Автор: Учи Г.
Теги: компьютерные технологии вычислительная техника микропроцессоры информатика компьютерные науки
ISBN: 5-03-001801-8
Год: 1990
Текст
pasoTHMicos
Издательство
ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ
пля научных рааотников
PERSONAL COMPUTERS
FOR SCIENTISTS
A Byte at a Time
Glenn I. Ouchi
BREGO Research
American Chemical Society
Washington, DC 1987
Г Учи
ПЕРСОНАЛЬНЫЕ
КОМПЬЮТЕРЫ
пая научных
равотников
Перевод с английского
канд. хим. наук Л. А. Карцовой
и
канд. хим. наук А. Н. Мариничева
под редакцией
канд. хим. наук И. В. Плетнева
Москва «Мир»
1990
ББК 32.97
У92
УДК 681.3
Учи Г.
Персональные компьютеры для научных работников: Пер.
У92 с англ. — М.: Мир, 1990. — 268 с., ил.
ISBN 5-03-001801-8
В книге американского ученого Г. Учи, активного пропагандиста использования
персональных компьютеров в химических лабораториях, специалиста в области
органической и фармацевтической химии, дается общее представление об аппа¬
ратных и программных средствах ПК и на конкретных примерах рассматривается
их практическое применение. Книга ориентирована на тех, чей опыт работы с
ПК невелик или вообще отсутствует.
Для научных работников, в первую очередь химиков, преподавателей вузов,
студентов старших курсов.
У
2404040000-415
041(01)-9 2
ББК 32.97
Редакция литературы по химии
ISBN 5-03-001801-8 (русск.)
ISBN 0-8412-1001-2 (англ.)
© American Chemical Society, 1987
© перевод на русский язык, Плет¬
нев И. В., Карпова Л. А., Мари¬
ничев А. Н., 1990
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
Сравнительно недавно автору этих строк, как и тыся¬
чам других научных работников, впервые пришлось близко по¬
знакомиться с персональными компьютерами (ПК), и надо ска¬
зать, что первое впечатление не было однозначным. ПК вызывал
недоверие уже своими размерами: он свободно умещался на ра¬
бочем столе и был ненамного больше, чем один лишь терминал,
предназначенный для связи с мощными отечественными машина¬
ми БЭСМ-6 или ЕС-1060. Действительно, что можно ожидать от
ЭВМ, для '.которой бессмысленно даже само понятие «машинный
зал»? Которую не обслуживают многочисленные инженеры, опе¬
раторы и целая рать системных программистов? И которая при
этом способна, если верить средствам массовой информации,
чуть ли не конкурировать с суперкомпьютерами?
Однако вскоре сомнения в основном рассеялись. Конечно, ПК
не может соревноваться в 1производительности с крупными ЭВМ.
Часто упоминаемые сотни тысяч операций в секунду, хотя и не
реклама, но и еще не вся правда — для научных вычислений
важна достаточная точность, которая прямо связана с разряд¬
ностью машинного слова. Быстродействие 16-разрядного процес¬
сора IBM PC можно, конечно, сопоставлять с быстродействием
той же БЭСМ-6, но в последнем случае машинное слово втрое
длиннее. Тем более несерьезно сравнение с современными пред¬
ставителями класса «number-crunchers» («перемалывателей
цифр» — так называют мощные компьютеры).
И тем не менее персональные компьютеры способны, если не
всегда и везде, то во многих случаях потеснить «классические»
ЭВМ. Проигрывая последним в скорости счета, ПК часто почти
не уступает по другому важнейшему параметру — доступному
объему памяти. Распространенная конфигурация IBM PC/AT
включает оперативную память емкостью 1 Мбайт и «жесткий»
диск на 40 Мбайт; это больше, чем пользователь обычно получа¬
ет в системах коллективного доступа к мощному компьютеру.
Тезис о преимуществах общения со своим собственным компью¬
тером в режиме непосредственного диалога стал расхожим. Но
справедливость его в полной мере можно понять лишь на прак¬
тике. Огромное число сервисных программ для самых различных
5
6 Предисловие редактора перевода
приложений — редактирования текстов, составления финансовых
отчетов, рисования графиков, типовых расчетов и т. п.— делает
обращение с ПК предельно простым и удобным. Очень часто та¬
кие программы используют «меню», т. е. выводят на экран спи¬
сок позиций, отвечающих разнообразным возможным операциям;
остается лишь выбрать нужную позицию, нажать одну клави¬
шу— и компьютер выполнит требуемые действия. Неизвестные
на больших машинах устройства, например «мышь», еще больше
облегчают диалог, позволяя практически отказаться от набора
символов на клавиатуре.
Все это не только упростило общение человека с компьюте¬
ром — произошел качественный скачок. На смену «программисту»
пришел «пользователь», которому скорее нужно знать, как рабо¬
тать с уже существующими программами, чем писать свои соб¬
ственные.
Именно на такого пользователя, не являющегося экспертом
по программированию, и рассчитана книга Г. Учи. Она дает хо¬
рошее введение в общие вопросы — от устройства компьютера
до алгоритмических языков, знакомит читателя с соответствую¬
щим кругом понятий и терминов. Но главное в книге — это опи¬
сание уже созданного программного обеспечения ПК.
Практически целиком изложение ориентировано на персональ¬
ные компьютеры IBM, и это представляется вполне оправдан¬
ным. Эти ПК наиболее распространены и вообще, и особенно в
научных приложениях. У IBM PC/XT имеется советский аналог —
микро-ЭВМ Искра-1030; кажется, будет аналог и у модели
PC/AT.
Отдельные главы, посвященные машинной графике, электрон¬
ным таблицам, базам данных и т. п., насыщены конкретными
примерами. Это одна из самых ценных особенностей книги.
(В приложении также собраны данные, используемые в приме¬
рах работы с программой Lotus 1-2-3.) Наконец, последняя часть
книги посвящена стыковке компьютеров с внешними устройства¬
ми и телекоммуникации; она наиболее интересна для тех, кто
связан с экспериментальной работой.
Книга Г. Учи предназначена химикам. Она издана под эгидой
Американского химического общества, приведенные примеры за¬
имствованы из области хроматографии, спектрометрии и т. п. От
этого, однако, общность изложения практически не страдает.
Учитывая, что с дефицитом персональных компьютеров в нашей
стране сравним лишь дефицит литературы о них (вышедшая в
изд-ве «Мир» книга Л. Пула «Работа на персональном компьюте¬
ре» является библиографической редкостью), можно не сомне¬
ваться, что эта книга представит интерес для широкого круга
читателей, отнюдь не только химиков и не только научных ра¬
ботников.
Предисловие редактора перевода 7
В заключение несколько слов «к проблеме перевода». Рус¬
скоязычная терминология в области ПК, видимо, еще не оконча¬
тельно устоялась, и передача английских терминов вызвала зна¬
чительные трудности. Эти термины и принятые варианты пере¬
вода в большинстве своем приведены в конце книги в виде от¬
дельного списка, который, таким образом, представляет собой
русско-английский или англо-русский словарик. Редактор просит
читателей поверить, что выбор словесного эквивалента в каждом
неясном случае делался по возможности мотивированно, и от¬
нестись снисходительно к результатам этой работы.
И. Плетнев
ОБ АВТОРЕ
Гленн И. Учи — основатель и президент компании
BREGO Research, основатель «Группы пользователей лаборатор¬
ных персональных компьютеров», редактор журнала «Пользо¬
ватель лабораторного персонального компьютера», ежемесячно¬
го информационного бюллетеня для пользователей персональных
компьютеров (ПК), работающих в химических лабораториях.
После окончания Калифорнийского университета (Лос-Андже¬
лес) он получил ученую степень бакалавра наук по химии; уче¬
ная степень магистра (по органической химии) была присуждена
Учи в Университете шт. Миннесота, где он работал у Эдварда
Лита, а степень доктора философии — в Калифорнийском уни¬
верситете (Санта-Крус) за исследования по использованию пер¬
сональных компьютеров в органической химии, выполненные под
руководством У. Тода Випке. Его диссертационной работой было
создание первого варианта XENO — программы, предсказываю¬
щей возможные метаболиты ксенобиотиков у млекопитающих.
Им опубликованы работы по широкому кругу проблем: от мета¬
болизма аналогов ДДТ у различных микроорганизмов до исполь¬
зования в химии искусственного интеллекта.
Профессиональная карьера д-ра Учи включает работу в груп¬
пе фармацевтического анализа при компании SRI International,
деятельность по разработке программного обеспечения для хро-
мато-масс-спектрометрии (ГХ-МС) в фирме Finnegan МАТ и для
хроматографии в фирмах Spectra-Physics и Nelson Analytical.
Им составлено значительное количество коммерческих пакетов
программ, используемых в ГХ-МС, гель-проникающей хромато¬
графии, симулятивной дистилляции и при обработке хроматогра¬
фических данных. Учи предложил первую систему обработки хро¬
матографических данных на персональных компьютерах фирмы
IBM и был менеджером по системам обработки данных в компа¬
нии Nelson Analytical.
Д-р Учи является активным пропагандистом использования
ПК в химических лабораториях. В Американском химическом об¬
ществе им прочитаны краткие курсы «Персональные компьюте¬
ры для химиков», «Лабораторные интерфейсы для персональных
компьютеров» и проведено много семинаров на национальных
собраниях Американского химического общества по использова¬
нию ПК. Его статьи по применению персональных компьютеров
химиками опубликованы в журнале PC World и еженедельнике
PC Week, журналах Analytical Chemistry, American Laboratory
и R&D.
8
Гейл, Рошел, Беннету, Джин,
моей матери и памяти моего отца
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
Эта книга должна помочь вам в выборе и использова¬
нии персонального компьютера (ПК) в вашей работе. Она будет
также полезна в том случае, если у вас уже есть ПК, выполня¬
ющий определенные функции, а вы ищете другие пути его при¬
менения. При этом предполагается, что ваш опыт работы с ком¬
пьютерами невелик или просто отсутствует. Данная книга раз¬
веет миф о том, что компьютеры и люди, составляющие про¬
граммы для компьютеров, наделены некой волшебной силой.
Компьютеры как таковые — это всего лишь глупые машины
(они ничуть не более «интеллектуальны», чем консервные ножи),
а разработчики программ, заставляющие компьютеры рабо¬
тать,— обычные люди. Если что и есть магического в компьюте¬
ре, так это его способность хранить, перерабатывать информа¬
цию, оперировать в течение нескольких секунд с тысячами строк
текста или чисел, не допуская ошибок. Компьютеры могут хра¬
нить текст и числа и чрезвычайно быстро применить их в той
или иной форме в тот или иной момент времени. Компьютеры
могут выполнять такие требующие больших затрат времени ме¬
ханические процедуры, как вычерчивание графиков или состав¬
ление статей, позволяя вам сосредоточиться на существе изла¬
гаемого.
Такие возможности компьютера делают его совершенным ин¬
струментом, позволяющим повысить эффективность вашей рабо¬
ты. Основное внимание в этой книге уделено программному обес¬
печению компьютеров, так как именно оно позволяет решать
поставленные перед вами задачи, обрабатывать данные и орга¬
низовывать полученную информацию. Слишком часто я встречаю
научных работников, выбирающих компьютеры исходя лишь из
возможностей их аппаратного обеспечения (быстродействие цен¬
трального процессора, большая емкость памяти) без каких-либо
размышлений относительно доступности соответствующего про¬
граммного обеспечения. В результате эти люди бывают вынуж¬
дены тратить годы на разработку необходимого программного
обеспечения или годами ожидать его появления, тогда как стоя¬
щую перед ними задачу можно решить, пользуясь вполне доступ¬
ным программным обеспечением, предназначенным для какого-
9
10 Предисловие автора
то другого компьютера. Эта распространенная ошибка приводит
к бессмысленному расходованию времени и средств. Наша книга
проводит ту идею, что прежде 'всего необходимо отыскать про¬
граммное обеспечение, подходящее к вашим задачам, и лишь
затем выбирать компьютер, наиболее подходящий к программам.
Книга состоит из трех частей. Первая представляет собой
общее введение в аппаратные средства ПК. Во второй части рас¬
сматриваются шесть классов прикладных программ, которыми
можно пользоваться при проведении анализа, обработке, пере¬
даче и организации научной информации. Все описанное про¬
граммное и аппаратное обеспечение общедоступно, так что вы
можете просто приобрести его и сразу же приступить к решению
своих задач. Каждая глава включает примеры применения про¬
грамм в научной работе. Каждый из них познакомит вас с но¬
выми способами применения ПК. Эти конкретные примеры, де¬
монстрируя огромные возможности ПК, покажут, как быстро
можно сделать компьютер своим помощником. В третьей части
книги обсуждаются вопросы передачи информации и взаимодей¬
ствия вашего ПК с «внешним миром». Некоторые главы вклю¬
чают примеры программ и «шаблоны» — заготовки для работы
с распространенными программами, ориентированными на IBM/
PC, PC/XT, PC/AT и большинство аналогов IBM PC. Распечат¬
ки таких программ и «шаблонов» приведены в приложении.
В заключение мне бы хотелось поблагодарить людей, сделав¬
ших возможным появление этой книги, и особенно Кейта Белто¬
на, Паулу Берард и Роберта Джонсона из книжного отдела Аме¬
риканского химического общества.
Гленн И. Учи
Сан Хосе, Калифорния 95124
Июнь 1986 г.
Раздел I
ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ
ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ
Наука есть организованное знание.
Герберт Спенсер, Образование
В этом разделе рассказывается об основных узлах пер¬
сонального компьютера — вычислительной машины для обработ¬
ки результатов лабораторных исследований. Персональный ком¬
пьютер повышает производительность при вычислениях, систе¬
матизации и передаче данных. С его помощью горы цифр пре¬
вращаются в новую информацию и знания.
