последовательности;

•  более ранние типы систем (фактографические, докумен­тальные) являются, как правило, платформой и средой для реализации более поздних (экспертные, гипертекстовые);

•  перечисленные  типы  характеризуют  следующие  отличи­тельные черты:

—  распространенность (в статистике мировых информаци­онных ресурсов документальные и фактографические БД занимают 1- и 2-е места);

—  перспективность  (интеллектуальные  системы  успешно осваивают новые области применения);

—  гипертекстовые системы являются основой мировой ин­формационной сети WWW (Word Wide Web) — наиболее популярной составляющей Internet.

При этом хотелось бы отметить, что в традиционном понима­нии выражение «информационная система» (особенно «автома­тизированная информационная система» или «автоматизирован­ная информационно-поисковая система — АИ ПС») обычно ассоциируется  с документальными  системами  (базами  данных);

 

термин же «база данных», как правило, ассоциируется с факто­графическими, управленческими системами, задачами типа АСУ. Хотя, конечно же, и те и другие типы систем являются информа­ционными и обычно строятся на основе концепции баз данных, т. е. физически включают базы данных в свой состав.

В этой традиционной интерпретации находит свое отраже­ние то обстоятельство, что в фактографических системах модель предметной области заключена в структуре БД, и потому основ­ное внимание сосредоточивается на проблеме проектирования БД, в документальных же системах моделью является наполнение, содержание БД, в том числе — словарей, тезаурусов и т. д., по­этому основное внимание уделяется языковым, семантическим проблемам. (Эти и другие различия указанных типов систем описываются в табл. 1.5.)

 

Информационные ресурсы

 

Кругооборот информационного ресурса, как и вся­кого иного продукта человеческой деятельности, подчиняется естественному циклу: создание — распространение — потребле­ние. Несмотря на то, что информация физически не разрушает­ся при потреблении и не исчезает (в отличие от материальных товаров и ресурсов), при рассмотрении процессов в длительной перспективе становится очевидным, что информационный ре­сурс не избегает участи всего сущего и, переходя в новые формы знания, практически бесследно в них растворяется (кому сейчас интересны тексты библиотек программ на Алголе, бывшие бест­селлерами всего 40 лет назад !?).

Традиционный цикл информационного обмена, существовав­ший в течение столетий, представлен на рис 1.10, а и заключается в последовательности процессов концентрации—рассеяния сово­купных (составных) информационных потоков (в данном случае образуемых печатными изданиями первичных документов). Ос­новной поток здесь идет по цепочке автор — издательство — биб­лиотека — читатель, однако существуют и обходные пути: ав­тор — читатель; издательство — читатель (подписка), которые также подчиняются принципу концентрации—рассеяния.

Переход в начале 70-х гг. информационных служб на дублирование в машиночитаемой форме сначала вторичных (рефера­тивные журналы, каталоги, справочные издания), а затем и первичных (полнотекстовых) документов, не нарушая в принципе общей структуры (последовательно-параллельное сосуществова­ние процессов концентрации—рассеяния), вносит определенное Разнообразие (рис 1.10, б).

 

Поставщиками содержания теперь являются любые из участ­ников процесса рис 1.10, а: автор (обычно корпоративный автор — организация или фирма, выполнившая работу), издательство или библиотека. Издание баз данных и онлайновое обслуживание также никому не возбраняется. Например, одна из крупнейших информационных систем по естественным наукам — INSPEC — развилась из библиотечной службы вуза (IEE — Institution of Electrical Engineers, Великобритания). Информаци­онные сети, представляющие собой коммуникационную среду для конечного пользователя, часто входят в состав издательств или распространителей БД, образуя интегральные распределен­ные информационные службы. Таким образом, электронная ин­фраструктура образует относительно самостоятельный слой (рис. 1.10, г), не являясь зеркальным подобием традиционных коммуникаций.

Появление в конце 80-х — начале 90-х гг. нового фактора — Internet (рис. 1.10, в) с его информационными ресурсами/серви­сами (FTP, Gopher, Usenet, WWW) — дополняет общую картину.

Удешевление и повсеместное распространение коммуника­ционного оборудования, услуг связи (с повышением их произво­дительности), а также высокая степень стандартизации форма­тов, протоколов передачи данных и программных средств — все это привело к интеграции информационных сетей разной физи­ческой организации и пропускной способности в однородную среду, в которой взаимодействуют все агенты, обозначенные на рис 1.10, а, б и «прозрачность» которой во всех направлениях со временем быстро возрастает.

Таким образом, в настоящее время наблюдается 3-слойная инфраструктура информационных ресурсов (рис 1.10, г), в ко­торой:

•  каждый последующий уровень инкапсулирует (поглощает) предшествующий  в качестве  потребителя-источника  информации и добавляет новых участников коммуникации;

•  характер  коммуникации  варьируется  от структурированной, но замедленной  (уровень   1), до  «бурного  потока» (уровень 3);

•  со временем происходит постепенный переход основной активности от нижних слоев к верхним.

В табл. 1.6 приведены основные классы информационных ресурсов.

В последующих главах настоящего пособия будут рассмот­рены:

  •  технологии  конечного пользователя  (обработка докумен­тов, мультимедиа информации, кросс-технологии), доступ к информационным ресурсам;

 

 

• технологии разработчиков и администраторов информаци­онных ресурсов и систем (организация доступа к локаль­ным и распределенным информационным ресурсам, информационный поиск, защита информации).

 

Контрольные вопросы

1.  Охарактеризуйте   соотношение   понятий   «информация», «данные», «знания».

2.  Дайте определение понятия «информация».

3.  Охарактеризуйте прагматические свойства информации.

4.  Перечислите атрибутивные свойства информации.

5.  Назовите и охарактеризуйте формы концентрации информации.

6.  Что представляют собой факторы информатизации?

7.  Какие периоды развития информатизации могут быть выделены?

8.  Что такое уровни информационных процессов?

9.  Дайте определение технологии и информационной технологии.

10.  Что такое элемент технологии? Приведите примеры.

11.  Перечислите основные классы информационных технологий.

12.  Что такое обобщенная система информационного обмена?

13.  Назовите уровни взаимодействия потребителей-поставщиков/Информации.

14.  Какова структура технологического процесса АИС?

15.  Назовите основные классы АИС.

16.  Перечислите основные классы баз данных.

17.  Что такое информационные ресурсы? Приведите? примеры.

18.  Дайте классификацию информационных ресурсов.

 

 

Глава 2

ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ ДОКУМЕНТОВ

 

Технологии работы с документами на компьютерах весьма популярны и часто отождествляются пользователями с инфор­мационными технологиями вообще. Преподавание информационных технологий в учебных заведениях (средних, да и высших) зачастую исчерпывается обучением навыкам работы с текстовыми редакторами (наподобие MS Word) и табличными процессорами (MS Excel и др.).

Ни в коей мере не умаляя важности и необходимости вла­дения данным инструментарием и уделяя ему соответствующее место в рамках данной главы, авторы попытались основное внимание сосредоточить на вопросах описания и обработки структур документов, охватываемых понятием модель доку­мента. В то время как понятие модели данных (концепции, связанной со структурой предметной области БД, включающей как физический, так и логический уровни, — см. да­лее, гл. 5 или подробнее [8]) является достаточно распростра­ненным и популярным, модель документа является во многом «вещью в себе».

 

2.1. Текстовая информация. Модель документа

 

Известно, что существуют различные типы текстовых файлов (плоские, размеченные, ASCII и пр.). Соответственно, для ввода, работки, представления информации в таких файлах требуются различные программные возможности. Для работы с текстами на компьютере используются программные средства, называемые текстовыми редакторами, или текстовыми

процессорами.

 

Разновидности текстовых форматов

 

Существует большое количество разнообразных текстовых редакторов, различающихся по своим возможностям, — от очень простых учебных до мощных, многофункциональных программных средств, называемых издательскими системами, которые используются для подготовки к печати книг, журналов и газет. Эти программы позволяют работать с различными ти­пами и форматами текстовых файлов, по необходимости преоб­разуя их друг в друга.

Например, в текстовом формате (плоский текст — .ТХТ) ра­ботают редактор Notepad, встроенные редакторы оболочек Norton Commander и Far Manager (рис. 2.1), в то время как Word (а также WordPad) позволяют работать с размеченными тексто­выми файлами в коммуникативном (тип файла .RTF — rich text format, или «обогащенный формат текста»), внутреннем (.DOC),

 

И текстовом ( TXT) форматах (рис. 2.2, 2.3). Распространен также редактор документов Adobe Arobat (рис. 2.4), использующий коммуникативный формат .PDF (portable document format). Ниже бо­лее подробно рассмотрены форматы разметки текстов HTML (см- рис 2.6, 2.7).

 

 

 

Необходимо отметить, что наиболее развитые редакторы по­зволяют обрабатывать не просто тексты, а документы (тексты, содержащие встроенные или внедренные объекты или файлы других типов — табличные, графические, мультимедиа и пр.).

 

Типы файлов для размещения документов

 

Перечислим наиболее типичные файлы данных:

•  текстовые файлы — обобщенное название для простых и размеченных текстов, ASCII-файлов и других наборов дан­ных символьной информации, которые интерпретируются и обрабатываются текстовыми редакторами, процессорами, анализаторами (Lexicon, Word, TEC, анализаторы SGML, HTML);

•  текст без разметки (планарный) — файл, содержащий толь­ко отображаемые (воспроизводимые на всех печатающих устройствах и терминалах) символы кода ASCII, а также простейшие управляющие символы: cr — возврат каретки; lf — перевод строки; tab — символ табуляции, иногда LF — новая страница (табл. 2.1);

•  текст с разметкой — планарный файл, содержащий бинарную (см. табл. 2.1, колонки 1, 2) и символьную (остальные колонки) разметку, управляющую отображением информа­ции (программно и/или аппаратно);

• ASCII-файл — содержит только отображаемые коды левой части кодовой таблицы ASCII (латиница и служебные сим­волы), обычно применяется для хранения документов с символьной разметкой (RTF, SGML, HTML).

 

Форматы полнотекстовых документов. Модель документа

 

Понятие модель документа охватывает аспекты создания, преобразования, хранения, поиска, передачи и отображения до­кументов. Принято рассматривать структуру документа в двух аспектах: логическом (содержание) и физическом (макет).

Логическая структура определяет составные компоненты и их соотношения в понятиях, отвечающих взгляду на документы как смысловые структуры. Например, к основным смысловым компонентам относятся: авторские данные (имя автора, место работы), аннотация, оглавление, главы, разделы, параграфы, рисунки, сноски. На рис. 2.5 приведен пример документа «По­яснительная записка к дипломному проекту (работе)». Здесь выделены такие базовые понятия структуры документа, как обязательность/необязательность элемента, уникальность или повторяемость, вхождение нижестоя­щих элементов в вышестоящие по принципу И (оба типа данных должны или могут входить в элемент) либо ИЛИ (толь­ко какой-либо один из типов данных может или должен вхо­дить в элемент).

Макетная структура содержит описание документа в терми­нах физических единиц — страниц, полос, колонок, колонтиту­лов, рамок для рисунков, шрифтов, стилей и пр.

Подходы к моделированию документов опираются на два стандарта — ISO 8613 (ODA — Office Document Architecture — архитектура управленческой документации и ISO 8879 (SCM – Standard Generalized Markup Language — стандартный обобщенный язык разметки).

 

 

Документ в ODA представлен в виде профиля и собствен­но документа, организованных в форме древовидной структу­ры. Профиль содержит информацию о документе в целом и его прохождении; формальные признаки — дата составления, вид, регистрационный номер и т. д.