Глава 1
ВВЕДЕНИЕ
Добро пожаловать в век информации! Мы быстро пре¬
вращаемся из общества с высокоразвитой промышленностью в
общество, насыщенное информацией. Будучи ученым, вы уже
являетесь ветераном века информации. Основную часть своего
рабочего дня вы занимаетесь обработкой информации, а не соб¬
ственно изучением интересующих вас объектов или явлений. Вы
ставите опыты, чтобы наблюдать какое-то физическое явление
(рис. 1.1), и в процессе эксперимента, используя сенсоры или де¬
текторы, которые измеряют те или иные характеристики, полу¬
чаете ряд данных. Далее вы анализируете эти данные и получае¬
те некую информацию, на основании которой можно сделать ряд
выводов относительно изучаемого явления. Вы обучены плани¬
ровать эксперимент, выполнять его, вести наблюдение и анали¬
зировать его результаты, т. е. осуществлять операции, необхо¬
димые для получения информации. Возможен и другой подход:
вы не проводите эксперименты, т. е. не имеете дела непосред¬
ственно с объектами и явлениями, а занимаетесь обработкой ин¬
формации, которая позволила бы осуществить планирование экс¬
перимента, получение необходимых данных, их анализ и пере¬
дачу.
Персональный компьютер может обеспечить более эффектив¬
ное применение имеющейся у вас информации. Сохраняя данные
предыдущих экспериментов, он тем самым помогает планировать
11
12 Глава 1
новые опыты. Персональный компьютер может служить для мо¬
делирования эксперимента и получения ожидаемой по его итогам
информации, для изучения отдельных стадий эксперимента по¬
средством сбора первичных данных и их тщательного анализа с
целью получения необходимой информации, которую опять-таки
при помощи персонального компьютера можно накапливать, ис¬
пользовать в нужный момент, коррелировать и передавать. Пер¬
сональный компьютер потенциально способен быть основным
средством планирования и выполнения экспериментов, сбора
данных, их анализа, обработки информации и ее последующей
передачи.
Снабженный соответствующими интерфейсами ПК может осу¬
ществлять контроль за состоянием лабораторных приборов, уп¬
равление роботом или экспериментом, сбо-р первичных данных.
Компьютер может выполнять серию строго повторяющихся опе¬
раций, что обеспечивает воспроизводимое выполнение экспери¬
ментального цикла. Таким образом, компьютер освобождает вас
от бессмысленной работы.
Принятие
Сбор решений,
Наблюдаемое Д^нных «Сырые» АналИЗ > Информация Действие» р
явление данные
РИС. 1.1. Сбор данных, их анализ и принятие решений.
Революция в развитии персональных компьютеров
Менее десяти лет назад, когда я только приступал к использо¬
ванию компьютеров в химических исследованиях, большинство
компьютеров были громоздкими, капризными и чрезвычайно до¬
рогими машинами. Я работал на универсальной ЭВМ, которая
должна была находиться в помещении, оснащенном устройством
для кондиционирования воздуха и специальным устройством пола
для охлаждения, и требовала целой армии инженеров и опера¬
торов. В то время даже миникомпыотеры занимали много места
и требовали специального обученного персонала для работы и
обслуживания. Поскольку эти вычислительные машины стоили
дорого, доступ к ним имели лишь немногочисленные работники
крупных институтов. У меня, в частности, был доступ к нацио¬
нальным вычислительным средствам: я работал со Станфордской
системой по экспериментальной медицине и искусственному ин¬
теллекту в медицине. Емкость оперативной памяти компьютера
составляла 512 килобайт, кроме того, мне можно было пользо¬
ваться дополнительной памятью в 10 мегабайт на диске. Я ра¬
ботал на компьютере, применяя текстовой либо графический тер¬
минал. Теперь же благодаря стремительному развитию вычисли¬
Введение 13
тельной техники практически те же возможности дает мне ком¬
пьютер, находящийся на моем рабочем столе.
За последние пять лет в обработке информации и ее система¬
тизации в связи с развитием и внедрением сравнительно деше¬
вых ПК произошли кардинальные изменения. То, что компьютер
способен систематизировать информацию, сейчас понятно каж¬
дому. Вследствие низкой стоимости этих вычислительных средств
область их применения постоянно расширяется. Научные работ¬
ники имеют возможность сразу же оценить достоинства таких
дешевых машин.
Сегодня персональный компьютер с такой же вычислитель¬
ной мощностью, как у вчерашней большой универсальной ма¬
шины, и миникомпьютер можно поместить на письменном или
лабораторном столе. Портативные модели можно использовать
где угодно, поскольку они имеют автономное питание (батареи).
Дисководы, печатающие и другие периферийные устройства пре¬
терпели столь же революционные изменения, так что вся компью¬
терная система сейчас стоит относительно дешево. Став дешевле,
оборудование одновременно стало надежнее и проще. Все это из¬
менило наши представления об экономичности применения ком¬
пьютеров и о том, как и где их применять.
Изменения в вычислительной технике, происшедшие за по¬
следние несколько лет, столь велики, что задачи, для решения
которых еще не так давно требовались большие компьютеры,
в настоящее время могут быть решены на ПК. Именно поэтому
необходимо научиться использовать это новое мощное средство
для решения каждодневных задач.
Что такое ПК!
На рис. 1.2 показана усовершенствованная модель персонально¬
го компьютера фирмы IBM марки PC/AT. Это небольшая маши¬
на, вполне умещающаяся на письменном или лабораторном сто¬
ле, не требующая специальных источников питания и достаточно
простая в обращении. При нормальной работе она не требует
никакого специального обслуживания.
Аппаратное и программное обеспечение
Персональный компьютер включает в себя как аппаратное, так
и программное обеспечение. Аппаратное обеспечение — это то, из
чего физически состоит компьютер, иными словами, то, что мож¬
но увидеть и потрогать. Если проводить аналогию между ком¬
пьютером и стереосистемой, то аппаратное обеспечение включает
в себя динамики, усилитель, проигрыватель и провода, связы¬
вающие их в единое целое. Программное обеспечение является
14 Глава 1
дополнением к аппаратуре, оно может быть совершенно разным
для одного и того же компьютера. Программы заставляют ком¬
пьютер отображать данные на дисплее, чертить графики или раз¬
влекать вас играми. Если продолжить аналогию со стереоаппа¬
ратурой, то программное обеспечение подобно содержимому пла¬
стинок, магнитофонных кассет или компакт-дисков. Одна и та же
стереосистема (аппаратное обеспечение) позволяет воспроизво¬
дить различные виды записей и музыки (программное обеспече¬
ние), например джаз, рок или классику. При этом только что
выпущенные записи можно проигрывать на старой аппаратуре.
Программное обеспечение: ключ к производительности
Поскольку задача создания вполне дешевого высоко надежного
аппаратного обеспечения компьютера уже решена, область его
применения определяется главным образом его программным
обеспечением. Раньше программное обеспечение обычно созда¬
валось самими пользователями ПК. Производитель компьютера
поставлял некоторое основное программное обеспечение, назы-
РИС. 1.2. IBM PC/AT. Система включает основной блок компьютера (систем¬
ный блок) и дисководы, графический монитор и клавиатуру (с раз¬
решения фирмы IBM).
Введение 15
ваемое системами программного обеспечения — операционные
системы, трансляторы с языков программирования и некоторые
другие полезные мелочи, но пользователь должен был сахм со¬
ставлять программы для решения своих задач. В продолжение
аналогии стереосистема — компьютер это означает, что вы могли
записывать вашу собственную музыку. Ранее программное обес¬
печение создавали и продавали всего несколько торговых фирм.
Стоимость его была чрезвычайно высокой (обычно 50 000 долл,
и более) из-за крайне высокой себестоимости, отсутствия или не¬
значительности конкуренции и небольшого потенциального рын¬
ка сбыта.
ПереломнЫхМ моментом в развитии программного обеспечения
персонального компьютера явилась разработка дисковой опера¬
ционной системы PC-DOS для персональных компьютеров фир¬
мы IBM, созданной на основе операционной системы MS-DOS
фирмы Microsoft. Персональные компьютеры фирмы IBM корен¬
ным образом изменили экономическую сторону развития про¬
граммного обеспечения, поскольку де-факто установили стандарт
аппаратного обеспечения ПК и дисковой операционной системы.
До начала выпуска персональных компьютеров фирмой IBM су¬
ществовало некоторое число стандартов аппаратного обеспече¬
ния. Из-за соображений конкуренции каждый производитель по¬
ставлял такие компьютеры, при работе с которыми нельзя было
воспользоваться программным обеспечением других фирм. Опять-
таки продолжая аналогию, ситуация складывалась так же, как
и в производстве стереоаппаратуры, где выпускаемые пластинки,
пленки или компакт-диски были предназначены для какой-то
системы. При появлении каждой принципиально новой модели
стереосистемы приходилось создавать и новые пластинки, диски
и т. д. В этих условиях записи программного обеспечения были
очень дороги, так как производились в незначительных количе¬
ствах. Кроме того, поскольку потенциальный рынок для каждого
конкретного пакета программного обеспечения был очень мал,
лишь немногие компании рисковали выпускать программы для
тех или иных конкретных компьютеров.
С появлением стандарта на аппаратные средства и операци¬
онную систему положение дел с программным обеспечением из¬
менилось коренным образом. Потенциальный рынок программ
для ПК фирмы IBM и их аналогов огромен. В настоящее время
насчитывается более 5 млн. персональных компьютеров этой
фирмы. Добавив к ним приблизительно такое же большое число
IBM-совместимых компьютеров, получим, что число потенциаль¬
ных покупателей программного обеспечения для использования
с PC-DOS или MS-DOS превышает 10 млн. Огромная популяр¬
ность персональных компьютеров IBM объясняется также их
«открытой архитектурой». Термин «открытая архитектура» озна¬
16 Глава 1
чает, что IBM приглашает любого желающего создавать допол¬
нительное программное и аппаратное обеспечение (с этой целью
опубликованы спецификации имеющихся в компьютере пустых
гнезд для подключения нестандартных устройств). Операцион¬
ная система MS-DOS доступна и другим фирмам, так что про¬
граммное обеспечение, составленное для IBM PC, может рабо¬
тать и на других компьютерах, которые используют MS-DOS.
Наиболее известный пример успешного использования пре¬
имуществ ориентации на фактический стандарт ПК связан с про¬
граммой Lotus 1-2-3. Первые программы, выпущенные фирмой
Lotus Development Corporation, Lotus 1-2-3 и Symphony, к на¬
стоящему времени разошлись более чем в 1,5 млн. копий по цене
495 и 695 долл, соответственно за каждую. Такой удачный обра¬
зец программного обеспечения, как и многие ему подобные, ни¬
когда бы не появился на свет и не был бы столь выгодно про¬
дан, если бы не существовало огромного рынка сбыта. Програм¬
мы Lotus 1-2-3 и Symphony полностью превзошли все прочие
системы аналогичного назначения для персональных компьюте¬
ров фирмы IBM. Они обеспечили быстрое выполнение графиче¬
ских операций на экране дисплея и возможность вывода данных
на разнообразные печатающие устройства и графопостроители,
Вверх по спирали совершенствования характеристик
Потенциальный рынок персональных компьютеров IBM доста¬
точно велик, чтобы фирмы могли выпускать новую продукцию
для этих компьютеров. Если новой программе предстоит конку¬
рировать с уже существующими, она должна либо обладать все¬
ми достоинствами предшественников при более низкой цене,
либо обеспечивать большие возможности при той же или более
низкой стоимости.
Потребитель в результате получает программный продукт с
улучшенным соотношением стоимость—качество.
Чем больше программного обеспечения для различных при¬
ложений и чем оно лучше, тем больше будет продано компьюте¬
ров и рынок сбыта программ расширится. В результате этого
компьютерная индустрия производит фантастический поток улуч¬
шающихся товаров по снижающимся ценам. Слабая продукция
в условиях мощной конкуренции отбрасывается и выживают
лишь программы с наибольшими возможностями при наименьшей
цене. Эта восходящая спираль совершенствования захватывает
и область развития периферийных устройств, таких, как диско¬
воды, печатающие устройства, графопостроители или дисплеи.
Мы живем в чрезвычайно интересный период истории разви¬
тия компьютеров. Никогда прежде вычислительные средства не
были доступны такому большому количеству людей. И сами воз¬
Введение 17
можности применения этих машин никогда не были столь широ¬
кими, так как только теперь стало доступным такое множество
средств программного обеспечения. Наличие большого числа
прекрасных программ отличает персональные компьютеры от ми¬
ни компьютеров и универсальных ЭВМ.
Решение задач с использованием компьютера
Интеллектуальные средства. Не рассчитывайте на то, что как
только вы раопакуете компьютер или ознакомитесь с инструк¬
цией либо вновь закупленным программным обеспечением, вы
сможете решить все поставленные перед вами задачи. Вам при¬
дется сначала выполнить определенную работу по вовлечению
компьютера в процесс решения проблемы. Для эффективного ис¬
пользования компьютера требуются три основных компонента.
Об аппаратнохм и программном обеспечении уже упоминалось
выше. Столь же важным является и третий компонент — знания
и умение работать с аппаратурой и программным обеспечением.
Одна из фирм, организующих такое обучение (KnowHow Inc.,
Сан-Франциско), ввела для этого третьего компонента новый тер¬
мин — интеллектуальные средства.
Для того чтобы научиться пользоваться компьютером, необ¬
ходимы направленная работа, дисциплина и энергия. Как бы ни
были хороши аппаратные средства и как бы ни было приспособ¬
лено к пользователю программное обеспечение, для приобретения
новых знаний требуется время. Как и при обучении езде на ве¬
лосипеде, вы должны продолжать эксперименты до тех пор, пока
не добьетесь наилучших результатов. Учиться вычислениям на
ПК очень удобно, так как, когда вы обучаетесь работе с ПК,
вы не мешаете работе других, что неизбежно при использовании
миникомпьютера или универсальной ЭВМ, работающих в режи¬
ме разделения времени (между пользователями).