Собственно документ содержит текст и сведения о его струк­туре и стиле, а именно:

•  структуру документа — заглавие, параграфы, оглавление и т. п. (логическая структура), а также абзацы, расположе­ние текста, шрифты (физическая структура);            

•  архитектуру содержания — набор графических элементов, выделение определенных слов, строк и т. п.;                   

•  коммуникативный формат — способы кодирования объектов, признаков и содержания документов.        

               

2 2. Языки разметки документов

 

В системах обработки текстов в документ включается дополнительная информация, называемая разметкой и выполняю­щая следующие функции:

•  выделение логических элементов данного документа;

•  задание функций обработки выделенных элементов.

В обычных текстовых процессорах существуют встроенные команды включения/выключения шрифтов и др., аналогичные командам управления размещением информации на экране или при печати (так называемые Escape-последовательности). Такой подход называется командной или процедурной размет­кой (табл. 2.1).

Альтернативный способ разметки заключается в выделении части текста без указания способа обработки выделения. Затем другие команды назначают фрагментам способ обработки. Такая разметка называется описательной (дескриптивной). Она вклю­чает метки (tags, таги) начала и окончания элемента текста и указывает, как интерпретировать данный фрагмент.

Изменяя набор процедур, соответствующий описательной разметке, можно изменить внешнее представление одного и того же документа. Развитие идей описательной разметки привело к определению разметки как формального языка. Это позволяет проверить правильность разметки и минимизировать ее объем за счет подстановки умолчаний.

Основным достоинством описательной разметки является ее гибкость, поскольку фрагменты текста отмечены как «чем они являются» (а не «как они должны быть отображены»), причем в будущем может быть написано программное обеспечение для та­кой обработки этих фрагментов, которая даже не предусматри­валась разработчиками языков. Например, гиперссылки HTML, первоначально предназначенные для навигации пользователями по совокупности связей в сети, в дальнейшем стали использо­ваться также механизмами поиска и индексирования в сети, для оценки популярности ресурсов и т. д.

Описательная разметка также облегчает задачу переформати­рования документа при необходимости, поскольку описание формата не связано с содержанием. Например, курсив может ис­пользоваться либо для выделения текста, либо отметки иностранных (или жаргонных) слов, либо для других целей.

 

Однако если слова просто выделены (дескриптивно или процедурно) как курсив в этой двусмысленности нельзя полностью разобраться. Если же эти два случая были по-разному размечены в самом начале, каждый может быть переформатирован независимо от дру­гих. Родовидовая (generic markup) разметка — другое наименова­ние для описательной разметки.

Практически элементы различных классов разметок обычно сосуществуют в любой конкретной системе. Например, HTML содержит как элементы разметки, которые являются процедурны­ми ( b для полужирного шрифта), так и другие, которые являются описательными («blockquote», или «href», — признак). HTML также включает элемент pre, который ограничивает область тек­ста, которая будет расположена точно так, как напечатано.

Самые современные системы описательной разметки рас­сматривают документы как иерархические структуры (деревья), а также обеспечивают некоторые средства для встроенных пере­крестных ссылок. Поэтому такие документы могут трактоваться и обрабатываться как базы данных, структура которых доста­точно хорошо определена (однако, поскольку они не имеют та­ких строгих схем, как реляционные базы данных, их обычно на­зывают «слабоструктурированными базами данных»).

С наступлением III тысячелетия возник интерес к докумен­там неиерархических структур. Например, древняя и религиозная литература обычно имеет риторическую структуру или структуру прозы (рассказ, раздел, параграф и т. д.), а также включает спра­вочную информацию (книги, главы, строфы, строки). Так как границы этих модулей часто пересекаются, они не могут быть полностью закодированы с использованием только системы раз­метки с древовидной структурой. Среди систем моделирования Документов, которые поддерживают такие структуры, — MECS, TEI Guidelines, LMNL, и CLIX.

Термин «разметка» происходит от традиционной практики разметки рукописей перед публикацией (т. е. добавления симво­лических команд на полях и между строк в бумажной рукописи), течение многих столетий это делали работники издательства (редакторы и корректоры) которые отмечали, каким шрифтом, стилем и кеглем должны быть набраны фрагменты текста, а затем передавали рукопись наборщикам, которые вручную осуществляли набор текста с учетом символов разметки.

В настоящее время существует множество языков разметки (табл. 2.2), среди наиболее   широко известных   —   DocBook,

 

 

MathML, SVG, Open eBook, XBRL и др. В основном они пред­назначены для представления различных текстовых документов но специализированные языки могут использоваться во многих других областях. Безусловно, наиболее хорошо известен язык разметки HTML (язык разметки гипертекста), одна из основ WWW (Всемирной паутины).

Рассмотрим некоторые из систем разметки.

 

RUNOFF

 

RUNOFF была первой системой форматирования текстов, которая получила значительную известность. Она была разрабо­тана в 1964 г. для операционной системы CTSS Джеромом X. Салтзером (Jerome H. Saltzer) с использования ассемблера MAD.

Продукт фактически состоял из пары программ:

•  TYPSET, который был в основном редактором докумен­тов;

•  RUNOFF — процессор вывода.

RUNOFF осуществлял поддержку разбиения на страницы и размещения заголовков, а также выравнивания текста. RUNOFF — прямой предшественник программы форматирова­ния документов в ОС Multics, которая в свою очередь была предком программ форматирования для ОС Unix (roff и nroff), и их потомков. Он был также предком FORMAT для OS/360 IBM, и конечно косвенно для всех последующих программ и систем обработки текстов. Название, как предполагается, исходило из фразы, популярной в то время — I'll run off a copy.

 

ТеХ

 

ТеХ — аббревиатура от τεχνη (TEXNH — techne), греческий термин для «искусства, ремесла, умения», источник для слова «технический». По английски произносится «тек» (как в слове technology).

ТеХ — наборная система, созданная Дональдом Нутом (Donald Knuth). Вместе с языком METAFONT для описания шрифта и Computer Modern typeface (Компьютерного Современ­ного шрифта) он был спроектирован для двух основных целей — во-первых, представить каждому пользователю возможность создавать высококачественные книги в пределах разумных трудозатрат во-вторых, чтобы такая система давала идентичные результаты на любых компьютерах как в настоящее время, так и в будущем.  ТеХ — бесплатное программное обеспечение, популярное в академическом сообществе, особенно среди математиков, физиков информатиков, экономистов, и в технических сообществах. Оно в значительной степени конкурирует с другим популярным форматизатором ТеХ — Unix troff, и во многих инсталляциях Unix они используются совместно.

Признано, что ТеХ является наилучшим путем создания и распечатки сложных математических формул, но теперь оно так­же используется для многих других наборных задач, особенно в форме LaTeX и других программных средств форматирования.

Команды ТеХ обычно начинаются с обратной косой черты и группируются в блоки изогнутыми фигурными скобками. Од­нако почти все синтаксические свойства ТеХ могут быть изме­нены при исполнении программы, что затрудняет обработку входа ТеХ другими программами. ТеХ — язык на основе мак­росов и лексем и многие команды, включая наиболее часто оп­ределяемые пользователем, расширяются при исполнении, пока не останутся только нерасширяемые лексемы, которые и вы­полняются.

Базовый вариант ТеХ включает приблизительно 300 команд, названных примитивами. Однако эти команды низкого уровня редко используются непосредственно пользователями, большин­ство функциональных возможностей обеспечивается файлами формата (копии памяти ТеХ после того, как были загружены большие наборы макрокоманд). Первоначальный формат Нута (по умолчанию), который добавляет приблизительно 600 ко­манд, называется Plain ТеХ. Более широко используемым фор­матом является LaTeX, первоначально разработанный Лесли  Лампортом, который включает стили документа для книг, пи­сем, слайдов и т. д, а также добавляет поддержку ссылок и авто­матической нумерации формул и разделов.

Другой широко используемый формат — AMS-TeX, разрабо­тан Американским математическим обществом (American Mathe­matical Society) и предусматривает дополнительно много дружественных команд, которые могут быть изменены издательствами, чтобы обеспечить их фирменный стиль. Большинство особенностей AMS-TeX может применяться в LaTeX при использовании AMS «packages» (что именуется как AMS-LaTeX).

Чтобы написать программу печати строки «Programming» в  Plain TeX, необходимо создать файл myfile.tex со следующим содержанием:

 

Programming

\bye % end of the file; not shown in the final output.

 

По умолчанию все, что следует за знаком процента на стро­ке, — комментарий, игнорируемый интерпретатором ТеХ. Если выполнить ТеХ на этом файле (например, набирая tex myfile.tex в режиме командной строки), то будет создан вы­ходной файл с именем myfile.dvi, который представляет со­держимое страницы в независимом от устройств формате (Device Independent Format — DVI). Результаты могут или быть напечатаны непосредственно из средства просмотра интерактив­ной цифровой видеосистемы или преобразованы в более общий формат, типа PostScript, используя программу dvips. Такие ва­рианты ТеХ, как PDFTeX, непосредственно производят файлы формата PDF.

Рассмотрим форматирование математической формулы. На­пример, чтобы написать известное выражение для корня квад­ратного уравнения, можно ввести:

The quadratic formula is $-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac} \over 2a$ \bye                                                                                                                      

 

Это приведет к выводу следующего текста:              

 

Несколько систем обработки документов основаны на ТеХ, особенно jadeTeX, который использует ТеХ как внутренний для того, чтобы печатать с выхода James Clark's DSSSL Engine, и Texinfo, обработчик документации системы GNU. ТеХ был офи­циальным наборным пакетом для операционной системы GNU с 1984 г.

Известны многочисленные расширения и сопутствующие программы для ТеХ, среди них BibTeX для библиографий (рас­пространяется совместно с LaTeX), PDFTeX, который обходит формат DVI и осуществляет прямой вывод в Adobe Systems' Portable Document Format (pdf), и Omega, которая позволяет ТеХ использовать набор символов Unicode. Большинство расшире­ний ТеХ может быть получено бесплатно во Всесторонней Сети Архивов ТеХ (Comprehensive  ТеХ Archive  Network  —  CTAN). ТеXmacs — редактор научной литературы на основе ТеХ, поддерживает режим полного соответствия (WYSIWYG) и предназначен чтобы быть совместимым с ТеХ и Emacs.

Во многих технических областях, таких как прикладная ин­форматика, математика и физика, ТеХ стал фактическим стан­дартом. Много тысяч книг были изданы, используя ТеХ, такими издательствами, как Addison-Wesley, Cambridge University Press, Elsevier, Oxford University Press or Springer. Многочисленные жур­налы в этих областях произведены с использованием ТеХ ил LaTeX, причем авторам разрешено представлять рукописи в фор­мате ТеХ.

Начиная с версии 3 ТеХ использовал специфическую систему нумерации версий, где обновления обозначались с помощью до­полнительной цифры к десятичному числу так, чтобы номер вер­сии асимптотически приближался к л. Это — отражение того факта, что ТеХ является очень устойчивым и ожидаются только незначительные обновления. Текущая версия ТеХ — 3.141592; это было последнее обновление в декабре 2002.

 

PostScript

 

PostScript (PS) — язык программирования, реализующий функцию описания страниц, использующийся в электронных изданиях и настольных издательских системах.

Концепция языка PostScript была создана в 1976 г., когда Джон Вонок (John Warnock), работая в фирме Evans и Sutherland, известной компании компьютерной графики, разрабатывал ин­терпретатор для большой трехмерной графической базы данных по нью-йоркской гавани. Вонок задумывал язык систем проекти­рования для обработки графической информации.

Ранние принтеры были устроены так, чтобы печатать символы текста, обычно поступающего на вход в коде ASCII. Было множество технологий для этой цели, но наиболее распространенным было то, что печатаемые символы были «намертво» проштампованы на клавиши пишущей машинки, отлиты в металле для линотипов или нанесены на негативы фотонаборных устройств и поэтому их было физически трудно изменить.

Это изменилось до некоторой степени с распространением матричных печатающих устройств. Символы на этих системах могли быть «нарисованы» как совокупность точек, соответст­вующих определенным таблицам шрифтов в принтере. По мере усовершенствования матричные печатающие устройства стали включать несколько встроенных шрифтов, из которых пользова­тель мог выбирать, а некоторые модели давали пользователям возможность передать (загрузить) их собственные заказные шрифты в принтер.

Матричные печатающие устройства также дали возможность печатать растровую графику. Графические символы интерпрети­ровались компьютером и посылались как ряд точек на принтер, используя «escape-последовательности» (см. табл. 2.1). Эти язы­ки управления менялись от принтера к принтеру, требуя разра­ботки многочисленных драйверов.

Векторный вывод графических символов возлагался на другие устройства — плоттеры (графопостроители). Они также могли ис­пользовать общий командный язык — HPGL, но имели ограни­ченное использование для чего-нибудь другого, кроме вывода векторной графики. Кроме того, они были дорогими и медленны­ми, и таким образом не имели широкого распространения.

PostScript порвал с этой традицией, комбинируя лучшие осо­бенности как принтеров, так и плоттеров. Как и плоттеры, PostScript предложил высококачественную штриховую графику и единый язык управления, который мог использоваться на прин­терах любых марок. Как матричные печатающие устройства, PostScript предложил простые способы генерировать страницы текста и растровой графики. Но, в отличие от обоих, PostScript мог располагать все эти данные на единой странице, что предла­гало гораздо больше гибкости, чем любой принтер или плоттер. PostScript выходил за пределы типичного языка управления принтером и был полным языком программирования. Многие прикладные программы могут преобразовать документ в про­грамму PostScript, выполнение которой приведет к формирова­нию образа оригинала документа. Эту программу затем можно передать на интерпретатор принтера, который осуществит пе­чать документа, или в другое приложение, которое отобразит до­кумент на экране. Так как документ-программа не требует изме­нений в зависимости от адресата, он называется независи­мым от устройства (device-independent).

PostScript примечателен тем, что может осуществлять расте­ризацию образа в процессе обработки данных («на лету»), по­скольку все, даже текст, определено в терминах прямых линий и кубических кривых Безье (cubic Bezier curves, ранее использовавшихся только в САПР — системах автоматизированного проектирования), что позволяет осуществлять произвольное масштабирование,  вращение  изображения  и другие  преобразования. В процессе работы интерпретатор программы PostScript преобра­зует эти команды в точки изображения, формируя вывод. По­этому интерпретаторы PostScript также иногда называют про­цессорами растровых изображений (PostScript Raster Image Processors, или RIP).

Почти столь же сложны, как сам Postscript, были его методы обработки шрифтов. Система генерации шрифтов использовала графические примитивы Postscript, чтобы вычерчивать символы в режиме векторной графики, которая затем могла быть переда­на на устройство с любой разрешающей способностью. При этом возникало множество типографских проблем, которые сле­довало бы решить.

В 1980-е гг. Adobe получал большую часть своего дохода за счет лицензионных выплат от реализации PostScript для принте­ров, известных как процессоры растровых изображений (raster image processor — RIP). Поскольку в середине 1980-х стало дос­тупным множество новых платформ на основе RISC-процессо­ров, возникло мнение, что поддержка новых машин средствами Adobe явно недостаточна.

Это   и    проблемы    стоимости    приводили    к   реализации PostScript третьими сторонами, что стало обычным, особенно в дешевых принтерах (где лицензионная плата была точкой пре­ткновения), а также в высокопроизводительном типографском наборном оборудовании (где требования скорости вызывали не­обходимость поддержки новых платформам быстрее, чем Adobe могла бы это обеспечить). В какой-то момент Microsoft и Apple объединились, чтобы попытаться преодолеть монополию лазер­ных принтеров Adobe. Microsoft лицензировала Apple, приобре­тенный ею совместимый с Postscript интерпретатор —Truelmage, а Apple лицензировала  Microsoft  новый  формат  шрифтов  — TrueType. Apple достигла соглашения с Adobe и лицензировала подлинный  PostScript для своих принтеров,  но TrueType стал стандартной технологией контурного шрифта как для Windows, так и для Macintosh.

Много распространенных и недорогих лазерных принтеров не поддерживают PostScript, а используют драйверы, которые просто растеризуют исходные форматы графических символов вместо того, чтобы сначала преобразовать их в PostScript. Когда поддерж­ка PostScript необходима для такого принтера, может использо­ваться бесплатный PostScript-совместимый интерпретатор, име­нуемый Ghostscript. Ghostscript печатает документы PostScript на «нe-PostScriptoвских» принтерах, используя мощности ЦП ком­пьютера для растеризации и передавая на принтер результат как большой точечный рисунок (single large bitmap). Ghostscript может также использоваться для предварительного просмотра докумен­тов PostScript на компьютерном мониторе и преобразовать стра­ницы PostScript в растровую графику (файлы типов tiff и рng) и векторные форматы (например, pdf).

PostScript является полным язык программирования (в смыс­ле Тьюринга). Как правило, PostScript-программы создаются не программистами, а другими программами. Конечно, есть возмож­ность создать графические образы или выполнить какие-либо вы­числения, кодируя вручную на ЯП PostScript. PostScript — интер­претируемый язык на основе стека (стековый язык), подобный Forth, использующий структуры данных, аналогичные встречаю­щимся в Лиспе (Lisp) и пр. Большинство операторов (в дру­гих языках используется термин функция) принимает значения параметров из стека и помещает результат выполнения в стек.

Синтаксис языка опирается на обратную польскую запись (reverse Polish notation — RPN), которая делает круглые скобки ненужными, но при которой чтение программы требует некоторых навыков, поскольку требуется помнить содержание стека. Рассмотрим ряд примеров.

С помощью оператора в RPN

 

3  4   add  5  1   sub  mul

 

будет вычислен такой результат: (3 + 4) х (5 - 1).

Чтобы производить графические образы, PostScript использу­ет обычную декартову систему координат, например оператор

 

100 200 moveto 300 400 lineto stroke

 

перемещает «курсор» в точку с координатами (100, 200), а затем чертит прямую линию к точке (300, 400).

 

50 70 moveto 100 200 50 80 100 100 curveto stroke

 

создает кубическую Кривую Безье между точками (50, 70) и (100, 100), проходящую через контрольные точки (100, 200) и (50, 80).

 

250 250 moveto (Programming Languages) show

 

поместит начало текста «Programming Languages» в точку с координатами (250, 250). Шрифт, которым будет набран текст, может быть   предварительно   задан   (например,   командной   строкой

/Courier  findfont 12 scalefont setfont).

 

Portable Document Format (PDF)

 

Переносимый формат документов — PDF — формат файла, созданный Adobe Systems в 1993 г. для использования в настоль­ных издательских системах. Формат PDF позволяет представлять двумерные документы в форме, независимой от разрешающей способности устройств печати (или дисплеев). Каждый файл формата PDF содержит полное описание двумерного документа (с появлением Acrobat 3D — трехмерных документов), который включает текст, шрифты, изображения и двумерную векторную графику, которые образуют документ.

Когда формат PDF впервые появился в начале 1990-х гг., он не сразу завоевал популярность. В частности, ранние версии формата PDF не имели поддержки механизмов внешних гипер­ссылок, что ограничивало его применимость в Internet. Кроме того, существовали конкурирующие форматы, например, Envoy, Common Ground Digital Paper и даже собственный формат Adobe — PostScript (.ps). В дальнейшем Adobe начала бесплатно распространять программу чтения Acrobat Reader (сейчас — Adobe Reader) и продолжала поддерживать формат PDF в его медленном многолетнем «пути наверх». PDF в конечном счете стал фактическим стандартом для печатных документов.

Формат файла формата PDF подвергся нескольким измене­ниям с выпуском новых версий Adobe Acrobat. Известно восемь версий формата PDF - 1.0 (1993 г.), 1.1 (1994 г.), 1.2 (1996 г.), 1.3 (1999 г.), 1.4 (2001 г.), 1.5 (2003 г.), 1.6 (2005 г.) и 1.7 (2006 г. ) которые соответствуют выпускам Adobe Acrobat от 1.0 до 8.0

Формат PDF использует следующие технологии:

•  подмножество языка программирования и описания стра­ниц PostScript, чтобы генерировать размещение и графику;

• систему встраивания и замены шрифтов для обеспечения перемести мости документов;

• структурированную систему хранения, позволяющую свя­зывать эти элементы в отдельный файл, с использованием сжатия данных при необходимости.

 

Язык SGML

 

SGML разработан на базе программного продукта DCF GML фирмы IBM и представляет собой метод создания структу­рированных документов, а также языков для их разметки.

В языке SGML каждый документ имеет три части:

•  декларации   (объявления, определения) языка SGML, привязывающие к определенным значениям параметры об­работки, а также имена синтаксиса;

•  пролог, состоящий из деклараций о типе документа. Они определяют типы элементов, взаимосвязи между элемента­ми и их атрибуты, а также условные обозначения, которые могут быть задействованы при разметке;

•  данные, которые состоят из разметки документа и собст­венно информации.

Основные типы конструкций языка — описания:

•  элементов <!element. . .>;

•  объектов <!entity. . .>;

•  атрибутов <!attribute list...>,

образующих структуру документа (документов), при этом эле­мент — основная компонента документа; объект — группа, род элементов; атрибут — характеристика элемента. Все «квадратики», приведенные на рис. 2.5, являются элементами. Запишем одну из возможных конструкций, соответствующую выделенной на рис. 2.5 цепочке элементов (подраздел — параграф — текст...):

 

<! element subdiv  (par*) >                                  — подраздел состоит из параграфов (повторяющихся);

<!Element par (text | table? | pict?)>       — параграф — из текста или таб­лицы/ рисунка (необязательны):

 

< ! ELEMENT   PICT (IMAGE   &   CAPT) >                         — рисунок – из изображения и подписи.

 

Декларации и пролог на языке SGML задают структуру доку­мента и, будучи отделены от размеченного текста, образуют описание типа документа (DTD — Document Type Definition). На сегодня известно более 5000 DTD, соответствующих различным национальным и международным стандартам, из которых наиболее важен HTML.

 

HTML  — язык разметки гипертекста

 

HTML — Hypertext Markup language формулируется в терми­нах языка SGML. Например, документ как целое в DTD задает­ся декларацией:

 

<! ELEMENT HTML ((HEAD | BODY | %oldstyle)*,

 PLAINTEXT?)>.

 

HTML ориентирован на решение нескольких важных задач, в которых участвуют его различные конструкции и элементы:

•  описание   структуры   документа   ( head, body, HI—Н6, шрифты, списки и пр.);

•  адресация ресурсов (base, link, href и  пр.);

•  создание гипертекстовых ссылок и управление навигацией в БД локальных и WWW Internet (href и т. п. );

•  реализация интерфейсов с пользователем (isindex, menu, FORM и пр.).

Рассмотрим здесь только некоторые функции представления документов (см. также табл. 2.1). Функции навигации и интер­фейсов будут детализированы далее (гл. 6).

 

Базовые элементы HTML-документа:

 

•  head — содержит всю информацию о документе в целом, но не содержит какого-либо текста. Последний является лишь частью документа и должен находиться в элементе body. Декларации SGML:

<! ELEMENT HEAD (%head.content) + (%head.misc)>

<! ENTITY % head.content "TITLE & ISINDEX? & BASE?">

•  body  —   в   противоположность  элементу   HEAD элемент body  содержит всю ту информацию, из которой собственно и состоит рассматриваемый документ. Декларация SGML:

 

<! ELEMENT BODY (%bodyelement | %htext;)*>.

 

Приведем некоторые элементы HTML, относящиеся к пред­ставлению документа. 1.Заголовки разд ел о в документа.