Приобретение необходимых знаний о компьютере. Как и во
всех начинаниях, сколько-нибудь ощутимый прогресс достигает¬
ся крайне медленно, но прилагая постоянные усилия, вы придете
к намеченной цели. Знакомство с этой книгой — один из возмож¬
ных путей постижения «компьютерной грамоты».
Чтение. Читайте все, что сможете достать (рис. 1.3). Чтение
является наиболее эффективным путем получения информации,
которая нужна, чтобы уверенно обращаться с компьютером. Те¬
кущая информация содержится в еженедельных, выходящих раз
в два месяца, и ежемесячных журналах, освещающих новости в
мире персональных компьютеров. Вскоре ежедневные публика¬
ции будут обеспечивать нас самой последней информацией.
Ниже приведен список наиболее любимых мною изданий.
2 Г. Учи
18 Глава 1
Еженедельник PC Week издается Зифом Девисом. Этот еже¬
недельник является бесплатным для квалифицированных специа¬
листов, а также распространяется по оплаченной подписке. Жур¬
нал содержит самую свежую рекламную информацию, превос¬
ходные обзоры и материалы, освещающие состояние дел в ком¬
пьютерной индустрии.
Журнал PC Magazine, также издаваемый Зифом Девисом,
выходит один раз в два месяца и распространяется по оплачен¬
ной подписке. Он содержит превосходные обзоры выпускаемой
продукции, более глубокие, чем аналогичные обзоры, публикуе¬
мые в PC Week, и занимающие иногда сотни страниц. В каждом
-выпуске помещаются обстоятельные статьи, затрагивающие кон¬
кретные области применения ПК, такие, как медицина или юрис¬
пруденция. Журнал помещает самые объективные оценки про¬
дукции; в отдельных тематических выпусках обсуждалось более
200 печатающих устройств и более 50 систем управления базами
данных.
Журналы PC World, BYTE, Software News и Mini-Micro
Systems издаются ежемесячно. Первый из них — хороший перио¬
дический журнал для начинающего пользователя. Журнал пуб¬
ликуется издательством PC World и распространяется по под¬
писке. Это же издательство выпускает также специализирован¬
ный журнал Mac World, в котором рассматриваются компьютеры
РИС. 1.3. Некоторые из многочисленных бюллетеней, журналов и книг, изда¬
ваемых для пользователей персональных компьютеров.
Введение 1$
фирмы Apple Mackintosh. Оба журнала имеют специальный раз¬
дел, называемый «Принимаем старт» (Getting Started), специ¬
ально предназначенный для начинающих пользователей.
BYTE является старейшим журналом по персональным ком¬
пьютерам, он дает возможность вникнуть во все аспекты специ¬
фики вычислений на ПК. Публикуется этот журнал издательст¬
вом McGraw-Hill и распространяется по оплаченной подписке.
Software News освещает вопросы программного обеспечения
ПК, миникомпьютеров и универсальных ЭВМ. Он выпускается
издательством Sentry и рассылается квалифицированным инди¬
видуальным пользователям бесплатно.
Mini-Micro Systems является изданием наиболее общего пла¬
на, в котором рассматриваются вопросы, связанные как с пер¬
сональными компьютерами, так и с миникомпьютерами. Этот
журнал публикуется издательством McGraw-Hill и распростра¬
няется среди квалифицированных пользователей бесплатно.
Книги по компьютерам и их использованию вполне доступны.
Заглядывайте в библиотеку на работе, в публичную библиотеку
или в местный книжный магазин, чтобы просмотреть новинки.
Книги этого плана рецензирует также большинство журналов.
Курсы по обучению работе с компьютером. Для обучения
пользованию компьютером необходимо сосредоточение усилий.
В большинстве случаев, поскольку наша ежедневная работа тре¬
бует от нас полной отдачи, у нас редко остается время для изу¬
чения компьютеров. Поэтому очень полезным было бы прослу¬
шать краткий курс по использованию компьютеров, так как это
позволило бы вам не только ознакомиться с компьютером, но и
отвлечься от ежедневной рутины на время, достаточное для того,
чтобы ясно оценить потенциальные возможности компьютера в
решении стоящих перед вами задач. Вводные компьютерные кур¬
сы предлагаются Американским химическим обществом, други¬
ми профессиональными обществами и местными колледжами.
Такие курсы организованы также многими магазинами компью¬
теров и компаниями, специализирующимися по обучению компью¬
терной грамоте.
Группы пользователей. Один из самых быстрых способов обу¬
чения работе с компьютером — это участие в местной группе
пользователей. Обычно группа пользователей встречается один-
два раза в месяц для того, чтобы обсудить различные аспекты
своей работы. Некоторые более многочисленные группы пригла¬
шают докладчиков из фирм, производящих аппаратное и про¬
граммное обеспечение. Большинство групп пользователей под¬
разделяются в соответствии со своими интересами на подгруп¬
пы, например такие, как научные расчеты и графика. В группе
пользователей вы встретите людей с разнообразными интересами.
Большинство групп формируется из пользователей одного и того
2*
20 Глава 1
же компьютера; такая группа может иметь свою библиотеку про¬
грамм, к которым вы получаете доступ. Основное достоинство
таких групп пользователей состоит в том, что вы можете полу¬
чить информацию о тех или иных компьютерах и программах из
первых рук от людей, которые уже имели с ними дело. Эта ин¬
формация обычно помещается и в ежемесячных бюллетенях
(рис. 1.4). Даже если вы не можете посещать собрания группы,
доступ к бюллетеням и библиотеке программного обеспечения
группы стоит той небольшой платы, которую вы вносите.
Я организовал группу пользователей, занимающихся приме¬
нением персональных компьютеров в химической лаборатории.
Мы выпускаехМ ежемесячный бюллетень (имеется соответствую¬
щая ему компьютерная справочная система, «электронный бюл¬
летень») и располагаем большой библиотекой программного обес¬
печения. Если вы пожелаете присоединиться к нам, пишите по
адресу: LAB-PC Users Group, с/о Glenn Ouchi, 5989 Vista Loop,
San Jose, CA 95124 или звоните по телефону (408) 723-0947.
Подключение к национальной компьютерной сети или выход
на местную справочную систему. Вы можете стать абонентом
национальной компьютерной сети, подключаясь к ней по теле¬
фону, для чего необходимо купить модем, коммуникационное
обеспечение и уплатить членский взнос. Эти информационные
службы обеспечивают все — от реферативного журнала по химии
Chemical Abstracts до подбора литературных ссылок. Указан¬
ные службы имеют также электронную почту, так что вы може¬
те посылать и принимать сообщения от других пользователей
сети. Особенно полезным является общение с группами, специа¬
лизирующимися по интересам. В такую группу можно послать
сообщение или запрос практически по любому поводу, и кто-либо
из ее членов сможет предложить идею или решение. С местной
справочной системой можно связаться по телефонной линии че¬
рез модем. Эти системы обеспечивают коммуникационные воз¬
можности подобно общенациональным сетям, но в более скром¬
ных масштабах; тем самым реализуется уникальный способ об¬
щения пользователей ПК. Большинство местных систем имеют
электронную почту и бесплатные или платные программы (см.
гл. 7). В гл. 10 даны более подробные сведения о компьютерных
информационных системах и местных сетях.
Разговоры с друзьями о компьютерах. Ваши друзья, даже
если они представители других профессий, могут снабжать вас
ценными сведениями о компьютерах, если, конечно, они таковые
используют. Два моих друга, юрист и банковский служащий,
пользующиеся компьютерами в своей работе, дали мне много
идей относительно того, как более эффективно применять ком¬
пьютерную систему. Когда вы только приступаете к работе с
компьютером, общение с более опытным пользователем и выяс-
Введение 21
Laboratory (PC User
Newsletter for the Laboratory PC Users Group
Volume 1. Number 3 August 1986 $36.(X) per Year
Managing Your Instrument Data
Using a PC in the laboratory to solve data
management problems requires planning and
wise implementation. But dont spend a long
time selecting your first data management
system. Find an easy one to use and get your
feet wet as soon as you can!
Figure 1 The Big Five PC Software Applications.
Inside Udtis Issue:
From the Editor 2
LAB Reviews 4
ChemBase by Molecular Design
LAB Godd Ideas 7
Numeric Input Macro for Lotus
LAB Letters 8
LAB Data Basics 9
Data Management on the IBM PC
Lotus n the LAB 11
Part 3: Control Chart Data
Management
LAB Special Interest Groups 14
LAB Distribute 15
Regisi'ation Form 16
Data Management is one of the "Big Five'1
Horizontal Software applications, Figure 1.
The others are word processing,
spreadsheets, communications, and graphics.
A combination of these horizontal software
applications, your laboratory data, some
interfacing software and lots of Brainware will
create an integrated solution to most of your
laboratory computing problems, Figure 2. You
should think of these horizontal software
products as building blocks for your solution.
In each of these five major types of software
there are literally hundreds of different
programs you can select from. Your job is to
select the package which fits your application
the best.
Lab Data Solution Central
At the center of your computer solution is your
laboratory data. This data can come from instruments
or you can acquire it directly from sensors positioned
on your experiment. Data is central to your PC
solution. If the raw data is acquired poorly, at too fast
or slow a rate or inaccurately converted into a digital
form, no matter how perfectly the data is processed,
the application will provide erroneous results. Your
first task is to insure your raw data is accurately
acquired After data is acquired, it is usually placed in
a file on a disk for more permanent storage. Once •
your data is on disk, other application programs can
read the data tor further processing, graphing and
reporting Between the laboratory data and the
application programs may be one or more
"interfacing” programs or procedures like those
Continued on Page 3
i
I
РИС, 1.4. Группы пользователей публикуют полезную информацию в ежеме¬
сячных бюллетенях. Они также предлагают общедоступное програм¬
мное обеспечение и распространяют информацию через электронную
почту.
22 Глава 1
нение даже на первый взгляд незначительных вопросов весьма
полезно. На эти как будто бы тривиальные вопросы сможет лег¬
ко ответить человек с небольшим опытом работы, тогда как
поиск ответа в учебнике, справочнике или журнальной статье
потребует значительного времени. Даже если тот, к кому вы об¬
ращаетесь, не сможет ответить на ваш вопрос, он может знать,
где найти ответ.
Итак, изучение компьютеров потребует определенных.усилий,
но, после того как будут преодолены первые сложности, ком¬
пьютер станет для вас неоценимым помощником в решении задач
и систематизации информации.
Использование программного обеспечения
Компьютер может, как правило, принимать информацию в форме
цифр или литер (ввод), эффективно ее обрабатывать (преобра¬
зовывать, группировать, выводить на экран дисплея, проводить
вычисления) и сообщать результаты (вывод). Выполнение таких
задач возможно при наличии соответствующего программного
обеспечения. Без программного обеспечения компьютер представ¬
ляет собой всего лишь мертвую конструкцию из железа, пласти¬
ка и кремния.
Обновление программного обеспечения играет ключевую роль.
Параллельно с совершенствованием аппаратных средств значи¬
тельные успехи достигнуты и в программном обеспечении ком¬
пьютеров, пример тому полноэкранное редактирование, цветная
дисплейная графика, прямое управление посредством устройств-
указателей (типа «мыши») и интерактивная графика. Новая вол¬
на недорогого программного обеспечения для ПК существенно
облегчает обращение с этими компьютерами. Для выполнения
продуктивной работы специальные языки программирования
больше не нужны. Улучшенное программное обеспечение позво¬
лило быстро расширить область применения персональных ком¬
пьютеров и сделало доступными их для каждого, кто нуждается
в обработке информации для подготовки отчетов, планирования
и принятия решений. Научные работники особенно могут оценить
достоинства различных возможностей систематизации, анализа
и подготовки отчетов о исследованиях.
Основные классы прикладных программ. Далее в этой и по¬
следующих главах будут рассмотрены основные разновидности
имеющегося в настоящее время программного обеспечения ПК.
В данной главе представлено лишь краткое введение, а в после¬
дующем каждому классу программ будет посвящена отдельная
глава. Большинство из тысяч прикладных программ, разрабо¬
танных для ПК, подразделяется на пять крупных категорий: пе¬
редача данных, электронные таблицы, графика, управление ба¬
Введение 23
зами данных и обработка текстов. Почти все известные прило¬
жения компьютеров могут быть представлены как комбинация
действий, относящихся к этим основным категориям. Вы должны
быть знакомы с возможностями каждого класса программ, что¬
бы уметь выбрать из них такую, которая позволит вам решить
стоящую перед вами задачу.
Передача данных. Программное обеспечение передачи дан¬
ных позволяет связывать ваш компьютер с разнообразными дру¬
гими компьютерами. Эти программы обеспечения особенно важ¬
ны для научных работников, так как первичные, так называемые
сырые, данные могут быть получены либо непосредственно из
эксперимента, либо из другого компьютера, встроенного в лабо¬
раторный прибор. Этот тип программного обеспечения позволяет
также общаться с большими компьютерами, которые имеют
базы данных и банки библиографии. Многие научные работники
оправдывают расходы на ПК одной экономией времени литера¬
турного поиска. Наконец, это программное обеспечение использу¬
ют в тех случаях, когда необходимо передать результаты на
другой компьютер, который будет хранить их или проведет кор¬
реляцию результатов, полученных вами и другими исследова¬
телями.
Электронные таблицы. Эти таблицы позволяют разделить па¬
мять компьютера на строки и столбцы, как в разлинованной в
клеточку тетради. Пересечение строки и столбца образует клет¬
ку, в которой можно хранить информацию. Клетки можно за¬
полнить данными о результатах эксперимента, показаниях при¬
боров или параметрах градуировки. В них можно заносить тек¬
стовую информацию — заголовки и пояснения к графам таблицы,
номера результатов или уравнения для расчета новых величин
по имеющимся данным. Установив эти уравнения (правила сжа¬
тия данных), вы тем самым сформируете шаблон для получения
отчетной информации* и в дальнейшем, изменяя данные, сможе¬
те получать новые отчеты по этому образцу (рис. 1.5). Вы може¬
те задаться вопросом «Что произойдет, если...?», соответствую¬
щим образом изменить данные и сразу же увидите результат.
Для получения таблицы на бумаге следует просто распечатать
содержимое экрана**.
Графика. Анализ научной информации особенно удобно вы¬
полнять графическими методами. При наличии соответствующе¬
го программного обеспечения вы можете увидеть полученные вами
данные на дисплее в самых различных форматах. График, пред¬
ставленный на рис. 1.6, легче интерпретировать, чем колонки чи-
* Например, готовых сумм по строкам или столбцам. — Прим. ред.
** Эта стандартная для IBM PC функция, выполняемая при нажатии
определенной клавиши. — Прим. ред.
24 Глава 1
А
В
C
D
1 Metnane Samples
2
3 Submitter
Amount
Area Res
. Factor
13 S. Kofax
450
4500
10
14 N. Larker
650
6500
10
15 G. Hodges
480
4800
10
16 J. Robinson
610
6100
10
17 P. Reese
230
2300
10
18 J. Gilliam
340
3400
10
19 C. Neal
900
9000
10
20 D. Demeter
350
3500
10
21 F. Howard
410
4100
10
22
23
24 Data Base Stats
25 Mean
468.8235
4688.235
26 Standard Dev
160.9121
1609.121
27 % Std Dev
34.32255
34.32255
28 High
900
9000
29 Low
230
2300
РИС. 1.5. Электронная таблица, содержащая «шаблон» отчета.
F
Submitter
сел. Если скорость генерации высока, быстро появляющиеся
графики можно столь же быстро перестроить, изменив те или
иные параметры. Этот тип интерактивной графики чрезвычайно
полезен при анализе данных.
Управление базами данных. Системы управления базами дан¬
ных (СУБД) позволяют сохранять данные и тексты, а также
отыскивать данные по запросам различного вида. Эти програм¬
мы позволяют вам создавать базы данных, вводить данные с
экрана (рис. 1.7) и затем либо с помощью специальной програм¬
мы— генератора отчетов, либо по определенной команде про¬
сматривать эти данные или сводить их в отчет. СУБД облегчает
рассмотрение, сопоставление, анализ и представление данных в
различных форматах без их повторного ввода. Разрабатывать
и применять новые прикладные программы проще, если они ис¬
пользуют информацию из базы данных, а не те же данные в
неупорядоченном виде.
Обработка текстов. Программное обеспечение обработки тек¬
стов превращает ПК в аналог пишущей машинки. Вы компонуете
текст (например, отчет, сводку результатов эксперимента, пред¬
ложения к проекту или письмо) на экране дисплея вместо того,
чтобы печатать на бумаге, что упрощает внесение необходимой
правки. Вы можете убрать, вставить, перегруппировать слова,
абзацы и вообще куски текста. Текст при этом представляется
на экране в том виде, в котором он будет напечатан на бумаге.
о
СМ
ш
СМ
г-
со
а
40
Q
СМ
см
LO
О
со
'О
40
СО
vT
in
Г"
Г"-
СМ
го
(У
Г"'
СМ
'"'О
(У
О
'"О
Q
<У
г\
Q
СО
г-
со
(У
(У
ш
ST
Г"
1Л
Q
СО
СО
Г~
СУ
(У
Q
1—1
00
см
м?
со
со
о
г—(
СО
1П
(У
<0
Ш
СМ
40
in
40
О
(У
40
40
со
см
г—1
г—1
Г-Н
Г—<
СМ
СО
см
40
Q
СО
in
см
(У
40
СО
.“Н
гН
Г-Н
СМ
СМ
см
см
(—1
(—1
г—1
г—<
. (M n LTl CO Q н ОШ m O CO Q -1
< СОСОССООСОСОСОСОС5>(У(УСУУ>СУС7'(У(У(УОО
—if—I r—I I—I H H >—I r~i r—j r-I r—I r—I r—I r—I г—I г—I r-H r—l CM CM
HPL.C Analysi
РИС. 1.6. Графическое и обычное представление данных.
о
О
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
CD
ч
о
00
(D
’’t
см
о
00
ю
ч
сч
СЧ
см
см
04
Т-
Г-
Г-
Г-
(spUDsnoqi)
Xjisua|U|
26 Глава 1
’'Acetone
[ lieus Edit Print/File Records Search Forn
4SEJ
1 Solvent Database
* H^e:
jLocation: R10
Boiling Point deg C: 56 Dielectric. Constant: 20.70
Density 25 deg C: 0.786 Refractive Index: 1.3590
г LIST
Иане
Locat ion
Boiling
Density
Dielectr
Refracti
Flash Po
Acetone
R10
56
0.786
28.70
1.3590
-18
Chloroforn
R4
61
1.471
4.81
1.4475
Carbon let
R5
77
1.583
2.24
1.4631
Cyclohexan
R6
81
0.772
2.02
1.4263
-20
Acetonitri
R14
82
0.775
37.50
1.3441
8
РИС. 1.7. Экран дисплея в момент ввода информации в базу данных.
Специальные модули помогают проверить текст на отсутствие
орфографических ошибок. Документы могут быть напечатаны в
различных форматах.
Интегральные прикладные программы. Интегральные про¬
граммы объединяют особенности программ двух или большего
числа основных классов. Такая программа имеет явные преиму¬
щества, поскольку информация может быть обработана с по¬
мощью разнообразных средств без повторного ввода данных.
Например, данные могут быть введены в программу типа элект¬
ронной таблицы и после этого представлены графически (рис. 1.8)
либо рассортированы (рис. 1.9). Интегральные прикладные про¬
граммы обеспечивают большую гибкость. Наиболее известные
интегральные программы типа Symphony (фирма Lotus) и Fra¬
mework (фирма Ashton-Tate) объединяют все основные функции
в одном пакете программ. Этот подход может быть очень удобен
для нового пользователя персонального компьютера, поскольку
одну программу освоить быстрее, чем пять или шесть отдельных
программ.
Прикладные системы, объединяющие аппаратное
и программное обеспечение
Эти готовые к непосредственному использованию прикладные
системы охватывают широкую сферу применения — от ком пью-
Введение 27
Instrument Quality Control Chart
РИС. 1.8. График, построенный по экспериментальным данным при помощи
программы Lotus 1-2-3.
К
L
M
N
0
P
7
Ref no.
Rec Date
Submitted by
Analysis Analyte
Raw Value
8
2003
8307.05
Calibration
GCHROM
ethane
120132
9
2006
8307.12
Calibration
GCHROM
ethane
124098
10
2009
8307.19
Calibration
GCHROM
ethane
118043
11
2012
8307.26
Calibration
GCHROM
ethane
112043
12
2015
8308.02
Calibration
GCHROM
ethane
107021
13
2018
8308.09
Calibration
GCHROM
ethane
100103
14
2002
8307.05
Calibration
GCHROM
methane
150032
15
2005
8307.12
Calibration
GCHROM
methane
160054
16
2008
8307.19
Calibration
GCHROM
methane
145045
17
2011
8307.26
Calibration
GCHROM
methane
155076
18
2014
8308.02
Calibration
GCHROM
methane
130102
19
2017
8308.09
Calibration
GCHROM
methane
120034
20
2001
8307.05
Calibiatior
GCHROM
propane
230145
21
2004
8307.12
Calibration
GCHROM
propane
234024
22
2007
8307.19
Calibration
GCHROM
propane
228023
23
2010
8307.26
Calibration
GCHROM
propane
232076
24
2013
8308.02
Calibration
GCHROM
propane
227032
25
2016
8308.09
Calibration
GCHROM
propane
225021
РИС. 1.9. Данные, отсортированные программой Lotus 1-2-3.
28 Глава 1
терного дизайна печатных интегральных схем и схемотехники до
сбора и обработки хроматографических данных. Они сочетают
специальную аппаратуру (такую, как графопостроители и интер¬
фейсы аналитических приборов) с программным обеспечением,
которое решает задачи, прежде доступные только более дорогим
сложным системам. По сравнению с заказным оборудованием
стоимость этих систем в 10 или даже в 100 раз меньше. Конечно,
если ПК не загружен специальными задачами, он может выпол¬
нять и другие, более обычные программы.
Глава 2
АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ
Прежде чем продолжить обсуждение прикладного про¬
граммного обеспечения, рассмотрим основные компоненты аппа¬
ратного обеспечения ПК и принятую терминологию. Как и во
всех других областях науки, здесь применяется много специфи¬
ческих терминов и сокращений. Эта глава предоставит вам не¬
обходимую информацию о компьютерной аппаратуре, достаточ¬
ную для того, чтобы разобраться, какие блоки компьютера ис¬
пользуются прикладными программами. Напомним, что обору¬
дование, составляющее ПК, называется аппаратным обеспече¬
нием. В этой главе описаны различные типы аппаратных средств,
входящих в состав компьютерной системы. В том или ином виде
они присутствуют во всех компьютерах.
Печатные платы
Всякий раз, когда вы заглядываете внутрь компьютера, безраз¬
лично какого — большого (универсальная ЭВМ) или малого
(ПК), вы видите там один или большее число предметов, подоб¬
ных изображенным на рис. 2.1. Эти темные прямоугольники пред¬
ставляют собой интегральные схемы (ИС), называемые также
микросхемами, или чипами. Интегральными эти схемы называ¬
ются потому, что в одной упаковке они объединяют возможности,
требовавшие ранее целого ряда транзисторов, конденсаторов,
сопротивлений и прочих электронных элементов. Сегодня тысячи
таких чипов выполняют различные вычислительные функции.
Сама по себе отдельная микросхема не так уж значима. Она
должна получать питание от других ИС, а также обмениваться
с ними данными или командами. Этот взаимообмен и распреде¬
ление питания обеспечивают тонкие металлические дорожки, ли¬
тографически нанесенные (впечатанные) на подложку плат.
Большинство печатных плат имеют такие дорожки с обеих сто¬
рон. У более сложных плат три или четыре слоя дорожек, связы¬
вающих микросхемы. Эти дорожки наслаиваются друг на друга,
образуя подобие сандвича. Основной задачей при конструирова¬
нии компьютера является выбор подходящих интегральных схем
и надлежащей «раскладки» их по плате.
30 Глава 2
РИС. 2.1. Основная системная плата IBM PC (с разрешения фирмы IBM).
Центральный процессор
Центральный процессор (ЦП) является той частью компьютера,
которая выполняет вычисления. цп выполняет все действия типа
-сложения или сравнения; о>н также дирижирует всем потокОхМ
данных, определяя место их хранения, способы ввода и передачи.
В первом приближении процессор можно рассматривать как
устройство с тремя собственными участками памяти. Эти участ¬
ки иногда называют регистрами. Один из них может хранить
команды или инструкции, а два других — данные. В соответствии
с командами процессор может производить сложение, вычитание
или сопоставление содержимого регистров данных. Именно эти
на первый взгляд весьма простые возможности позволяют про¬
цессору выполнять почти любые математические действия. Если
возможно сложение и вычитание, то умножение и деление может
быть произведено как серия сложений и вычитаний. А поскольку
сложение, вычитание, умножение и деление доступны процессо-
Аппаратное обеспечение персональных компьютеров 31
Таблица 2.1. Распространенные процессоры для ПК
Микропроцессор Производитель
Компьютеры, использующие микро¬
процессор
Z-80
Zilog
Osborne, Каурго
6800, 6809
Motorola
SS-50 Bus, Tandy
6502
Mostek
Apple II, He, lie, Commodore 64,
ATARI
6800
/Motorola
Apple Macintosh, Hewlett Packard
9000, AT&T 7500, Commodore. Amiga,
ATARI ST
8088
Intel
IBM PC, Compaq, многие совмести¬
мые ПК
8086
Intel
AT&T 6300
80286
Intel
IBM PC/AT, многие совместимые ПК
80386
Intel
Новое поколение ПК
ру, возможны и возведение в квадрат, извлечение квадратных
корней и логарифмирование. Так как текстовые символы пред¬
ставляются в компьютере цифрами, их тоже можно обрабаты¬
вать: сравнивать, объединять или удалять в соответствии с за¬
данной программой.
Действия процессора определяются инструкциями, заложен¬
ными в программном обеспечении. Эти инструкции поступают в-
ЦП в виде так называемых машинных команд. Существует мно¬
го типов центральных процессоров для персональных компьюте¬
ров. Некоторые из наиболее популярных представлены в.
табл. 2.1. Каждый из процессоров имеет свой набор функций (как
говорят, репертуар команд). Программа представляет собой по¬
следовательность инструкций, которые точно предписывают цен¬
тральному процессору, какие вычисления необходимо выполнить.
Число команд, которое может выполнить центральный процес¬
сор, и скорость их выполнения определяют быстродействие и про¬
изводительность компьютера. Инструкции специфичны для каж¬
дого ЦП. Поэтому программы, составленные для одного процес¬
сора, могут не выполняться другим. Чтобы увеличить срок по¬
лезной службы ЦП, созданы семейства программно-совместимых
ЦП, например Intel 8088, 8086 и 80286. Эти процессоры имеют
в значительной части общий репертуар команд. Для повышения
эффективности необходимо расширение набора команд или уве¬
личение быстродействия ЦП.
Память
Память компьютера — та часть аппаратуры, которая хранит про¬
грамму (скажем, инструкции для выполнения Lotus 1-2-3) и дан¬
ные (например, данные, запрашиваемые программой) в то вре-
32 Глава 2
мя, когда ЦП выполняет вычисления. В компьютере используют¬
ся два типа памяти. Оперативная память (ОП) —запоминающее
устройство с произвольной выборкой информации, позволяющее
осуществлять и чтение, и запись. Она предназначена для времен¬
ного хранения выполняемых программных инструкций и данных.