SGML-декларация:

 

<!ENTITY % heading "HI|Н2|НЗ|Н4|Н5|Н6">.

 

Возможная интерпретация:

H1 — жирный, очень крупный шрифт, текст центрирован Между заголовком и последующим текстом вставляется одна или две пустые строки. При выводе на принтер заголовок печа­тается на новой странице;

Н2 — жирный крупный шрифт, до и после заголовка поме­щаются одна или две пустые строки;

НЗ — наклонный крупный шрифт, до и после заголовка по­мещаются одна или две пустые строки. Печатается с небольшим отступом;

Н4 — жирный нормальный шрифт, до и после заголовка по­мещается пустая строка;

Н5 — наклонный шрифт, как и для Н4, пустая строка ставит­ся перед заголовком;

Н6 — жирный шрифт, перед заголовком ставится пустая строка.

2        Физические (макетные) стили.

SGML-декларация:

 

<!ENTITY % font "TT|I|B|U|STRIKE|BIG|SMALL|SUB|SUP">.

 

Возможная интерпретация:

тт — (телетайп) шрифт фиксированной ширины;

В — жирный или еще каким-либо образом выделенный шрифт;

I — наклонный шрифт (или видоизмененный еще каким-либо образом);

U — подчеркивание.

3.Логические стили.

SGML-декларация:

 

<!ENTITY % phrase "EM|STRONG IDFN|CODE|SAMP IKBD|VARI

CITE"> .

 

Интерпретация:

em — выделение символов (обычно наклон шрифта), смы­словое усиление определенного слова или фразы;

strong — более четкое выделение, привлечение внимания (обычно применение более жирного шрифта);

СОDE — пример кода; обычно фиксированный шрифт (фор­мулы, выражения);

samp   —   последовательность  символов   (названия   команд,

примеры);                    

VAR —  имя  переменной   (имена  переменных  в  примерах, формулах);

DFN —  определение к какому-либо термину — обычно жир­ный наклонный;

СIТЕ — цитата, обычно наклонный шрифт (названия доку­ментов, выдержки из документов, цитируемые фразы и т. д.)

Рассмотрим пример документа с разметкой HTML, содержа­щий приведенные выше элементы управления стилем символов текста:

 

<HTML>

<TITLE> Примеры управления шрифтами </TITLE>

<Н1> Заголовок 1 </Н1>

<Н2> Заголовок 2 </Н2>

<Ь> Это текст Bold </b><p>

<i> Это текст Italic</ixp>

<u> Это подчеркнутый текст </и> <р>

<strike> Это перечеркнутый текст </strike>

<р>В обычный текст можно вставить <sub> подстрочный

</sub> текст, что позволяет написать выражение типа

P<sub>max</sub>=max{P<sub>K/sub>,P<sub>2</sub>}

<р>В обычный текст можно вставить <sup>

надстрочный</зир> текст, что позволяет написать

обозначение изотопа в виде Cs<sup>134</sup>

</HTML>

 

Пример отображения этого текста браузером Mozilla FireFox представлен на рис 2.6.

Некоторые дополнительные возможности. Списки. В HTML

предусмотрены следующие виды списков:

•  UL — ненумерованный список (неупорядоченный);

•  ol — нумерованный список (упорядоченный);

•  DL — список определений. Типичный неупорядоченный список:

 

<UL>

<LH>Titlе of WWW programmes (NCSA).

<LI> NCSA HTTPD;

<LI> NCSA MOSAIC

 

<UL>

<LH>Title of WWW programmes (CERN).

<LI> CERN HTTPD;

<LI> AGORA - email robot;

<LI> HTTPD CERN;

<LI> WWW Line Browser;

<LI> Arena.

</UL>

<UL>

<LH> Title of WWW programmes (Netscape).

<LI> Netsite - server;

<LI> Netscape Navigator.

</UL>

 

Пример интерпретации данного списка приведен на рис. 2.7-Таблицы. Для описания таблиц служит элемент TABLE, кото­рый является контейнером для других элементов описания таб­лицы. Наиболее часто он употребляется с атрибутом BORDER, определяющим разделительные линии граф таблицы, которые могут быть либо трехмерными (рис. 2,8), либо обычными.

 

 

Из элементов формы следует отметить colspec и dp. COLSPEC позволяет заказать параметры отображения каждой колонки таблицы и имеет вид:

 

COLSPEC="L20   C8   L40"

 

Здесь определены три колонки шириной 20, 8 и 40 условных единиц которые могут измеряться в пикселях и типографских интервалах или зависеть от размеров самой таблицы. Атрибут dp определяет вид десятичной точки.

Элемент TR (Table Row) дает общее описание строки таблицу Обычно используется для выравнивания содержания граф строки. Способ выравнивания определяют: атрибут align — горизонталь­ное выравнивание, который принимает значения left,right center, justify, decimal, и атрибут VALIGN — вертикальное вы­равнивание, который принимает значения top, bottom, middle baseline. По умолчанию графы – заголовки центрируются, а графы – данные выравниваются по левому верхнему углу.

Элементы ТН (Table Header) и TD (Table Data) использу­ются для описания граф таблицы. Кроме выравнивания тн и то позволяют еще и объединять графы, как это показано в примере (третья строка из текстового примера, см. ниже). Это делается с помощью атрибутов rowspan (пропуск строки) и colspan (про­пуск столбца). Цифра в этих атрибутах определяет количество последовательно расположенных граф таблицы, объединенных в одну графу.

Приведем пример таблицы (интерпретация отображена на рис. 2.8):

 

 

 

 

<TABLE BORDER>

<CAPTION>A test table with merged

cells. <CREDIT>(T.Berners

Lee/WWWC, 1995.) </CREDITX></CAPTION>

<TR><TH R0WSPAN=2><TH C0LSPAN=2>Average>

<TH rowspan=2>other<BR>category<TH ROWSPAN=2>Misc</TR>

<TR><TH>height<TH>weight</TR>

<TR><TH ALIGN=left>males<TD>l . 9<TD>0 . 003

<TR><TH ALIGN=left>females<TD>1.7<TD>0.002

</TABLE>

 

Математика. Для реализации математических выражений в языке определен элемент MATH, внутри которого содержатся следующие компоненты:

•  above (запись символа над выражением);

•  below (запись символа под выражением);    

•  sqrt,root (радикалы);

•  text (для записи текста);

•  в,Т,ВТ (выделение символов);

•  OVER (черта) и пр.

Например, запись <root>3<of>1+x</ROOT> соответствует .

 

2.3 Технологии XML

 

С конца 80-х гг. самые существенные языки разметки были основаны на принципах SGML, включая например TEI и DocBook. SGML был провозглашен как международный стандарт ISO8879 в 1986 г.

SGML нашел широкое использование в областях с крупно­масштабными документационными требованиями. Однако он оказался слишком громоздким и трудным для обучения (побоч­ный эффект попытки создать универсальный и всеобъемлющий язык). Например, в SGML теги конца (или теги начала, или даже оба) являются необязательными в определенных контек­стах (предполагалось, что разметка будет делаться только вруч­ную и это сэкономило бы пользователю время и усилия).

Новый язык разметки, который теперь широко использует­ся, — XML (Extensible Markup Language — расширяемый язык разметки), был разработан Консорциумом WWW и основная за­дача состояла в том, чтобы упростить SGML, сосредоточиваясь на частной проблеме, — обмен документами в Internet. XML ос­тается метаязыком, как и SGML, разрешая пользователям созда­вать любые необходимые теги (поэтому он — «расширяемый»), а затем описывая эти теги и их разрешенную интерпретацию.

Принятию XML способствовало то, что каждый документ XML является также и документом SGML, поэтому существую­щие пользователи SGML и действующее программное обеспече­ние могли легко адаптироваться к XML. XML устранил также многие из более сложных особенностей SGML, облегчая изуче­ние и выполнение. Другие усовершенствования исправили неко­торые проблемы SGML в международных параметрах настройки и позволили анализировать и интерпретировать иерархию доку­мента, даже при отсутствии его схемы в явном виде.

 

XHTML

 

С января 2000 г. все рекомендации W3C для HTML основываются на ХML, а не на SGML, при этом используется сокращение XHTML (EХtensible HyperТext Markup Language) — расширяемый язык разметки гипертекста. Языковая спецификация требует, чтобы Web-документы XHTML были «правильно структурированными» документами XML — это позволяет создавать более устойчи­вые документы, используя теги, знакомые по HTML.

Одно из самых значимых различий между HTML и XHTML — правило, что все теги должны быть закрыты: «пус­тые» HTML-теги, типа <br> должны быть либо «закрыты» правильным тегом окончания либо заменены специальной формой: <br/> (отметим, что перед «/» на теге конца должен быть «про­бел», иначе, тег — недопустимый SGML). Другое — в том, что все «атрибуты» в тегах должны браться в кавычки.

В настоящее время известно множество приложений, осно­ванных на XML, включая Resource Description Framework (RDF), XForms, DocBook, OpenDocument (ODF), SOAP и Web Ontology Language.

Упрощая ситуацию, можно сказать, что разработчики XML взяли лучшие решения SGML и, руководствуюсь опытом HTML, создали язык, не уступающий по мощности SGML, но гораздо более удобный и легкий в использовании. XML предна­значен для создания новых языков разметки и используется в качестве средства для описания грамматики других языков и контроля за правильностью составления документов.

С его помощью можно описать целый класс агрегатов дан­ных, называемых XML-документами, ориентированными на конкретную предметную область. XML позволяет определить допустимый набор тегов, их атрибуты и внутреннюю структуру документа. Теги (подобно тегам в HTML) представляют специ­альные инструкции, предназначенные для формирования в до­кументах определенной структуры и четких отношений между различными элементами этой структуры. Для описания данных XML использует DTD (Document Type Definition — Определение типа документа) или схему документа.

 

Синтаксис XML

 

Так же, как и в HTML, инструкции, заключенные в угловые скобки, называются тегами и служат для разметки основного текста документа. В XML существуют открывающие, закрывающие и пустые теги (в HTML понятие пустого тега тоже существует, но специального его обозначения не требуется). 

Тело документа XML состоит из элементов разметки и непосредственно содержимого документа — данных. XML-теги предназначены определения элементов документа, их атрибутов и других конструкций языка.

Любой XML-документ должен всегда начинаться с инструкции <?xml?>, внутри которой также можно задавать номер версии языка, номер кодовой страницы и другие параметры, необходимые программе-анализатору в процессе разбора документа.

Содержимое XML-документа представляет собой набор эле­ментов, секций CDATA, директив анализатора, комментариев, спецсимволов, текстовых данных. Рассмотрим каждый из них подробней.

Элементы данных. Элемент — это структурная единица XML-документа. Например, заключая слово rose в теги, мы оп­ределяем непустой элемент, называемый <flower>, содержимым которого является rose. В общем случае в качестве содер­жимого элементов могут выступать как просто какой-то текст, так и другие, вложенные, элементы документа, секции CDATA, инструкции по обработке, комментарии, т. е. практически лю­бые части XML-документа.

Любой непустой элемент должен состоять из начального, ко­нечного тегов и данных между ними, заключенных: <flower> rose  </flower>.

Элемент в DTD определяется с помощью дескриптора ! element, в котором указывается название элемента и структура его содержимого.

Например, для элемента <flower> можно определить сле­дующее правило:

 

<!ELEMENT flower PCDATA>

Ключевое слово element указывает, что данной инструкци­ей будет описываться элемент XML. Внутри этой инструкции за­дается название элемента (flower) и тип его содержимого.