При выполнении программы центральный процессор считывает
команды из ОП и записывает в нее новые данные либо изменяет
исходные. Содержимое этой памяти «летуче», так как при от¬
ключении питания оно теряется.
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) также исполь¬
зуется для хранения программных инструкций. Поскольку ПЗУ
доступно только для чтения информации, данные в нем обычно
не хранят. ПЗУ, как правило, применяют для хранения неизмен¬
ных программных инструкций, подобных тем, которые необходи¬
мы, чтобы активировать компьютер после включения. В персо¬
нальных компьютерах IBM ПЗУ служит для хранения драйве¬
ров — программ, управляющих периферийными устройствами, на¬
пример дисководами и мониторами. Записанные в ПЗУ програм¬
мы изменить невозможно, и они сохраняются даже при отклю¬
чении питания.
Емкость компьютерной памяти измеряется в килобайтах* (К),
каждый килобайт равен 1024 байтам. Так как схемы памяти вна¬
чале стоили дорого, первые ПК обладали очень небольшой па¬
мятью. Самый первый персональный компьютер (фирмы Apple),
выпущенный в 1977 г., имел емкость памяти всего лишь в 4 К
(4 килобайта), достаточную разве что для простых игр. Сегодня
же эти микросхемы подешевели и обычными стали персональные
компьютеры с объемом ОП 512 К или 640 К. (На рис. 2.2 хра¬
нение информации в памяти, разделенной на байты соотносится
с обычной текстовой записью.)
Адресация памяти
При выполнении программы содержимое памяти компьютера
должно быть организовано так, чтобы было известно, какой уча¬
сток использовать. Компьютерную память можно мысленно пред¬
ставить себе в виде стены, увешанной почтовыми ящиками. Для
того чтобы можно было различить участки памяти, каждый из
них (ячейка) имеет свой адрес**, подобный почтовому. Централь-
* Приставка «кило» здесь означает двоичную тысячу: 1024 = 210.—
Прим. ред.
** Адрес — это число, которое должно помещаться в так называемой
шине адресации, каждая линия которой соответствует одному разряду в
двоичном представлении. При 16 линиях доступны 16 двоичных разрядов
и максимальное возможное число равно 216 = 65 536. — Прим. ред.
Один компл
ПХ
ci
)S
ь
н
J2
I
о
CD
о
4).
С
Z
и
□С
_
2
(3
Ef
и
3 г. Учи
34 Глава 2
Единицы измерения памяти: байты и биты
Память представляет собой просто совокупность боль- |
шого числа электронных переключателей!, которые могут <
находиться в открытом (переключатель пропускает ток) или I
запертом (ток не проходит) состоянии. Эти два состояния |
можно обозначить как 1 (открыто — on) и 0 (зап.ерто — off). |
Единичный переключатель, или бит (от Binary unIT), сам ;
по себе используется редко, поскольку может содержать I
лишь минимальную информацию*. Чтобы представить ин¬
формацию о более сложных объектах — цифрах, буквах или
графических образцах, следует объединить несколько битов.
Число битов |
Число
представимых объектов
5
32
6
64
7
128
8
256
Сколько битов нужно собрать вместе, определяется числом
разнообразных объектов, которые требуется представить со¬
ответствующими двоичными кодами. Например, для коди¬
рования объектов следующего списка требуется уметь пред¬
ставить 135—140 символов:
Класс объектов (символов)
Число объектов
в классе
Строчные буквы (английские)
26
Прописные буквы (английские)
26
Цифры
10
Математические символы и знаки
пунктуации
23
Графические символы
20
Контрольные символы
10
Управляющие символы (управление
периферийными устройствами)
20
Всего
135
* Информацию о том, что в нем содержится — 0 или 1, т. е. двоичную
единицу информации, отсюда и название. — Прим. ред.
Аппаратное обеспечение персональных компьютеров 35
Таким образом, в этом случае требуется 8 бит. Для того
чтобы приписать всем этим буквам, цифрам, управляющим
и специальным символам свои двоичные коды, разработана
таблица кодировки* ASCII (American Standard Code for
Information Interchange).
В соответствии с этим память компьютера делится на
байты— участки в 8 бит. Объем памяти компьютера выра¬
жают именно в байтах или чаще в килобайтах (К). Один
килобайт на самом деле составляет 1024 байт (1024, «дво¬
ичная тысяча», 210). Поскольку байт по кодировке ASCII
представляет также буквы или цифры, иногда вместо бай¬
та говорят о символе (character). Ниже показаны коды
ASCII букв Н и О, а также числа 2.
Н 1001000 О 1001111 2 0110010
* Закодировать объект — означает приписать ему строго опреде¬
ленное число, номер. Поскольку память компьютера двоична, номер, или
код, н\жно перевести в двоичную форму. Для представления же в дво¬
ичном виде цифр от 0 до 135 требуется не менее 8 двоичных разрядов —
Прим., ред.
ный процессор знает, к какой ячейке памяти следует обратиться
для считывания очередной порции данных или следующей коман¬
ды программы. Объем доступной компьютеру памяти определя¬
ется тем, сколь велик номер ячейки*, к которой может обратиться
процессор. Каждый центральный процессор имеет фиксирован¬
ное число так называемых линий адресации, которое и опреде¬
ляет размер доступной адресуемой памяти. Например, 8-разряд-
ный микропроцессор с 16 линиями в адресной шине может адре¬
совать 65 536 байт, или 64 К, ячеек памяти. Процессор персо¬
нального компьютера IBM Intel-8088 имеет 20 адресных линий.
Он может хранить такое число, как 1 048 576 байт, т. е. адресо¬
вать 1024 К, или 1 мегабайт, памяти. Для размещения больше¬
го числа данных или программ необходима организация допол¬
нительной памяти. Эта дополнительная память может быть орга¬
низована с использованием так называемой страничной органи¬
зации памяти. Такой подход позволяет центральному процессо¬
ру, который может адресовать только 64 К, использовать в дей¬
ствительности 128 К или более. В современных операционных
системах для ПК фирмы IBM максимальный объем памяти, до¬
ступный без этого приема, составляет 640 К.
Один из таких вариантов поддерживается программами Lo¬
tus 1-2-3 и Symphony (Lotus Development Corp.) и Framework
(Ashton-Tate) и позволяет расширить ОП до 4 мегабайт. Coot¬
Собственно, это и есть адрес. — Прим. ред.
s’
36 Глава 2
ветствующее аппаратное обеспечение, так называемая плата рас¬
ширения памяти*, производится фирмой Intel. Если вы хотите
использовать эту технику, необходимо иметь гарантии совмести¬
мости аппаратного и программного обеспечения. Обычное про¬
граммное обеспечение без специальной модификации неспособно
применить дополнительную память.
Магистральная структура
Часто требуется соединить вместе ряд вычислительных устройств.
Такими устройствами могут быть интегральные схемы на печат¬
ной плате, сами печатные платы в компьютере, компьютеры в
локальной вычислительной сети (Local Area Network — LAN)
или большие ЭВМ в международной сети. Одним из способов
соединения этих устройств или отдельных блоков является их
подключение к общему центру, или контроллеру. Однако такая
стратегия накладывает ограничения на число соединяемых уст¬
ройств и их доступность.
Иным вариантом соединения является использование маги¬
страли, или общей шины, которая последовательно связывает
все блоки. Электрическая проводка в наших домах реализует та¬
кую шинную структуру, так же и компьютерные чипы соединя¬
ются шиной, питающей их электричеством и обеспечивающей
обмен данными и командами. Этот обмен через магистраль мо¬
жет происходить как в параллельном, так и в последовательном
режиме. В первом случае группа битов, составляющая квант ин¬
формации, достигает адреса назначения одновременно. В после¬
довательном режиме биты передаются друг за другом, после чего
их вновь следует сгруппировать. Выбор центрального процессора
определяет не только объем адресуемой памяти, но и число би¬
тов информации, которое можно передавать по общей шине од¬
новременно. Например, процессор Z-80 имеет 8-битовую шину
(магистраль состоит из 8 линий). Это означает, что 8 бит инфор¬
мации могут быть переданы другим блокам компьютера за один
прием. Более мощные процессоры, такие, как Intel 80286, имеют
16- или 32-битовые шины. Эти процессоры могут передавать зна¬
чительно больше битов данных сразу.
В большинстве персональных компьютеров к шине подклю¬
чен один или несколько дополнительных разъемов. К ним можно
подсоединить дополнительные платы (платы расширения) с под¬
ходящими к разъемам контактами. Новая плата получает пита¬
ние от компьютера и имеет доступ к магистрали обмена коман¬
дами и данными. При наличии таких разъемов можно подклю¬
* Этот термин означает, что программное обеспечение позволяет поль¬
зоваться теми или иными модификациями аппаратных средств. — Прим. ред.
Аппаратное обеспечение персональных компьютеров 37
чать дополнительную аппаратуру к уже имеющемуся компьюте¬
ру, вместо того чтобы приобретать новый компьютер. Например,
дополнительные платы для IBM PC обеспечивают расширение
памяти и добавочные коммуникационные каналы; они позволяют
связать компьютеры в локальные сети, управлять работой раз¬
личных мониторов или обором данных, передавать и получать
информацию от других компьютеров и выполнять сотни других
операций. Использование дополнительных разъемов позволяет
компьютерам осуществлять наряду с обычными и нестандартные
функции.
Коммуникационные порты
Компьютер соединяется с внешними блоками через устройства,
называемые коммуникационными портами. Соединение с приме¬
нением портов требует аппаратного и программного обеспечения.
Обычно аппаратное обеспечение представляет собой расшири¬
тельную плату типа показанной на рис. 2.3. Программное обес¬
печение коммуникации через порты в наиболее простых случаях
предоставляет операционная система. Более сложные задачи
требуют специальных прикладных программ.
Различают два основных типа портов — последовательные и
параллельные. Последовательные порты позволяют передавать
и принимать информацию в режиме «бит за битом». Наиболее
известным примером является коммуникационный порт, который
использует протокол (правила, регламентирующие обмен) RS-
232С для посылки и приема символов. Протокол RS-232C опре¬
деляет электрические характеристики передачи и приема данных.
Последовательные порты называют также асинхронными порта¬
ми связи.
Параллельные порты более эффективны, чем последователь¬
ные, так как они передают группу битов данных по отдельным
линиям одновременно. Наиболее известен параллельный! порт,
служащий для подключения печатающего устройства к IB?A PC.
Через него одновременно передается 8 бит, т. е. вся информация,
необходимая для кодирования одного символа.
Клавиатура
Клавиатура является основным устройством ввода информации
в персональный компьютер. Нажатие клавиш вызывает передачу
соответствующих символов компьютеру. Типичная клавиатура
похожа на клавиатуру пишущей машинки. Она имеет клавиши
Для всех букв алфавита и цифр. Кроме того, клавиатура распо¬
лагает программируемыми функциональными клавишами, кла¬
вишами передвижения курсора, отдельным цифровым блоком и
РИС. 2.3. Многофункциональная плата расширения, обеспечивающая дополнительную память, два порта последовательной
связи, параллельный порт печатающего устройства и часы (с разрешения фирмы AST Research).
Аппаратное обеспечение персональных компьютеров 39
клавишами специального назначения. Программируемые функ¬
циональные клавиши облегчают пользователю взаимодействие с
его программами. Вместо того чтобы нажимать на клавиши, на¬
бирая определенную последовательность символов, можно свя¬
зать эту последовательность с функциональной клавишей и про¬
сто нажимать на последнюю. Клавиши с изображением стрелок
позволяют передвигать курсор по экрану дисплея. Цифровой
блок удобен при вводе массивов числовой информации. Специ¬
альные клавиши, такие, как Ctrl (control — управление) и Alt
(alternate — дополнительный) по сути аналогичны клавишам пе¬
реключения регистров пишущей машинки. Удерживая их нажа¬
тыми, нажимают какую-либо другую клавишу; такое двойное
нажатие генерирует дополнительные символы (коды). Так, на¬
пример, на ПК фирмы IBM нажатие клавиши с вызывает пере¬
дачу компьютеру кода (кодировка ASCII) 99 (строчная с).
Нажатие той же клавиши при нажатой клавише Shift (сдвиг)
передает компьютеру код 67 (прописная С). Наконец, комбина¬
ция Ctrl и с генерирует код ASCII 3.
Дисководы
Дисководы — это устройства, обеспечивающие запись и считы¬
вание программ и данных с использованием магнитных дисков.
Данные на дисках сохраняются при отключении питания. Два
наиболее распространенных типа дисководов предназначены для
флоппи-дисков (гибких дисков) и винчестерских (жестких) дис¬
ков. Для ПК фирмы IBM емкость флоппи-дисков составляет
360 К (360X1024 байт) для хранения данных и программ, а
флоппи-диски PC/AT вмещают 1,2 мегабайт (1,2X1 048516-байт).
Емкость винчестерских дисков значительно больше: в интервале
от 10 мегабайт (10X 1 048516 байт) до 300 мегабайт (рис. 2.6).
РИС. 2.4. Клавиатура IBM PC/AT (с разрешения фирмы IBM).
40 Глава 2
РИС. 2.5. Флоппи-диск обеспечивает хранение данных И программ (с разре-
шения фирмы IBM).
Технические характеристики дисководов активно улучшаются.
С каждым новшеством хранение информации становится де¬
шевле, а размеры устройства меньше. Для лабораторных персо¬
нальных компьютеров скоро станут доступны (и популярны)
два новых технических варианта: оптические диски и недорогие
съемные жесткие диски. Оптические диски позволят в недалеком
будущем создавать обширные библиотеки данных (более 500 ме-
Аппаратное обеспечение персональных компьютеров 41
РИС. 2.6. Винчестерский, или жесткий диск обеспечивает большую емкость
памяти за приемлемую цену (с разрешения фирмы IBM).
габайт) для использования на малогабаритных компьютерах,
причем сами диски смогут поместиться в кармане. Такого типа
устройства сейчас применяются для цифровой записи музыки на
компакт-диски. Первые модели подобных дисков уже выпуска¬
ются и скоро будут более доступны. Некоторые фирмы распро¬
страняют оптические диски с базами данных, в том числе Che¬
mical Abstracts и Grollier’s Encyclopedia. Одна из технических
проблем в этой области — это выбор формы представления дан¬
ных на диске. Как только здесь установится более или менее
стандартный подход, поставщики аппаратного и программного
обеспечения, несомненно, быстро снабдят пользователей соответ¬
ствующей продукцией. Вскоре станут доступны и сравнительно
42 Глава 2
Как дисковод считывает и записывает данные
На магнитные диски — неважно, гибкие или жесткие — дан¬
ные записываются бит за битом; для этого магнитная го¬
ловка дисковода движется над металлическим покрытием
диска. С физической точки зрения поверхность пустого от¬
форматированного диска подобна вытянутым «в цепочку»
на листе бумаги железным опилкам; такая цепочка полу¬
чается, если провести под листом магнит. В рамках этой
аналогии запись бита информации на диск соответствует
намагничиванию участка «цепочки» в одном из двух раз¬
решенных направлений, которые можно обозначить как О
и 1. При считывании данных головка дисковода снова про¬
ходит над металлическим покрытием и воспринимает кон¬
фигурацию (0 или 1) каждого бита.
Для хранения данных на оптических дисках использует¬
ся близкий подход, но считывание и запись битов инфор¬
мации на соответствующие участки поверхности происходит
иначе. При записи для формирования микрорельефа по¬
верхности применяют лазер высокой мощности. Узкий пу¬
чок излучения, попадая на гладкую поверхность пустого
диска, оставляет на ней микроскопические углубления или
пузырьки (в зависимости от особенностей конструкции).
При считывании информации эти углубления или пузырьки
регистрируются при помощи менее мощного лазера, скани¬
рующего поверхность. Преимущества оптического диска пе¬
ред магнитными носителями связаны с микроскопическим
размером области, необходимой для хранения одного бита
данных. Обычный гибкий диск (флоппи) содержит 96 кон¬
Аппаратное обеспечение персональных компьютеров 43
центрических дорожек на каждый дюйм. Плотность записи
на жестком диске (винчестерском) около 800 дорожек на
дюйм. Для оптического же диска эта величина достигает
40 000 дорожек на дюйм.
В настоящее время все выпускаемые серийно оптические
диски пригодны только для чтения; иными словами, их мож¬
но использовать лишь в режиме считывания раз и навсегда
записанных данных. В ближайшем будущем должны по¬
явиться более совершенные системы, допускающие и чтение,
и запись.
недорогие съемные диски. Пока они стоят примерно 3000 долл.
Однако в ближайшее время цены должны снизиться до 1000—.
1500 долл. Однако чтобы такое оборудование завоевало рынок,
оно должно выдержать конкуренцию по стоимости с новыми оп¬
тическими дисками и обычными системами хранения данных на
магнитной ленте.
Дисплей
Дисплей (монитор) является основным устройством, используе*
мым для отображения данных и вывода результатов. Выделяют
два основных типа мониторов: текстовые черно-белые (их также
называют монохромными) и графические, позволяющие показы¬
вать и текст, и графические образы. Мониторы соединяются с
персональными компьютерами через специальную дисплейную
плату (адаптер), которая управляет высвечиванием на экране
информации. Типичные дисплеи и дисплейные платы для IBM
PC/AT представлены в табл. 2.2. Четкость изображения на дис¬
плее зависит ог числа и плотности расположения точек растра.
Чем больше таких точек, тем лучше разрешение. Более высокое
разрешение является и более дорогим, а его использование обес¬
печивается относительно меньшим числом программ, поэтому
экранная графика высокого разрешения может оказаться не луч¬
шим вариантом для пользователя. Обычно умеренно хорошее
разрешение (640x300 точек) и наличие графопостроителя впол¬
не достаточны для большинства приложений.
Существуют три стандарта на дисплейную графику IBM PC:
монохромный дисплей с графическим адаптером Hercules, цвет¬
ной монитор RGB* с платой IBM Color Graphics Adapter (CGA)
и усовершенствованный графический монитор с платой IBM En¬
hanced Graphics Adapter (EGA). Для специально графических
приложений оборудование должно включать цветной монитор
профессионального уровня и соответствующую дисплейную пла¬
ту; необходимо также надлежащее программное обеспечение.
* RGB — аббревиатура Red — Green — Blue. — Прим. ped.
44 Глава 2
Таблица 2.2. Распространенные мониторы и платы для IBM PC.
PC/XT и PC/AT
Монитор
Плата
Разрешение
(элементов
отображе¬
ние)
Число цветов
(оттенков)
Графика
’Монохромный
Монохромная
720X348
1
■Нет
Монохромный
Hercules
720X348
1
Да
Цветной среднего
Color graphics
J 640X200
1
Да
разрешения
adapter (CGA)
I 342X200
4
Да
Цветной высокого
Enhanced graphics
640X350
16
Да
разрешения
adapter (EGA)
256
Цветной высокого
Professional gra¬
640X480
Да
разрешения
phics adapter
(PGA)
Печатающее устройство
Печатающее устройство позволяет выводить информацию на бу¬
магу. Если ПК применяется в лаборатории, это самая медленная
стадия анализа и отображения данных. К счастью, в последнее
время стали доступны скоростные сравнительно недорогие и на¬
дежные модели. В настоящее время выпускаются печатающие
устройства для ПК четырех основных типов: матричные, с высо¬
ким качеством печати, струйные и лазерные.
Матричные и высококачественные печатающие устройства ис¬
пользуют ударную технику печати: изображение на бумаге фор¬
мируется за счет прижатия к ней красящей ленты. Струйные
печатающие устройства для получения символов «выстреливают»
на бумагу чернильную струю. Лазерные же устройства «выстре¬
ливают» на чувствительную поверхность пучок лазерного излу¬
чения. При этом участки, на которые попал луч лазера, обугли¬
ваются. К получившейся «матрице» прижимается лист бумаги,
и на нем остается четкий отпечаток. Лазерные устройства низкой
стоимости будут, видимо, широко применяться в научных лабо¬
раториях.
Матричное печатающее устройство имеет печатающую голов¬
ку, представляющую собой матрицу из отдельных иголочек. Та¬
ким образом, на бумаге образуются символы, состоящие из то¬
чек-отпечатков, оставленных ударами иголочек по красящей
ленте (рис. 2.7). Чем больше точек образует символ, тем выше
качество печати матричного устройства. Четкость печати новей¬
ших моделей почти не уступает той, что дают устройства для вы¬
сококачественной печати. При этом сами устройства матричной
печати значительно дешевле и обладают большим быстродейст¬
вием (100—500 символов в секунду при матричной печати против
10—60 символов в секунду при печати высокого качества). Мат¬
Аппаратное обеспечение персональных компьютеров 45
ричные печатающие устройства также могут быть использованы
для получения на бумаге точечных копий графической инфор¬
мации, отображенной на экране дисплея IBM PC. При наличии
соответствующего программного обеспечения они могут воспро¬
изводить и встречающиеся в научных текстах специальные зна¬
ки, например знаки суммирования или интегрирования и даже
химические структурные формулы.
Устройство для высококачественной печати иначе называют
устройством с лепестковым шрифтоносителем («ромашка») —
по форме печатающей головки. Оно позволяет печатать тексты,
которые почти не отличаются по качеству от выполненных на
пишущей машинке. Это наилучшее качество, доступное для ком¬
пьютера. Печатающая головка в этом устройстве сменная. Она
представляет собой диск с радиально расходящимися лепестка¬
ми. На каждом лепестке закреплена литера буквы или знака.
Специальный молоточек, ударяя по лепестку, прижимает его к
красящей ленте и бумаге. Для получения отпечатков различных
литер диск с лепестками вращается. Большинство таких устройств
может печатать 15 символов в секунду, некоторые дорогостоя¬
щие модели — 30—40 символов.
Интересны струйные печатающие устройства, при использова¬
нии которых изображение возникает в результате распыления
чернил по бумаге (рис. 2.8). При этом новом подходе пишущее
устройство не находится в постоянном соприкосновении с твер¬
дой поверхностью, а потому изнашивается нескоро и работает
почти бесшумно. Качество печати зависит только от того, на¬
сколько точно чернила нанесены на бумагу. Струйные устройства
имеют примерно те же качество и скорость печати, что и низко-
Лента
Иголочки
■ Печатающая
J головка
РИС. 2.7. При матричной печати совокупность точек возникает при нажатии
иголочек на красящую ленту.
46 Глава 2
РИС. 2.8. Струйные печатающие устройства образуют символы разбрызгива¬
нием чернил на определенные места на бумаге.
скоростные матричные. Эта техника, однако, находится на самом
раннем этапе развития, так что не удивляйтесь, если в ближай¬
шем будущем она обеспечит и высококачественную печать, и по¬
вышенное быстродействие. Однако ей придется выдерживать
конкуренцию с лазерными печатающими устройствами.
Лазерная печать — достижение последнего времени, если го¬
ворить о ПК Срис. 2.9). На больших же универсальных ЭВМ и
миникомпьютерах она используется уже более 10 лет. Сама по
себе техника, таким образом, не нова, но цены лазерных печатаю¬
щих устройств стали доступны индивидуальным пользователям
РИС. 2.9. Лазерные печатающие устройства представляют собой комбинацию
печатающего и копировального устройства. Лазеры записывают
изображение на копировальном барабане. После этого изображение
покрывается красящим порошком, который прилипает к бумаге по¬
добно тому, как это происходит при ксерокопировании. Высокое раз¬
решение этого процесса позволяет размещать на одной странице
и текст, и рисунки.
Лазер
Аппаратное обеспечение персональных компьютеров 47
Таблица 2.3. Снижение стоимости печатающих устройств
Тип печатающего устройства
Цена, долл.
Изменение цены.
%
1983 г.
1986 г.
Матричное
995
295
—70
Лепестковое
2495
895
—64
Встроенные
(Не было)
495
Лазерные
19995
2995
—85
Шестиперьевой
8595
995
—88
графопостроитель
лишь сейчас. Замечательными особенностями этих устройств яв¬
ляются очень высокая скорость и многообразие возможностей пе¬
чати. Скорость здесь измеряется уже не символами в секунду,
а страницами в минуту. Для дешевых моделей она составляет
3—8 страниц в минуту. С той же скоростью можно печатать гра¬
фики, буквы различного начертания и размера. В лаборатории
лазерные устройства помогут отлично оформить распечатки,
предназначенные для «внешнего мира». Высокая скорость вы¬
вода информации позволяет нескольким пользователям подклю¬
читься к одному устройству и использовать его совместно, орга¬
низуя соответствующую сеть связи. Лазерная техника обещает
нам возможность печатать документы различным шрифтом не
хуже, чем на пишущей машинке и исполнять рисунки не хуже,
чем на графопостроителе. Сегодня лучшие модели обеспечивают
разрешение печати около 300 точек на дюйм; в ближайшем бу¬
дущем устройства той же стоимости будут давать до 1000 точек.
Применяя лазерные печатающие устройства, обладающие
высоким разрешением и низкой стоимостью, многие лаборатории,
которые должны представлять результаты на бланках специаль¬
ного вида, смогут печатать сами бланки и данные одновременно.
Персональный компьютер с подходящим программным обеспе¬
чением расположит данные нужным образом и выведет на ла¬
зерное устройство оформленный и заполненный бланк. Происшед¬
шие в области ПК революционные изменения особенно ярко под¬
тверждает сравнение нынешних цен печатающих устройств и
графопостроителей и качества выполняемых ими операций с тем,
что мы имели всего лишь три года назад (табл. 2.3).
Г рафопостроитель
Графопостроитель обеспечивает высококачественное графиче¬
ское представление информации на бумаге или других носите¬
лях, например прозрачной полимерной планке для кодоскопа.
Графопостроители — это механические устройства, в которых
41 Глава 2
закреплено специальное перо. Чтобы нарисовать'график или сим¬
вол, перо передвигается по бумаге. Перо (практически оно пред¬
ставляет собой скорее ручку) может быть заполнено цветной
пастой или чернилами. Многоперьевые графопостроители могут
по команде менять рисующее перо, что позволяет выполнять мно¬
гоцветные изображения.
Конструктивно графопостроители делятся на два основных
типа. В устройствах первого типа бумага или пленка неподвиж¬
но закреплена на плоской поверхности, а перо может переме¬
щаться в двух измерениях (рис. 2.10). Графопостроители второ¬
го типа устроены так, что перо движется в одном измерении, но
перемещается и бумага* (рис. 2.11).
РИС. 2.10. Планшетный графопостроитель, перо которого может двигаться,
в направлениях X и Y (с разрешения фирмы Hewlett-Packard).
* Перпендикулярно направлению движения пера. — Прим. ред.