Атрибуты. Если при определении элемента необходимо задать какие-либо параметры, уточняющие его характеристики, то имеется возможность использовать атрибуты элемента. Атрибут – это пара название = значение, которую надо задавать при определении элемента в начальном теге, например,

 

<cоlor RGB="true">#ff08ff</color>

<cоlor RGB="false">white</color>

 

Списки атрибутов элемента определяются с помощью ключевого слова !attlist. Внутри него задаются названия атрибутов, типы их значений и дополнительные параметры. Например для элемента <article> могут быть определены следующие ат­рибуты: 

 

<!ATTLIST article                                                                                  

id ID #REQUIRED

about CDATA #IMPLIED

type (actual | review | teach ) 'actual' ''

> 

 

В данном примере для элемента article определяются три атрибута: id, about и type, которые имеют типы id (идентифи­катор), cdata и список возможных значений соответственно. Всего существует шесть возможных типов значений атрибута:

•  cdata — содержимым документа могут быть любые сим­вольные данные;

•  id — определяет уникальный идентификатор элемента в документе;

•  idref (idrefs) —  указывает,  что значением  атрибута должно выступать название (или несколько таких названий, разделенных  пробелами  во  втором  случае)  уникального идентификатора определенного в этом документе элемента;

•  entity (entities) — значение атрибута должно быть на­званием    (или    списком    названий,    если    используется entities) компонента (макроопределения), определенно­го в документе;

•  nmtoken (nmtokens)    —   содержимым   элемента   может быть только одно отдельное слово (т. е. этот параметр яв­ляется ограниченным вариантом cdata);

•  список допустимых значений — определяется список зна­чений, которые может иметь данный атрибут.

Также в определении атрибута можно использовать следующие параметры:

• #required — определяет обязательный атрибут, который должен быть задан во всех элементах данного типа;

• #implied — атрибут не является обязательным;

• #FIXED значение — указывает, что атрибут должен иметь только указанное значение, однако само определение атрибута не является обязательным, но в процессе разбора его  значение  в любом  случае  будет передано  програм­ме-анализатору.   Значение  задает  значение   атрибута   по умолчанию

Сущности и специальные символы. Сущности (entity) представляют собой определения, содержимое которых может быть повторна использовано в документе. В языках программирования подобные элементы называются макроопределениями  (расширениями). Для того чтобы включить в документ символ, используемый для определения каких-либо конструкции языка (например, символ угловой скобки) и не вызвать при этом ошибок в процессе разбора такого документа, нужно использовать его специальный символьный либо числовой иденти­фикатор.

Например, &lt;, &gt; &quot; или &#036 (десятичная фор­ма записи), &#xla (шестнадцатеричная) и т. д.

Создаются DTD-сущности с помощью инструкции !entity:

 

<!ENTITY  hello   ' Мы  рады  приветствовать   Вас!' >

 

Программа-анализатор, просматривая в первую очередь со­держимое области DTD – определений, обработает эту инструк­цию и при дальнейшем разборе документа будет использовать содержимое DTD-сущности в том месте, где будет встречаться его название. То есть теперь в документе мы можем использо­вать выражение &hello;, которое будет заменено на строчку «Мы рады приветствовать  Вас».

В общем случае, внутри DTD можно задать следующие типы сущностей:

•  внутренние — предназначены для определения строко­вой константы, с их помощью можно организовывать ссылки на часто изменяемую информацию, делая документ более читабельным. Внутренние компоненты включаются в документ с помощью амперсанда &;

• внешние — указывают на содержимое внешнего файла, причем этим содержимым могут быть как текстовые, так и двоичные данные. В первом случае в месте использования макроса будут вставлены текстовые строки, во втором — бинарные данные, которые анализатором не рассматрива­ются и используются внешними программами.

Комментариями  является любая область данных, заключенная между последовательностями символов: <!-- -->

Комментарии пропускаются  анализатором  и  поэтому при разборе структуры документа в качестве значащей информации не рассматриваются.

Директивы анализатора. Инструкции, предназначенные для анализаторов языка, описываются в XML-документе с помощью специальных тегов <? и ?>;. Программа клиента использует эти инструкции для управления процессом разбора документа. Наи­более часто инструкции используются при определении типа документа (например, <? Xml version="l. 0"?>) или создании пространства имен.

CDATA. Чтобы задать область документа, которую при разбо­ре анализатор будет рассматривать как простой текст, игнорируя любые инструкции и специальные символы, но, в отличии от комментариев, иметь возможность использовать их в приложе­нии, необходимо использовать теги <![cdata] и ]]>. Внутри этого блока можно помещать любую информацию, которая мо­жет понадобиться программе-клиенту для выполнения каких-ли­бо действий (в область cdata можно помещать, например, инст­рукции JavaScript). Естественно, надо следить за тем, чтобы в об­ласти, ограниченной этими тегами, не было последовательности символов]].

 

Формат DocBook

 

DocBook — язык разметки технических документов. Он был первоначально предназначен для того, чтобы разрабатывать тех­ническую документацию, связанную с компьютерной аппарату­рой и программным обеспечением, однако может использовать­ся и для любых других видов документации.

Одно из основных преимуществ DocBook — он дает возмож­ность пользователям создавать содержание документа в ней­тральной форме, которая описывает только логическую структу­ру содержания, которое затем может быть отображено в разно­образных форматах, включая HTML, формат PDF, страницы руководства и помощи, не требуя от пользователей каких-либо изменений в исходном тексте.

DocBook появился в 1991 г. как совместная разработка HaL Computer Systems и O'Reilly & Associates и в конечном счете по­родил свою собственную организацию обслуживания (Davenport Group) перед перемещением в 1998 г. в консорциум SGML Open, который впоследствии был преобразован в OASIS (The Organization for the Advancement of Structured Information Standards — Организация развития стандартов структурированной информации). DocBook в настоящее время поддерживается ПосВоок Technical Committee (подразделение OASIS).

DocBook первоначально начал существование как приложе­ние SGML, однако затем было разработано эквивалентное при­ложение XML, которое заменило SGML в большинстве приме­нений. Первоначально только ключевая группа компаний-разра­ботчиков программного обеспечения использовала DocBook, поскольку их представители были вовлечены в его начальный ди­зайн. В конечном счете, однако, DocBook был принят сообщест­вом свободного программного обеспечения, где стал стандартом для того, чтобы создавать документацию для многих проектов, включая FreeBSD, KDE, GNOME, справочную информацию GTK+API, документацию по Linux и работу Linux Documentation

Project.

Рассмотрим пример кода.

 

Формат DocBook, будучи основанным на XML, легко читает­ся и понимается как людьми, так и компьютерами. Формат со­стоит из меток (тегов типа <book>), каждой из которых соответ­ствует закрывающая метка (например, </book>), и текстового содержания (например, Hello world!). Полное содержание Документа («книга») структурировано в данном примере в две «главы» (<chapter>), каждая из которых имеет «заголовок» ^:title>) и состоит из одного или более «параграфов» (<рага>). акая структура может образовывать книгу произвольного размера или любой другой документ.

Отметим, что теги указывают структуру и значение содержания, но не его отображение. Нет таких команд, которые требуют «напечатать этот параграф жирным шрифтом» или «центрировать эту строку» и т. д. Один и тот же файл DocBook может быть преобразован во многие различные выходные форматы, каждый с полностью отличным представлением и даже с другим распо­ложением элементов содержания.

 

ODF

 

OpenDocument (ODF) — сокращение от «OASIS Open Document Format for Office Applications» (Открытый формат до­кументов для офисных приложений), является форматом файла документа, используемым для того, чтобы описать электронные документы, например письма, сообщения, книги, электронные таблицы, диаграммы, презентации и файлы текстовых процес­соров. Стандарт основан на формате XML, был разработан тех­ническим комитетом OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards) и первоначально воплощен в офисном комплексе OpenOffice.org. OpenDocument является стандартом OASIS и принят как международный стандарт ISO/ IEC 26300:2006.

Основная цель таких открытых форматов как OpenDocument состоит в том, чтобы гарантировать долгосрочный доступ к дан­ным без юридических или технических барьеров, и некоторые правительства пришли к выводу, что использование открытых форматов следует рассматривать как аспект публичной политики. OpenDocument предназначен, чтобы быть альтернативой закры­тым форматам, включая такие, как doc, xls и ppt, обычно ис­пользуемые Microsoft Office и другими приложениями (эти фор­маты не описаны в открытой документации, но описание может быть получено путем заключения соответствующего соглашения непосредственно с Microsoft Corporation). Microsoft поддерживает создание дополнений к программам для MS Office, чтобы позво­лить использовать OpenDocument. В частности, Microsoft создал транслятор Office Open XML — проект «моста» между Office Open ; XML и OpenDocument. Предполагается в течение 2007 г. выпустить версию этого программного обеспечения для Microsoft Word, Excel и PowerPoint. Для имен файлов, содержащих документы OpenDocument, используются следующие расширения:                

•   . odt — для текстовых документов;

•   . ods — для электронных таблиц;                    

•   . odp — для презентаций;

•   . odg — для графической информации;

•   . odf  — для документов, содержащих формулы или математических уравнения.

Файл OpenDocument может быть или XML-файлом, который использует <office:document> как корневой элемент, или сжатым ZIР-архивом, содержащим множество файлов и каталогов. ZIР – формат используется чаще, так как может содержать бинар­ную информацию и  обычно значительно меньше  в размере. OpenDocument основан на разделении по четырем отдельным XML-файлам таких составляющих документа, как содержание, стили, метаданные и параметры настройки приложений.

 

Перевод Excel-таблицы в формат XML

 

Как уже отмечалось, язык XML позволяет описывать различ­ные типы структурированных данных (листы табличных процес­соров, базы данных и пр.). Предположим, имеется простая таб­лица данных процессора Excel (рис. 2.9, а). Она может быть пе­реведена в формат XML, в котором будет иметь следующий вид (приводится в сокращении):

 

<?xml  version="1. 0"?>

<?mso-application  progid="Excel.Sheet"?>

<. . .>

<DocumentProperties

xmlns="urn:schemas-microsoft-com:office: office">

<LastAuthor>Петров</LastAuthor>

<Created>2005-05-04</Created>

<Version>2</Version>

</DocumentProperties>

<ExcelWorkbook

xmlns="urn:schemas-microsoft-com:office:excel">

<WindowHeight>8700</WindowHeight>

<WindowWidth>11355</WindowWidth>

<ProtectStructure>False</ProtectStructure>

<ProtectWlndows>False</ProtectWindows>

</ExcelWorkbook>

<Styles>

<Style ss:ID="Default" ss:Name=Normal">

< Alignment ss : Vertical = "Bottom"/>

<Borders/>

<Font ss:FontName="Arial Cyr" x:CharSet="204"/>

 

 

<Interior/>

<NumberFormat/>

<Protection/>

</Style>

</Styles>

<Worksheet ss:Name="Лист1">

<Table ss:ExpandedColumnCount="2"

ss:ExpandedRowCount="5" x:FullColumns="l"

x:FullRows="l">

<Column ss:Width="70.5"/>

<Row ss:Index="2">

<Cell><Data ss:Type="String">наименование</Data></Cell>

<Cell><Data ss:Type="String">цена</Data></Cell>

</Row>

<Row>

<Cell><Data ss:Type="String">торт</Data></Cell>

<Cell><Datа ss:Type="Number">52</Data></Cell>

</Row>

<Row>

<Cell><Datа ss:Type="String">кекс</Data></Cell>

<Cell><Datа ss:Type="Number">96</Data></Cell>

</Row>

<ROW>

<Cell><Data ss:Type="String">мороженое</Data></Cell>

<Cell><Data ss:Type="Number">45</Data></Cell>

</Row>

</Table>

<WorksheetOptions

xmlns="urn:schemas-microsoft-com:office:excel">

............

</WorksheetOptions>

<x:WorksheetOptions></x:WorksheetOptions>

</Worksheet>

</Workbook>

 

На рис. 2.9, б приводится структурная схема данного XML документа (также в сокращенном виде).

 

2.4. Текстовые редакторы

 

Редакторы, предназначенные для подготовки текстов услов­но можно разделить на обычные (подготовка писем и других простых документов) и сложные (оформление документов с раз­ными шрифтами, включающие графики, рисунки и др.). Наи­большей популярностью пользуется текстовый процессор MS Word for Windows.

 

Редактор Word

 

Основные функции. Текстовый редактор Word реализует сле­дующие функции:

•  создание, открытие, закрытие, сохранение текстовых доку­ментов (рис. 2.10, а);

•  задание параметров страниц (рис. 2.10, б);

•  набор текста (режим прописных букв, гарнитура, кегль и Цвет шрифта, страница, работа с выделенным фрагментом "текста, межстрочный интервал, способы выравнивания, бу­фер обмена);

•  форматирование абзаца (задание параметров абзаца, крас­ная строка, межстрочный интервал) — рис. 2.10, в;

 

 

•  задание шрифтов (рис. 2.10, г);

•  установка рамки и заливки абзаца;

•  создание   нумерованных   и   маркированных  списков,   на­стройка нумерованных списков;

• ссылки, заголовки, оглавления;

•  проверка правописания, расстановка переносов;

• создание, заполнение и форматирование статических таблиц; рамки, заливка. Изменение структуры таблицы (до­бавление и удаление строк и столбцов, объединение ячеек, изменение размеров ячеек). Преобразование текста в таб­лицу и наоборот (рис. 2.11, а);

 

 

•  вставка и редактирование объектов — рисунков, клипов, MIDI-файлов, математических формул (рис. 2.11, 6);

•  деловая графика (построение диаграмм и графиков). Встав­ка рисунков, настройка положения, размера и способа об­текания рисунка (в тексте,  перед текстом,  за текстом и пр.) — рис. 2.12;

•  работа с автофигурами (линии, фигуры, стрелки и пр.), ис­пользование WordArt;

•  печать текста (рис. 2.13).

Добавление   символов   в   текст   осуществляется   в   режиме вставки, при этом текстовый курсор должен находиться в месте

 

 

документа, где будет производиться эта процедура. Индикация режима замены или вставки производится в статусной строке служебной области окна программы редактирования. При набо­ре очередного добавляемого символа часть строки справа (вклю­чая курсор) сдвигается на одну позицию вправо, а введенный символ появляется в позиции курсора. Если включен режим за­мены, то вновь набираемые символы замещают присутствующие в тексте редактируемого документа символы.

Для удаления одного или нескольких символов используются клавиши <Del> или <Backspace>. Нажатие клавиши <Del> приводит к удалению символа, находящегося в позиции курсора, правая часть строки сдвигается влево, сам курсор остается на месте. Нажатие клавиши <Backspace> вызывает удаление сим­вола в позиции слева от курсора, курсор и правая часть строки сдвигаются влево. Эта клавиша используется в основном для удаления одного или нескольких символов. Технология удаления больших фрагментов текста предполагает предварительное выде­ление фрагмента для редактирования. Как правило, в текстовом окне может быть выделен только один фрагмент.

Удаление может производиться двояко:

•  выделенный фрагмент изымается из текста,  оставшийся текст смыкается;

•  выделенный фрагмент удаляется в буфер памяти временного хранения, откуда может быть извлечен для вставки в другое место редактируемого документа либо использован в текстах других документов.

Поиск в документах, использующих программы обработки текстов, выполняется несколькими способами. Поиск по образ­цу, например, для последующей замены найденного словосоче­тания сводится к следующему:

• задается образец (символ, слово или цепочка символов);

• указывается направление поиска (вперед от текущей пози­ции курсора либо назад); система подготовки текстов начи­нает поиск заданного фрагмента;

•  при обнаружении фрагмента просмотр приостанавливает­ся, курсор позиционируется перед искомым фрагментом, и пользователь имеет возможность произвести нужную коррекцию.

Оформление документа в целом. Важным элементом работы с любым текстовым процессором является установление некото­рых   начальных   параметров,   например   параметров  страницы, формата, языка и др. Такие процедуры называют оформлением структурных элементов текста. Стандартными параметрами оформления страниц документа являются: поля страниц; размер печатного листа и ориентация текста на бумаге; расположение колонтитулов; число колонок текста (газетный стиль).

Текстовый процессор Word для Windows по умолчанию пред­лагает следующие параметры оформления документа:

•  символы в обычном формате типа Times New Roman с раз­мером символа, соответствующим кеглю 10 пунктов;

•  абзацы без отступов, выровненные влево, через один ин­тервал;

•  табуляция через 0,5 дюйма (или 1,27 см);

•  печатная страница документа в формате А4 (210 х 297 мм);

•  границы текста  на  печатной  странице:  левое  и  правое поля — 3,17 см, верхнее и нижнее — 1,5 см.

Таким образом, при создании нового документа предлагается некоторый шаблон документа (в данном случае он называется «Normal»).

Текстовые редакторы порой содержат набор шаблонов для создания различных типовых, а порой и стандартизированных, документов. Пример набора шаблонов в WinWord представлен на рис. 2.14, а.

Шаблон содержит разнообразную информацию о стилях форматирования частей документа, вставленных полях и т. д. В шаблонах хранятся выбранные и установленные для них мак­рокоманды, элементы глоссария, кнопки панели инструментов, нестандартные меню и способы установки клавиш сокращения, облегчающих работу с документами. Один раз созданные и со­храненные в памяти компьютера, шаблоны позволяют быстро готовить аналогичные по форме (но не по содержанию) доку­менты без затрат времени на форматирование.

Одним из основных структурных элементов любого докумен­та является абзац. При наборе текста новый абзац образуется по­сле нажатия <Enter>. При этом курсор ввода переходит на но­вую строку и устанавливается в позицию левого отступа следую­щего абзаца. Позиция отступа зависит от параметров настройки конкретной системы текстовой обработки. К наиболее общим параметрам абзацного форматирования можно отнести:

•  выравнивание границ строк;

•  отступы для строк;

•  межстрочные интервалы; 

•  обрамление и цвета фона текста;

•  расположение текста абзаца на смежных страницах доку­мента.

 

 

 

Если система подготовки текста используется для создания и оформления многостраничного документа, то применяется фор­матирование страниц или разделов.  В тексте могут появиться новые структурные элементы: закладки, сноски,  перекрестны ссылки, колонтитулы.

Под закладкой   (bookmark), или меткой, понимается определенный фрагмент текста документа, которому пользоваться присваивает имя (рис. 2.14, б).

В многостраничном документе закладка может использовать­ся для:

•  быстрого перехода к месту документа, обозначенному за­кладкой;

•  создания перекрестных ссылок в документе.

Иногда документ содержит дополнения к основному тексту подстрочные примечания. Подстрочные примечания оформляют сносками (рис. 2.14, в). В состав подстрочного примечания вхо­дят два неразрывно связанных элемента: так сноски и текст собственно примечания. Знак сноски располагают в основном тексте у того места, к которому относится примечание, и в нача­ле самого примечания.

 

Редактор документов OpenOffice.org Writer

 

Работая в OpenOffice.org Writer, пользователь может созда­вать любые текстовые документы, составлять личные и офици­альные письма, брошюры, факсы и профессиональные учебные пособия. Документы, которые используются часто, можно со­хранять как шаблоны, например бланк счета. Имеется проверка орфографии и тезаурус, а при необходимости может быть задей­ствована Автозамена и расстановка переносов во время ввода текста с клавиатуры. В OpenOfTice.org нет ограничений на длину текстового документа (рис. 2.15).

Создание и структурирование документов, OpenOffice.org предлагает большой выбор средств для создания документов. Используя Мастер стилей, можно создавать и редактировать стили абзацев, отдельных символов, рамок и страниц. Навига­тор поможет при создании структурированных текстов, а также позволит отредактировать уже созданную структуру текста путем передвижения абзацев из одного места в другое.

Можно создавать разнообразные указатели и таблицы в тек­стовых документах, а структуру и внешний вид этих указателей и таблиц задавать в соответствии с потребностями. Активные гиперссылки и закладки позволяют переходить к соответствующим местам в тексте.                                                                        

 

 

Подготовка публикации с помощью OpenOffice.org Writer. OpenOffice.org Writer содержит многочисленные возможности для создания профессиональных документов. Текст может быть многостолбцовым и содержать текстовые рамки, рисунки, таб­лицы и пр., встроенные в него. Текстовые рамки могут созда­вать газетный формат. Такие возможности, как линии выравни­вания, рамки для иллюстраций выборочно и по всему докумен­ту и выбор любого цвета для символов, абзацев и таблиц, помогают создавать различные документы на высоком профес­сиональном уровне.

Вычисления. Текстовые документы в OpеnOffice.org имеют встроенную функцию вычисления, которая позволяет выпол­нить математические действия или создать логические связи. Чтобы выполнить вычисления, в текстовом документе можно создать таблицу.

Создание чертежей. Удобный и легко доступный инструмент для черчения позволяет создавать чертежи, рисунки, врезки и пр. непосредственно в текстовых документах.

Вставка изображений. Предусмотрена возможность вставки текстовый  документ  картинок   различного  формата,   включая  jpg, gif и пр. Наиболее распространенные форматы могут быть отредактированы непосредственно в текстовом документе с помощью графического редактора. Кроме этого, Галерея предоставляет коллекцию тематически упорядоченных картинок.

Изменяемый интерфейс приложения. Интерфейс программы разработан таким образом, что каждый пользователь может на­строить его в соответствии с личными предпочтениями. Различ­ные окна (Мастер стилей, Навигатор и т. п.) могут быть разме­щены как плавающие окна в любом месте экрана, а некоторые из них могут быть пристыкованы к краю. Значки и меню также могут быть изменены.

Перетаскивание. Возможность перетаскивания позволяет ра­ботать с текстовым документом в OpenOffice.org более быстро и эффективно. Например, можно перетаскивать картинки непо­средственно из Галереи в активный документ.

Полнообъемная справка. Программа предоставляет Справку, которая служит гидом по элементам программы в OpenOffice.org и включает в себя большой набор инструкций для решения простых и сложных задач.

 

 

Стандартный просмотрщик PostScript — ghostview (KGhostView)

 

GhostView — одна из первых в Unix программа, созданная для просмотра файлов Adobe PostScript. KGhostView (перенесен­ная на KDE [22] программа Ghostмview отображает и распечаты­вает файлы PostScript (.ps, .eps) и Portable Document Format (.pdf).

Если документ не соответствует стандарту структуры доку­мента Adobe, функциональность программы ограничена. Напри­мер, если отсутствует оглавление, становится невозможным от­мечать страницы и перемещаться по документу, пропуская их.

Рассмотрим содержимое основного окна KGhostView, дейст­вия с помощью кнопок панели инструментов и методы исполь­зования списка страниц.

Могут быть открыты несколько окон KGhostView, чтобы просматривать несколько документов. Заголовок окна отобража­ет название документа, открытого в этом окне (рис. 2.16,

 

В основной части окна отображается страница текущего до­кумента (рис. 2.16, 2). Если страница слишком велика и не по­мешается в окне, у его границ автоматически размещаются па­нели прокрутки. Это свойство может быть отключено с помо­щью меню Настройка.

Панель инструментов и список страниц могут быть скрыты с помощью опций меню Настройка, чтобы освободить простран­ство экрана для отображения содержимого.

Предусмотрена возможность прокручивать страницу, ис­пользуя клавиши <↑> и <↓> или меню Вид\прокрутить вверх (<Shift+Space>) и Вид\Прокрутить вниз (<Ctrl+Space>), чтобы перемещаться по документу.

Кнопки панели инструментов Следующая страница и Предыдущая страница служат для перехода между страницами (так­же можно щелкнуть левой кнопкой мыши по номеру страницы в списке, чтобы перейти на нее).