РИС. 2.11. Однокоординатный графопостроитель. Бумага протягивается роликами в направлении X, тогда как перо двигает¬
ся в направлении Y. Этот метод не требует сложных механических устройств и так же точен, как и реализуемой
цланшетными графопостроителями (с разрешения фирмы Hewlett-Packard). '
4 г. Учи
50 Глава 2
Графопостроитель получает от компьютера последователь¬
ность команд, управляющую процессом рисования. Конечно, для
этого необходимо соответствующее программное и аппаратное
обеспечение. Аппаратные средства включают интерфейс и кабель
связи. Программное же обеспечение должно быть способно ге¬
нерировать последовательность управляющих кодов, которая пе¬
редается графопостроителю. Большинство графопостроителей
имеет встроенную таблицу кодировки, в соответствии с которой
эти коды преобразуются в элементарные движения пера. Иначе
говоря, команды графопостроителю компьютер отдает на специ¬
альном языке. Никакого официального стандарта на командный
язык графопостроителя нет. Однако язык графических команд,
предложенный фирмой Hewlett-Packard (HPGL), стал де-факто
стандартом, так как он используется многими графопостроите¬
лями и обслуживающими их пакетами программ. Второй по по¬
пулярности язык графических команд — Houston Instruments
Graphics Command Set. Международный комитет по стандарти¬
зации (ISO) работает над стандартным набором инструкций для
графопостроителей, так что в ближайшем будущем эта пробле¬
ма будет, видимо, решена.
Устройство для считывания штрихового кода
В научных лабораториях быстро приобретает популярность еще
одно устройство ввода — устройство для считывания штрихового
кода (рис. 2.12). Штриховые коды наносятся на многие товары
и упаковку продукции. Они представляют собой идентификаци¬
онные номера, закодированные в виде последовательности чере¬
дующихся широких и узких линий*. Считывающее устройство
сканирует эту последовательность и передает компьютеру соот¬
ветствующий набор символов.
Штриховые коды и сканирующие устройства для их считыва¬
ния (сканнеры) широко используются в сфере торговли. Считы¬
вание кода с упаковки, идентификация товара и распечатка его
цены и краткого описания требуют гораздо меньше времени, чем
обслуживание клиентов вручную. Штриховой код существенно
облегчает и инвентаризацию запасов.
Применение таких кодов в лаборатории по сути ничуть не
отличается от принятого в торговле. С их помощью можно нано¬
сить идентификационные метки фактически на все — от образцов
и приборов до реагентов и удостоверений сотрудников. Штрихо¬
* Линии определенной ширины соответствуют определенной букве или
цифре. — Прим,, ред.
Аппаратное обеспечение персональных компьютеров 51
вое кодирование можно легко объединить с соответствующим
программным обеспечением, так как большинство считывающих
устройств штрихового кода на IBM PC подключается к той же
линии ввода, что и клавиатура. Программам же безразлично,
поступают ли данные от считывающего устройства или вводятся
вручную.
РИС. 2.12. Сканирующее устройство для считывания штрихового кода. Эта
модель подключается к стандартной клавиатуре персонального
компьютера (с разрешения фирмы American Microsystems).
Штриховые коды могут быть нанесены с помощью матрично¬
го, струйного или лазерного печатающих устройств (лепестко¬
вые устройства обычно в этих целях не используют). Необходи¬
мо учесть, что сканирующее устройство, программа нанесения
штриховых кодов и разновидность принятого кода должны быть
совместимы.
«Мышь»
«Мышь» — это специальное устройство-указатель, или манипуля¬
тор, позволяющее просто и быстро передвигать курсор по экрану
(рис. 2.13). Название объясняется наличием у устройства до¬
вольно длинного «хвоста» — провода, соединяющего его с ком¬
пьютером. «Мышь» стала особенно популярна с появлением про-
4'
52
Глава 2
РИС. 2.13. «Мышь» (Microsoft) имеет две кнопки; она присоединяется к пер¬
сональному компьютеру либо через RS-232C, либо непосредственно
при помощи собственной встроенной платы интерфейса.
грамм, ориентированных на полноэкранный диалог с пользова¬
телем в графическом режиме*. «Мышь» позволяет передвигать
курсор в нужное место экрана и фиксировать выбор нажатием
одной из кнопок на своей поверхности. Как и в других случаях,
программное обеспечение должно оказаться способным распо¬
знать наличие аппаратного средства, т. е. «мыши», и воспринять
управляющие сигналы; к счастью, большинство программ, кото¬
рые «понимают» управление курсором с клавиатуры, могут ис¬
пользовать «мышь» после подключения небольшой дополнитель¬
ной программы, представляющей компьютеру движение «мыши»
в виде эквивалентной последовательности кодов, генерируемых
при нажатии клавиши управления курсором.
Существуют два основных варианта конструкции «мыши»:
механический и оптический. Механическое устройство использу¬
* Имеется в виду, что возможные функции программы, содержащие
такой графический интерфейс, показываются на дисплее в виде пикто¬
грамм, заключенных в отдельные «окна». Пользователь может выбрать
нужную функцию, просто переместив курсор в соответствующее окно. —
Прим. ред.
Аппаратное обеспечение персональных компьютеров 53
ет свободно вращающийся шарик, который располагается на
«дне мыши». Шарик в результате трения проворачивается, когда
«мышь» двигают по плоской поверхности. Схемы «мыши» вос¬
принимают это, подсчитывают число оборотов и передают инфор¬
мацию компьютеру. Оптическую «мышь» двигают по специаль¬
ной отражательной панели. Луч света, испускаемый «мышью»,
отражается равномерно нанесенными на панель штрихами. При
этом сенсор, расположенный внутри «мыши», определяет прой¬
денное расстояние и направление перемещения и посылает эту
информацию компьютеру.
На поверхности «мыши» может находиться одна, две или три
кнопки. Как они используются, зависит от программного обеспе¬
чения. Однокнопочная модель применяется только с ПК фирмы
Apple Macintosh; двух- и трехкнопочные модели предназначены
для ПК фирмы IBM. Разработанная фирмой Microsoft модель
с двумя кнопками стала по сути стандартной. Соединяют «мыши»
с персональными компьютерами либо через порт последователь¬
ной связи RS-232C, либо через интерфейсную расширительную
плату, вставляемую в свободное гнездо. Менее распространены
другие графические манипуляторы для ПК — джойстики (ручки
управления), световые перья, сенсорные панели, перемещающие¬
ся шарики и сенсорные экраны. Все они также позволяют поль¬
зователю выбирать на экране разделы «меню» или графические
«окна» и могут быть полезны в лаборатории.
Математический сопроцессор
Математический сопроцессор представляет собой дополнитель¬
ную схему, которая легко монтируется в свободное гнездо основ¬
ной схемной платы IBM PC/AT и аналогов. Эти устройства обес¬
печивают выполнение некоторых математических или арифмети¬
ческих команд, дополняющих репертуар команд основного
микропроцессора. Еще недавно программное обеспечение для
персональных компьютеров с такими сопроцессорами следовало
составлять специально, и оно не работало, если сопроцессор от¬
сутствовал. Сейчас же некоторые языки программирования по¬
зволяют проверить наличие сопроцессора и использовать его, а в
случае отсутствия такового имитировать его действия.
Если программное обеспечение способно использовать мате¬
матический сопроцессор (и он действительно есть!), скорость сче¬
та может возрасти в 4—20 раз. Практически же экономия вре¬
мени в этом случае зависит от решаемой задачи. Сопроцессор
ускоряет только математические процедуры, но не уменьшает
время доступа к диску или время, требуемое для обработки тек¬
стовой информации. Применение сопроцессора не даст особого
54 Глава 2
выигрыша, если скорость решения задачи лимитируется не мате¬
матическими операциями. Математический сопроцессор для IBM
PC — схема Intel 8087, дополняющая основной микропроцессор
модели 8088; IBM PC/AT и аналоги используют сопроцессор мо¬
дели 80287, дополняющий процессор Intel 80286.
Изделия, упоминаемые в этой главе
Microsoft Mouse ($195 serial version, $175 bus version), Microsoft Corp..
10700 Northup Way, Box 97200, Bellevue, WA 98009. (800) 426—9400.
PC Mouse ($195), Mouse Systems Corp., 2336H Walsh Ave., Santa Clara,
CA 95051. (408) 988—0211.
Bar code scanner ($495), American Microsystems, P. O. Box 830551, Richard¬
son, TX 75080. (817) 834—9659.
Глава 3
СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Программы обычно подразделяют на два класса: си¬
стемные и прикладные. Большинство программ, описанных в этой
книге, относится к прикладному программному обеспечению, т. е.
предназначены для конкретных прикладных задач, а именно:
обработки текстов, анализа электронных таблиц, управления
данными, графики или анализа хроматографических данных. Эта
же глава касается другого вида программного обеспечения — си¬
стемных программ. Системные программы служат для облегче¬
ния работы на компьютере, в том числе и работы с самыми раз¬
ными прикладными программами. Нынешний пользователь ПК
воспринимает наличие операционной системы как должное и
вряд ли может представить себе компьютер без соответствующих
функций и возможностей. Однако еще несколько лет назад, ког¬
да персональные компьютеры находились на раннем этапе свое¬
го развития, многочисленных сервисных программ, входящих в
операционную систему, не существовало.
Эти программы настолько тесно связаны с аппаратурой, что
иногда их считают частью компьютера. И в самом деле, опера¬
ционная система IBM PC частично хранится в постоянном запо¬
минающем устройстве. В этой главе будут рассмотрены четыре
вида системных программ: операционные системы; программы,
обеспечивающие пользователю так называемую прикладную сре¬
ду (окружение); программы, расширяющие возможности аппа¬
ратуры, и трансляторы с языков программирования.
Операционные системы
Операционная система (ОС), как следует из ее названия, управ¬
ляет почти каждым действием компьютера. Операционная систе¬
ма обеспечивает взаимодействие между пользователем и ПК, а
также между выполняемой прикладной программой и различ¬
ными компонентами аппаратуры. Этот раздел описывает основ¬
ные функции операционных систем.
Взаимодействие с пользователем. После включения питания
управление компьютером получает операционная система. Пре¬
жде всего она должна провести тестирование отдельных узлов
55
56 Глава 3
аппаратуры, проверить правильность работы доступной опера¬
тивной памяти, интерфейсов и других компонентов оборудования.
Выполнением тестов объясняется довольно большая пауза, сле¬
дующая за включением ПК. Если все проверенные аппаратные
средства функционируют безошибочно, основная часть операци¬
онной системы загружается с диска*.
Если на активном (по умолчанию) диске имеется файл с име¬
нем AUTOEXEC.BAT, выполняются команды, записанные в этом
файле. Данный файл позволяет пользователю управлять работой
компьютера сразу после включения. Если файла с таким имене^м
нет, ОС выведет на экран текущую дату, время и «подсказку» —
буквенное обозначение активного по умолчанию дисковода и
угловую скобку, например А>. Эта «подсказка» операционной
системы представляет собой и приглашение к работе: теперь
пользователь должен сообщить, какую прикладную программу
или функцию операционной системы следует выполнить. Для
этого следует просто ввести имя прикладной программы или имя
программы, выполняющей одну из функций операционной систе¬
мы (команду). Некоторые обычные команды PC-DOS представ¬
лены в табл. 3.1. Слова, использованные для обозначения всех
перечисленных команд, являются «зарезервированными», и ни
одна из прикладных программ не может иметь такое имя. Боль¬
шая часть показанных команд относится к управлению и связи
с основными узлами ПК — дисководами, клавиатурой, монито¬
ром и печатающим устройством. Команды ОС позволяют реали¬
зовать основные элементарные действия, из которых состоит ра¬
бота с компьютером. Они обеспечивают получение информации
о размере файлов на диске, о текущих дате и времени, о том,
какие дисковые файлы созданы последними, и об оставшемся на
дисках свободном пространстве. Эти команды выполняют такие
важные функции, как копирование, переименование и уничтоже¬
ние файлов. Кроме того, программы операционной системы за¬
гружают в память прикладные программы и инициируют их вы¬
полнение.
Если дается команда загрузить и начать исполнение програм¬
мы (такая команда — это просто имя нужной программы), опе¬
рационная система прежде всего отыскивает программу на дис¬
ке. Затем ОС определяет в доступной памяти участок нужного-
размера и загружает туда программу**.
Далее ОС передает управление компьютером прикладной про¬
грамме. С этого момента и до окончания решения компьютер
имеет дело только с прикладной программой. Когда прикладная
* Имеется в виду, что программы самодиагностики, также входящие
в ОС, записаны в ПЗУ компьютера. — Прим. ред.
** Попросту копирует ее с диска в память. — Прим. ред.
Системное программное обеспечение 57
Таблица 3.1. Некоторые команды PC-DOS
Команда PC-DOS а
Функция
Имя программы
Загрузить программу в память и начать ее выпол¬
нять
CD
Сменить текущую директорию6
CHKDSK*
Сообщить объем и число файлов диска
COMP
Сравнить содержимое двух файлов
COPY
Сделать копию файла или переслать содержимое
файла на другое устройствов
DATE
Установить системную дату
DIR
Показать содержимое директории на диске
DISKCOMP
Сравнить содержание двух дисков
DISKCOPY
Скопировать все содержимое диска на другой
диск
ERASE or DEL
Стереть или удалить файл с диска
FORMAT*
Отформатировать диск (подготовить к записи)
MD
Создать новую поддиректорию
MODE*
Установить режим работы периферийного устрой¬
ства
RD
Удалить поддиректорию с диска
RENAME
Переименовать файл на диске
SYS
Скопировать операционную систему на диск
TIME*
Установить системное время
TYPE
Вывести содержимое файла на экран
а Все команды, за исключением помеченных звездочкой, выполняются программами,
находящимися в памяти как часть операционной системы (резидентное ядро системы).
Помеченные звездочкой команды выполняются программами, которые загружаются в
память, когда команда выполняется. Эти программы должны находиться на активном
по умолчанию диске.
6 Директория (directory) используется для хранения файлов на диске или дискете.
в Устройство — компонент аппаратуры, например печатающее устройство, монитор
или дисковый файл.
программа заканчивает работу, управление возвращается к опе¬
рационной системе и та ожидает от пользователя новую команду.