Список страниц (если выбран показ в меню Настройка) ото­бражается у левой стороны окна (рис. 2.16, 3). Он включает два столбца: первый может содержать флажок отметки страницы, второй отображает номера страниц. Этот список может использоваться, чтобы перемешаться по документу или отмечать стра­ницы для печати.

Может быть установлен «отмечающий страницу» флажок для отображаемой страницы с помощью комбинации клавиш <Ctrl+M> или щелчком на странице в списке. Вы также можете удалить или изменить пометки, используя меню, выпадающее по щелчку правой кнопки мыши в списке страниц, или с помощью меню Отметки страниц.

2.5. Работа с электронными таблицами

                 

Электронная таблица — интерактивная система обработки информации, упорядоченной в виде таблицы с поименованными строками и столбцами. Прототипом современных электронных таблиц послужила разработанная в 1979 г. специалистами США программа Visual Calc. Ныне наиболее часто используются элек­тронные таблицы Quatro Pro, MS Excel и Lotus 1-2-3.

 

Основные характеристики программного продукта Excel

 

Excel представляет собой мощный арсенал средств ввода, об­работки и вывода в удобных для пользователя формах фактогра­фической информации. Эти средства позволяют обрабатывать фактографическую информацию, используя большое число ти­повых функциональных зависимостей: финансовых, математиче­ских, статистиченских, логических и т. д., строить объемные и плоские диаграммы, обрабатывать информацию по пользова­тельским программам, анализировать ошибки, возникающие при обработке информации, выводить на экран или печать ре­зультаты обработки информации в наиболее удобной для поль­зователя форме.

Структура таблицы включает нумерационный и тематиче­ский заголовки, головку (шапку), боковик (первая графа табли­цы, содержащая заголовки строк) и прографку (собственно дан­ные таблицы). На пересечении столбца и строки устанавливается графическая смысловая связь между понятием, объединяющим материал в строку, и понятием, объединяющим материал в стол­бец, что позволяет выявить ее без мысленного перевода в словесную форму и  существенно облегчить усвоение и анализ организованных в таблицу данных.

Структура таблиц и основные операции:

•  в нижней части электронной таблицы расположен алфавитный  указатель (регистр), обеспечивающий доступ к ра­бочим листам. Пользователь может задавать названия лис­там в папке (вместо алфавитного указателя), что делает на­глядным содержимое регистра, облегчает поиск и переход от документа к документу;

• в режиме оформления и модификации экра­на можно фиксировать заголовки строк, столбцов, оформ­лять рабочие листы и т. д.;

• для   оформления    рабочих   листов   в   табличном процессоре   предусмотрены   возможности:   выравнивания данных внутри клетки, выбора цвета фона клетки и шриф­та, изменения высоты строк и ширины колонок, черчения рамок различного вида, определения формата данных внут­ри клетки (например: числовой, текстовый, финансовый, дата и т. д.), а также обеспечения автоматического форма­тирования, когда в систему уже встроены различные вари­анты оформления таблиц, и пользователь может выбрать наиболее подходящий формат;

• для вывода таблиц на печать предусмотрены функ­ции, обеспечивающие выбор размера страницы, разбивку на страницы, установку размера полей страниц, оформле­ние колонтитулов, а также предварительный просмотр по­лучившейся страницы;

• связывание данных — абсолютная и относительная адресации являются характерной чертой всех табличных процессоров. Они дают возможность работать одновремен­но с несколькими таблицами, которые могут быть тем или иным образом связаны друг с другом;

• вычисления   — для удобства вычисления в табличных процессорах имеются  встроенные функции:  математиче­ские, статистические, финансовые, даты и времени, логи­ческие и др. Менеджер функций позволяет выбрать нужную и, проставив значения, получить результат;

• деловая  графика — возможность построения различного типа двухмерных, трехмерных и смешанных диаграмм (более 20 различных типов и подтипов), которые пользователь может строить самостоятельно. Многообразны и доступны возможности оформления диаграмм, например, вставка и оформление легенд, меток данных; оформление осей — возможность вставки линий сеток и другие;

•  выполнение табличными процессорами функ­ций баз данных — обеспечивается заполнением таблиц аналогично заполнению БД, т. е. через экранную форму защитой данных, сортировкой по ключу или по несколь­ким ключам, обработкой запросов к БД, созданием свод­ных таблиц. Кроме этого, осуществляется обработка внеш­них БД, позволяющая работать с файлами, созданными например, в формате dBase, Paradox или других форматах;

•  программирование   — в табличном процессоре су­ществует возможность использования встроенного языка программирования макрокоманд. Разделяют макрокоман­ды   и  макрофункции.   При  использовании   макрокоманд упрощается работа с табличным процессором и расширя­ется список его собственных команд. С помощью макро­функций определяют собственные формулы  и функции, расширив, таким образом, набор функций, предоставляе­мый системой.

Интерфейс Excel. Интерфейс обеспечивает дружественное выполнение указанных функций и включает иерархическое меню с множеством подменю, директорий и команд и совокуп­ности командных и селекторных кнопок окна Excel.

Окно Excel может содержать множество различных эле­ментов. Все зависит от того, какие инструменты Excel вызваны на экран. Инструменты вызываются командой Панели инструментов меню Вид. В простейшем случае, когда на экран не вы­званы никакие инструменты, окно Excel имеет только строку меню, находящуюся в верхней части экрана, расположенную под ней строку формул, вертикальную и горизонтальную полосы прокрутки, линейку прокрутки рабочих листов и рабочую об­ласть, занятую рабочим листом.

Рабочий лист отображает электронную таблицу и разбит на ячейки, образующие прямоугольный массив, координаты ко­торых определяются путем задания их позиции по вертикали (в столбцах) и по горизонтали (в строках). Лист может содержать до 256 столбцов (от А до IV) и до 65 536 строк (от 1 до 65 536), в силу чего на экране в каждый данный момент времени располо­жена только некоторая часть рабочего листа (рис. 2.17).

 

 

Столбцы обозначаются буквами латинского алфавита (А,В,С, ..., Z,AA,AB,AC, ..., AZ,BA,BB, ...), а строки — числами нату­рального ряда (рис. 2.17, а, б). Так, D14 обозначает ячейку, на­ходящуюся на пересечении столбца D и строки 14, a CD99 — ячейку, находящуюся на пересечении столбца CD и строки 99. Имена столбцов всегда отображаются в верхней строке рабочего листа, а номера строк — на его левой границе.

Одна из ячеек таблицы всегда является текущей или актив­ной (рис. 2.17, в). Она отображается указателем в виде утолщен­ной рамки или прямоугольника с иным цветом фона, а ее адрес указывается в строке ввода и редактирования. Именно в нее вво­дят информацию. Для перемещения по ячейкам таблицы вправо по строке используется клавиша <Таb>. Если будет достигнут последний столбец созданной пользователем таблицы, произойдет  переход на первый столбец следующей строки.

Размеры строк и столбцов можно изменять. Для этого нужно вести курсор мыши на границе между заглавиями столбцов (строк), нажать левую кнопку мыши и переместить появившийся крестик вместе с линией разграничения столбцов (строк) до нужной позиции.

Совокупность одного или нескольких рабочих листов составляет рабочую книгу   Excel.  Переход от одного рабочего листа к другому той же рабочей книги осуществляется с помо­щью линейки прокрутки рабочих листов с 1 —8 лепестками их на­званий, расположенной в нижней левой полосе экрана. Слева от ярлычков листов находятся кнопки, позволяющие перейти к первому рабочему листу, к последующему, к предыдущему.

Полосы прокрутки внизу и справа рабочей области по­зволяют перемещать рабочий лист горизонтально и вертикально.

Строка формул, расположенная под строкой меню, вы­свечивает формулу активизированной ячейки (правая часть строки) и ее адрес (левая часть строки).

Справа от строки меню расположена кнопка, позволяющая уменьшить размер рабочего листа, представив его отдельным ок­ном экрана.

Слева от строки меню расположена селекторная кнопка, по­зволяющая манипулировать окном рабочей книги: перемещать, изменять размер, свертывать в значок, развертывать, восстанав­ливать, закрывать окно, переходить к другому окну.

В левом верхнем углу экрана есть аналогичная селекторная кнопка, позволяющая манипулировать окном Excel в целом.

В правом верхнем углу экрана расположены две кнопки, одна из которых сворачивает окно, а вторая переводит рабочий лист в режим отдельного окна.

Как правило, при решении большинства задач на экран вы­зываются следующие панели инструментов: Стандартная, Форматирование, Мастер подсказок. При вызове ка­ждой панели инструментов на экране появляется соответствую­щая панель командных кнопок, нажатие которых щелчком мыши инициирует выполнение запрограммированных действий. Кнопки Панели инструментов можно убирать, заменять, вводить новые, используя директорию Настроить Панели инструментов меню Вид.

Стандартная панель инструментов (расположена под строкой меню) позволяет вызывать нужную команду, не об­ращаясь к меню.

Панель  Форматирования   (расположена ниже стан­дартной панели) позволяет изменять оформление рабочего листа. Кнопки на панелях инструментов позволяют быстро вызы­вать многие функции Excel. Те же самые функции можно вызы­вать посредством меню.

Указатель мыши, направленный на любую кнопку, высвечи­вает подсказку о назначении кнопки.

Рабочие ячейки Excel, расположенные на пересечении строк и столбцов рабочего листа, определяют основу работы всей сис­темы Excel. Для обеспечения реализации всего многообразия указанных ранее функций Excel рабочая ячейка Excel имеет сложную информационную структуру, включающую пять взаи­мосвязанных уровней записи, хранения, обработки и вывода ин­формации.

Для объектов электронной таблицы определены следующие операции редактирования, объединенные в одну группу: удаление, очистка, вставка, копирование (рис. 2.18). Операция перемещения фрагмента сводится к последовательному выполнению операций удаления и вставки. Перед выполнением конкретной операции редактирования необходимо определить объект, над которым выполняется действие. По умолчанию таким объектом является текущая ячейка. Остальные объекты должны быть выбраны (выделены) с помощью мыши или клавиатуры.

 

 

 

Обычно при выполнении операций копирования фрагментов фрагменту-копии передаются все свойства соответствующих ячеек фрагмента-оригинала, но возможна передача только со­держания, значения или формата.

В качестве содержания ячейки выступают числовые и тексто­вые константы, а также выражения (формулы).

В качестве значения ячейки рассматриваются выводимые на экран представления числовых и текстовых констант, а также результатов вычисления выражений (формул).

Под выражением понимается совокупность операндов, со­единенных знаками операций. В качестве операндов используют­ся числовые и текстовые константы, адреса ячеек и встроенные функции. При этом числовые и текстовые константы использу­ются непосредственно, вместо адресов ячеек используются зна­чения соответствующих клеток таблицы, а вместо встроенных функций — возвращаемые ими значения.

Адреса ячеек в роли операндов и аргументов встроенных функций выступают в двух формах: относительной и аб­солютной. Относительный адрес указывает на положение адресуемой ячейки относительно той ячейки, в содержании кото­рой он используется и записывается как обычно (имя столбца и номер строки, например «F7»). Абсолютный адрес указывает на точное положение адресуемой ячейки в таблице и записывается со знаком «$» перед именем столбца и номером строки (напри­мер, «$F$7»). Возможна абсолютная адресация только столбца или строки («$F7» или «F$7»). При редактировании объектов таблицы относительные адреса соответствующим образом кор­ректируются, а абсолютные адреса не изменяются.

Шаблоны таблиц. Создав таблицу и выполнив в ней все не­обходимые процедуры форматирования, можно построить для нее типовые диаграммы, если они будут в дальнейшем исполь­зоваться. Для этого из меню Файл вызывают директиву сохра­нить как. ... В открывшемся диалоговом окне указывают имя типового документа и выбирают директорию, где он будет хра­ниться. Затем щелкают по стрелке в поле Тип   файла и в открывшемся списке выбирают элемент Шаблон. Для окончания процедуры закрывают окно щелчком по командной кнопке Сохранить.

Документ получает  присваиваемое  шаблонам  расширение .XLT. В дальнейшем его можно загружать как любой другой файл. В этом случае открывается не сам шаблон, а его копия, что позволяет многократно использовать исходный шаблон при построении других таблиц.

Для модификации шаблона из меню Файл вызывают директи­ву открыть. После выбора шаблона нажимают клавишу <shift> и «щелкают» по кнопке Открыть. После редактирования шаблон сохраняют обычным образом.

Если необходимо поменять имя листа, то это можно достичь двойным щелчком по корешку листа или в следующей последо­вательности через меню Формат\Лист\Переименовать. В фор­мулах в открытых книгах, ссылающихся на переименовываемый лист, имя меняется автоматически.

Добавить новый лист можно, щелкнув правой кнопкой мыши по корешку листа и выбрав команду Добавить. При этом появится запрос типа создаваемого листа (лист с таблицей, диаграмма, диалоговое окно, лист макросов или шаблон). Другой вариант — через меню Вставка\Лист, но при этом не появля­ются запросы, а сразу создается лист с таблицей перед текущим листом.

Табличные вычисления. Важным свойством программы явля­ется возможность использования формул и функций. Что­бы процессор мог отличить формулу от текста, ввод формулы в ячейку таблицы начинается со знака равенства (=). После этого знака в ячейку записывается математическое выражение, содер­жащее аргументы, арифметические операции и функции. В фор­муле можно использовать числовые и текстовые константы (по­следние в двойных кавычках), ссылки на ячейки (диапазоны), имена диапазонов и полей, функции и простые арифметические Действия.

В качества аргументов в формуле обычно используют числа и адреса ячеек. Для обозначения арифметических операций можно применять символы: «+» — сложение, «—» — вычитание, «*»— умножение, «/» — деление, «^» — возведение в степень.

Формула может содержать ссылки на ячейки таблицы, рас­положенные в том числе на другом рабочем листе или в таблице другого файла. Для ссылки на другие листы и книги используются так называемые трехмерные ссылки. Они отличаются от обычных наличием имени книги (в квадратных скобках) и листа, заканчивающегося восклицательным знаком. Например, форму­ла = [otdel. xls]Заказы!Н7 ссылается на ячейку Н7 на листе Заказы в книге Otdel. Для создания такой ссылки можно через меню Окно выбрать исходную (открытую) книгу, затем выбрать лист и щелкнуть по ячейке левой кнопкой мыши.

Однажды введенную формулу можно модифицировать в лю­бое время. Встроенный Менеджер формул помогает найти ошибку или неправильную ссылку в таблице.

Изменения в исходных данных влияют на результат в конечных данных. Табличный  процессор автоматически пересчитыва­ет результаты формул, но можно использовать и принудительную команду с помощью клавиши <F9>.

Процессор позволяет работать со сложными формулами, содержащими несколько операций. Для наглядности можно включить текстовый режим, тогда в ячейку будет введен не результат вычисления формулы, а собственно формула.

Мастер функций. Используемые для табличных вычислений формулы и их комбинации часто повторяются. Процессор предлагает более 200 запрограммированных формул, называемых функциями. Для удобства ориентирования в них функции разделены по категориям. Встроенный Мастер функций помогает правильно применять функции на всех этапах работы и позволяет за два шага строить и вычислять большинство функций. Функции вызываются из списка через меню Вставка\Функция или нажатием кнопки  на стандартной панели инструментов. Для выбора аргументов функции (на втором шаге мастера) используется кнопка, присутствующая справа от каждого поля ввода. Вернуться в исходное состояние (после выбора аргументов) можно клавишей <Enter> или кнопкой.

Для конструирования функций предварительно маркируют ячейку, в которой должен появиться результат вычислений. Затем щелчком по пиктограмме Мастера функций со значком «fх» открывают диалоговое окно Мастера. . . (рис. 2.19).

В окне Выберите функцию перечислены предлагаемые Мастером. . . функции, ниже — краткое описание активизированной пользователем функции. Если мышью нажать на кнопку ок, то появится специальное окно Аргументы функции, в которое вводят необходимые значения и нажимают кнопку ок.

 

 

Мастер диаграмм. Табличные процессоры предлагают раз­личные виды иллюстраций деловой графики (диаграмм), причем их построение облегчено за счет использования Мастера диа­грамм — встроенных автоматизированных пошаговых процедур, позволяющих выбрать тип диаграммы и для него выполнить все необходимые операции, в том числе оформления различными компонентами.

Гистограмма показывает изменение данных за опреде­ленный период времени и иллюстрирует соотношение отдель­ных их значений. Категории располагаются по горизонтали, а значения — по вертикали. Ориентирована на изменения во вре­мени. Гистограмма с накоплением демонстрирует вклад отдель­ных элементов в общую сумму (рис. 2.20, а).

Линейчатая диаграмма отражает соотношение от­дельных компонентов. Категории расположены по горизонтали, а значения — по вертикали. Ориентирована на сопоставление значений и меньшее — изменения во времени. Линейчатая диа­грамма с накоплением показывает вклад отдельных элементов в общую сумму (рис. 2.20, б).

График представляет варианты отображения изменений данных за равные промежутки времени (рис. 2.20, в).

Круговая диаграмма отражает как абсолютную вели­чину каждого элемента ряда данных, так и его вклад в общую сумму. На круговой диаграмме может быть представлен только один ряд данных. Такую диаграмму рекомендуется использовать, когда необходимо подчеркнуть какой-либо значительный эле­мент (рис. 2.20, г).

 

 

Точечная диаграмма показывает взаимосвязь между числовыми значениями в нескольких рядах и представляет две группы чисел в виде одного ряда точек в координатах х и у. Она отображает нечетные интервалы (или кластеры) данных и часто используется для представления данных научного характера. При подготовке данных следует расположить в одной строке или столбце все значения переменной х, а соответствующие значе­ния у — в смежных строках или столбцах (рис. 2.20, д).

Поверхностная диаграмма используется для поиска наилучшего сочетания двух наборов данных. Как на топографи­ческой карте, области с одним значением выделяются одинако­вым узором и цветом (рис. 2.20, е).

Кроме этого, в инструментарии предусмотрены следующие типы диаграмм.

Диаграмма с областями подчеркивает величину из­менения в течение определенного периода времени, показывая сумму введенных значений, а также вклад отдельных значений в общую сумму.

Кольцевая диаграмма, как и круговая диаграмма, по­казывает вклад каждого элемента в общую сумму, но в отличие от круговой диаграммы может содержать несколько рядов дан­ных. Каждое кольцо в кольцевой диаграмме представляет от­дельный ряд данных.

Лепестковая диаграмма. Здесь каждая категория имеет собственную ось координат, исходящую из начала коор­динат. Линиями соединяются все значения из определенной се­рии. Лепестковая диаграмма позволяет сравнить общие значения из нескольких наборов данных.

Пузырьковая диаграмма является разновидностью точечной диаграммы. Размер маркера данных указывает значе­ние третьей переменной. При подготовке данных в одной строке или столбце располагают все значения переменной х, а соответ­ствующие значения у — в смежных строках или столбцах.

Биржевая диаграмма часто используется для демонст­рации цен на акции. Этот тип диаграммы применяют для ото­бражения научных данных, например изменения температуры. Для построения этой и других биржевых диаграмм необходимо правильно организовать данные.

Информационные связи. В табличном процессоре можно вве­сти ссылки на ячейки, расположенные в другой таблице. После установления ссылки значения, находящиеся в ячейках, будут автоматически обновляться. Для обращения к значению ячей­ки, расположенной на другом рабочем листе, указывают имя этого листа вместе с адресом соответствующей ячейки. Напри­мер, для обращения к ячейке F7 на рабочем листе Akt3 вво­дится формула =Akt3!A7. Если в названии листа есть пробелы, то название заключается в кавычки. Адреса ячеек указывают латинскими буквами. Информационное связывание двух ячеек можно упростить, если скопировать значение исходной ячейки в буфер (с помощью клавиш <ctrl+C>) и промаркировать ячейку, в которой должен появиться результат. Затем из меню Правка выполняется директива Специальная вставка. В диалоговом окне этой директивы выбирают вариант вставки и щелкают по кнопке ок.

Обмен данными. Функция обмена данными позволяет поль­зователю процессора импортировать в свои таблицы объекты из других прикладных программ и передавать (экспортировать) собственные таблицы для встраивания их в другие объекты.

Концепция обмена данными является одной из основных в среде Windows. Редактор «Excel» поддерживает стандарт обмена данными OLE 2.0 (Object Linking and Embedding).

Между объектами, обрабатываемыми различными приклад­ными программами, создаются информационные связи, напри­мер между таблицами и текстами (рис. 2.21). Эти информационные связи реализованы динамически, например, копия таблицы, встроенная в текст, будет обновляться (актуализироваться) вся­кий раз, когда в ее оригинал вносятся изменения.

 

 

OpenOffice.org Calc

 

Редактор электронных таблиц OpenOffice.org Calc позволяет вычислять, анализировать  и  преобразовывать данные  в  электронной таблице. Могут быть импортированы и обработаны также таблицы Microsoft Excel (рис. 2.22).

 

Вычисления. OpenOfficc.org Calc позволяет использовать Функции (включающие статистические, финансовые, банков­ские операции), которые можно использовать для построения сложных формул обработки данных. Для построения формул предлагается встроенный Мастер функций.

Динамические вычисления. Система предоставляет возмож­ность немедленно увидеть, каким образом меняются результаты вычислений, подверженные влиянию множества факторов, при Условии изменения одного из этих факторов. Предусмотрена возможность построения обширных таблиц, отражающих изме­нения переменных в различных сценариях.

Функции базы данных. Предусмотрены возможности хранения, фильтрации и сортировки данных в таблицах, а также импорт содержания таблиц из внешних баз данных.

Организация данных. При работе с таблицами можно легко срыть или показать данные, отвечающие определенным критериям,  а также форматировать данные  и определять итоговые суммы и подсуммы при сортировке строк.

Динамические   диаграммы.    OpenOffice.org  Calc  позволяет представлять данные из таблиц в форме разнотипных диаграмм которые автоматически обновляются при изменении данных.

Открытие и сохранение файлов Microsoft. OpenOffice.org Calc позволяет конвертировать файлы Excel (см. рис. 2.21), а также от­крывать и сохранять их во множестве различных иных форматов.

Список наиболее часто используемых комбинаций клавиш в OpenOffice.org (что относится как к OpenOffice.org Calc, так и к OpenOffice.org Writer) приводится в табл. 2.3.

 

 

 

 

 

В заключение заметим, что программы электронных таблиц могут успешно использоваться не только для расчетных задач, но и при математическом моделировании и оптимизации, в ча­стности, для решения задач линейного программирования или решения дифференциальных уравнений путем построения дина­мических имитационных моделей «зацикливанием» функцио­нальных связей между зависимыми переменными.

 

Контрольные вопросы

 

1.  В чем отличие логической и макетной структур документов?

2.  Приведите примеры разметки текстов.

3.  Какова структура документа в SGML?

4.  Что такое DTD?

5.  Что такое логические и физические стили?

6.  Охарактеризуйте возможности и назначение языка XML.

7.  Перечислите основные синтаксические единицы XML.

8.  Назовите основные компоненты семейства XML-технологии.

9.  Перечислите функции текстовых редакторов.

10.  Охарактеризуйте возможности интерфейса текстового редактора.

11.  Перечислите параметры документа в целом и опишите методы их за­дания.

12.  Какова структура рабочего листа табличного процессора?

13.  Охарактеризуйте возможности интерфейса табличного процессора.

14.  Опишите возможности Мастера функций.

15.  Перечислите основные типы диаграмм.