Редактирование командной строки. Операционная система
представляет некоторые полезные возможности редактирования
командной строки* с использованием функциональных и других
клавиш клавиатуры. Например, если напечатана *не та буква, ее
можно удалить, нажав на клавишу Del (delete — удалить). Функ¬
циональные клавиши 1 (F1) и 3 (F3) полезны, если команду
необходимо повторить. При нажатии F3 на экране воспроизво¬
дится предыдущая командная строка. Простой пример показы¬
вает, как эта возможность позволяет использовать команду
CHKDSK для просмотра содержимого дисков А: и В:. В PC-DOS
* Строка экрана с «приглашением», в которой также отображается и на
бираемая пользователем команда ОС.—Прим. ред.
58 Глава 3
и MS-DOS дисководы обозначают буквой алфавита, за которой
следует двоеточие. Если в вашем компьютере имеются два дис¬
ковода для флоппи-дисков, они обозначаются как А: и В:. По
команде CHKDSK печатается число файлов на диске и объем
занятого ими пространства. Вы можете набрать A>CHKDSKA:
и получить такую информацию для диска, помещенного в диско¬
вод А:. Чтобы проделать то же самое для дисковода В:, просто
нажмите клавишу F3, и на экране появится предыдущая коман¬
да— A>CHKDSKA:. Теперь нажмите дважды клавишу Del,
чтобы удалить два последних символа (А:), затем наберите В:
и, наконец, нажмите Enter. Такое использование клавиши F3
заметно экономит ваш труд.
При нажатии же клавиши F1 на экран выводится одна буква
из предыдущей командной строки. Это также помогает воспро¬
изводить ранее введенные символы. Допустим, например, что вы
хотите напечатать содержимое трех файлов с именами
ABCD1.TXT, ABCD2.TXT и ABCD3.TXT. Вначале вы печатаете
первый — A>TYPE ABCD1.TXT.
Теперь вместо повторного набора просто удерживайте нажа¬
той клавишу F1, пока на экране не появится A>ABCD. После
этого отпустите F1 и нажмите цифру 2. На экране появится А> ;
ABCD2. Далее нажмите клавишу F3, чтобы заполнить строку
оставшимися символами, и Enter. Точно так же следует посту¬
пить и для печатания последнего файла. Эти приемы экономии
труда через некоторое время станут вам вполне привычны
Кроме того, вы можете при помощи клавиши Ins (insert —
вставлять) ввести в командную строку новые символы. Исполь¬
зуя тот же пример, предположим, что только что напечатан файл
ABCD3.TXT, а теперь следует напечатать файл ABCD123.TXT.
Нажмите F1 и удерживайте до тех пор, пока на экране не по¬
явится ABCD. Далее нажмите клавишу Ins и наберите 12. Ре¬
зультатом будет A>ABCD12.TXT. Чтобы дополнить строку до
нужной команды, достаточно лишь нажать клавишу F3.
Программирование функциональных клавиш. При помощи
DOS 3.1 и предыдущих версий можно перепрограммировать
функциональные клавиши на выполнение серии команд DOS.
Это повышает эффективность вашей работы. Если вы снова и
снова пользуетесь одними и теми же клавишами, имеет смысл
запрограммировать функциональную клавишу, чтобы одно ее
нажатие было эквивалентно всей последовательности. Допустим,
вам бывают нужны две различные директории — хроматографи¬
ческого программного обеспечения и программ обработки тек¬
стов (если вы не знакомы с понятием об иерархии директорий па
диске, познакомьтесь с ним по следующему разделу). Каждый
раз, когда вы хотите попасть в директорию обработки текста
(WORD) из хроматографического каталога (CHROM), необхо¬
Системное программное обеспечение 59
димо вводить команду CD и набирать WORD. При помощи
команды ASSIGN (присвоить) можно выполнять те же действия
нажатием клавиши F7. Аналогичным образом можно, например,
перепрограммировать клавишу F8 так. чтобы входить в дирек¬
торию CHROM и вызывать общее «меню» хроматографического
программного обеспечения. Пользуйтесь этими возможностями с
осторожностью. Перепрограммирование функциональных кла¬
виш может привести к ошибочной работе прикладных программ,
которые также используют данные клавиши.
Сопряжение между прикладными программами и компьюте¬
ром, Другая функция операционной системы состоит в сопряже¬
нии прикладной программы с аппаратными средствами. Важней¬
шим компонентом, с которым имеет дело операционная система,
является диск. Дисковая операционная система (DOS) следит за
тем, где на диске физически располагаются все данные и про¬
граммы. На рис. 3.1 представлен каталог файлов на диске. Такой
каталог можно получить по команде rlir.
Если диск имеет большую емкость, операционная система
позволяет легко разделить его на логические блоки (директории),
подобные различным секциям в картотечном блоке. Это разде¬
ление выполняется, при использовании иерархических структур,
или деревьев. Пример такой структуры представлен на рис. 3.2.
Иерархическая система позволяет располагать сотни файлов на
одном диске, объединяя их в строго определенном порядке в пре¬
делах одной поддиректории. Операционные системы, не обеспе¬
чивающие иерархической организации, очень неудобны при ра¬
боте с дисками большой емкости.
Кроме того, операционная система управляет подсоединением
и обменом данными с устройствами ввода/вывода — клавиатурой,
монитором, дисковыми файлами или портами связи. В этих це-
File
File
Type
Charac¬
ters
Date
Time
GPCCAL
WKS
3072
7-29-85
9:34p
TMDIS
WKS
2304
7-29-85
9:52p
Q AC HART
WKS
3584
6-16-86
5:20p
BEVERAGE
WKS
2432
7-30-85
3:58p
AREAPER
WKS
2560
11-16-85
12:19p
SCIPIE
WKS
1 536
11-24-85
5:46p
EXTSING
WKS
4352
11 -24-85
6:28p
MULTIGRP
WKS
4698
1-26-86
1:56p
iCPDATA
WKS
4096
6-16-86
4:15p
BARS
WKS
4480
6-16-86
5:26p
10 File(s)
38912
bytes free
РИС. 3.1. Каталог файлов на диске.
60 Глава 3
Корневая директория С:/
Обработка текстов C:/WORD Приборы C:/lNST
Хроматография C:/lNST/CHROM Уф-данные C:/’lN$T/UV
Газовый хроматограср#1 C:/lNSyCHROM/GC1 Жидкостный хрома-
тограф#1 C:/lNST/CHROM/LC1
РИС. 3.2. Файлы с программами и данными могут быть размещены в подди¬
ректориях для облегчения доступа. Файлы и программы сходного
назначения могут сводиться в одну поддиректорию.
лях ОС использует специальные устройства (контроллеры) и
специальные программы. Эти программы, выполняющие чрезвы¬
чайно важные задачи, называют драйверами устройств, или про¬
сто драйверами. Для устройства каждого типа необходим свой
специальный драйвер. Наличие их в операционной системе очень
облегчает жизнь разработчикам прикладных программ. Если бы
в PC-DOS не было драйверов устройств, каждая прикладная про¬
грамма должна была бы содержать специальные фрагменты для
выполнения таких непростых задач, как чтение с клавиатуры
• символ за символом), отображение набранных символов на мо¬
ниторе или передача литер печатающему устройству. Поскольку
перечисленные функции уже запрограммированы и к ним легко
обратиться, время разработки прикладных программ существен¬
но сокращается. Прикладные программисты могут свободно опе¬
рировать со всеми аппаратными узлами компьютера, пользуясь
простыми правилами обращения к драйверам. Операционная си¬
стема позволяет управлять и тем, какое устройство ввода/вывода
«подключить» к прикладной программе (рис. 3.3). Эта возмож¬
ность весьма ценна, поскольку, например, вам не потребуется
никаких изменений в программе, если вы захотите, скажем, пе¬
чатать результаты на высококачественном печатающем устрой¬
стве (связываясь с ним через порт связи) вместо того, чтобы
пользоваться обычным портом печати, соединенным с матричным
печатающим устройством.
Операционные системы для IBM PC. Одной из многих опера¬
ционных систем, разработанных для IBM PC, является PC-DOS,
Многочисленные другие операционные системы, которые могут
быть использованы персональными компьютерами IBM, не полу¬
чили такого широкого распространения, поскольку «под них»
разработано гораздо меньше прикладных программ. Подобно
Системное программное обеспечение 6$
тому как автомобильный мотор конструируют для определенной
модели, прикладную программу составляют для работы с опре¬
деленной операционной системой. Поэтому, выбирая операцион¬
ную систему, вы определяете тем самым и доступный спектр при¬
кладных программ. Приведем краткий обзор некоторых опера¬
ционных систем для IBM PC. Каждая из них имеет привлекатель¬
ные особенности, однако ни одна из этих систем не поддержива¬
ется таким количеством прикладных программ, как PC-DOS на
IBM PC или MS-DOS на совместимых с IBM персональных,
компьютерах.
Операционные системы с мультипрограммированием и кол¬
лективным доступом. Главным отличительным признаком аль¬
тернативных операционных систем является возможность выпол¬
нять одновременно более чем одну прикладную программу (за¬
дачу). PC-DOS— это операционная система, рассчитанная на
одного пользователя и на одну задачу: в каждый момент време¬
ни компьютер может вести диалог лишь с одним человеком и
выполнять лишь одну прикладную программу. Такой режим ра¬
боты прост и эффективен. Он прост, поскольку операционной си¬
стеме нужно контролировать лишь одну прикладную программу,
и эффективен, так как один пользователь может использовать
все ресурсы компьютера. Операционная система в этом случае.
MODE LPT1:=COM1: Ъ—I
] у
С0М1;
LPT1:
CON:
Графопостроитель,
рассчитанный
На последовательный
обмен
\ Л
Печатающее
устройство
Консоль
или монитор
РИС. 3.3. Операционная система позволяет вам «подключать» и «отключать»
различные устройства. Чтобы направить выводную информацию на
СОМ1:, а не на LPT1:, используйте команду MODE. При нажатии
комбинации клавиш Ctrl и PrtSc все, что выводится в обычном
режиме на монитор компьютера, будет также направляться на.
LPT1: — порт связи с печатающим устройством.
62 Глава 3
значительно проще, а для прикладных программ существует не¬
много ограничений. Соответственно такие программы проще пи¬
сать и сопровождать*.
Раньше, когда компьютеры были очень дороги, вычислитель¬
ные ресурсы приходилось разделять, чтобы сделать применение
компьютеров экономически оправданным. По этой причине уни¬
версальные ЭВМ. и миникомпыотеры до сих пор обычно имеют
операционные системы с мультипрограммированием и.коллектив¬
ным доступом, так что вычислительные ресурсы одновременно
доступны значительному числу пользователей. По своей приро¬
де такие системы более сложны и трудны для применения. При¬
кладные программы, написанные для этих систем, должны под¬
чиняться определенным ограничениям, что делает их разработки
более дорогими и длительными. В основном по экономическим
соображениям операционные системы с мультипрограммирова¬
нием и коллективным доступом были разработаны и для персо¬
нальных компьютеров IBM. Большинство из них использовалось
для ввода данных через недорогие терминалы или в таких си¬
туациях, когда у пользователей возникает необходимость в пере¬
даче. информации друг другу. В настоящее время, однако, пред¬
ставления об экономии изменились, поскольку цены и на собст¬
венно ПК, и на терминал для ввода данных составляют примерно
500 долл.
Появление п широкое распространение дешевых локальных
вычислительны?; сетей (ЛС) (см. гл. 9) также повлияло на эконо¬
мическую оценку мультидоступа к ПК. Мы не будем рассматри¬
вать применение систем с коллективным доступом, поскольку ра¬
бота с ними сложна, а соответствующей аппаратуры и приклад¬
ных программ почти нет. Приобрести второй или третий персо¬
нальный компьютер для выполнения других задач — более эко¬
номично, чехм использовать систему с мультидоступом.
Для научных работников весьма привлекательна новая ком¬
бинация— мультипрограммный режим, ориентированный на од¬
ного пользователя. Такие системы называют также системами с
совместной обработкой, поскольку они позволяют одновременно
выполнять от двух до четырех программ**. В научной лаборато¬
рии можно поручить двум-трем программам сбор данных и управ¬
ление приборами, тогда как еще одна программа будет поддер¬
живать диалог с пользователем. Такую диалоговую программу
можно использовать для периодического просмотра накопленных
* Под сопровождением понимают документирование, модификацию и
тестирование программ. — Прим. ред.
** В действительности компьютер, конечно, постоянно переключается
с одной задачи на другую, однако происходит это настолько быстро, что
пользователю представляется картина одновременно выполняющихся про¬
грамм. — Прим. ред.
Системное программное обеспечение 63
данных или для составления отчетов при помощи текстового про¬
цессора. В настоящее время совместную обработку позволяют
осуществить и PC-DOS или MS-DOS, если применять дополни¬
тельную программу, создающую пользователю прикладное окру¬
жение типа Topview или Microsoft Windows. Этот вариант очень
заманчив, поскольку обеспечивает увеличение производительно¬
сти, не требуя отказа от огромного числа ценных прикладных
программ, составленных для персональных компьютеров с ори¬
ентацией на PC-DOS. Для тех же лабораторий, которые должны
обеспечивать информацией многих пользователей, оптимальным
путем решения проблемы являются локальные вычислительные
сети.
CPIM-86 и PC-DOS с совместной обработкой задач. Исходная
версия операционной системы СР/М-80 (Digital Research) ис¬
пользовалась на сотнях различных 8-битовых компьютеров с про¬
цессорами типа Intel 8080 и Zilog Z-80. Она все еще является
фактическим стандартОлМ на ОС для 8-битовых компьютеров.
Хотя многие из соответствующих прикладных программ перене¬
сены на IBM PC, большинство их ориентировано на компьютер
с PC-DOS, а не с СР/М-86. Дело в том, что PC-DOS вместе с
интерпретатором Бейсика (Microsoft) обходится всего в 60 долл.,
тогда как ОС СР/М-86 стоит значительно дороже. Число при¬
кладных программ, ориентированных на СР/М-86, несравнимо
меньше числа программ, рассчитанных на процессор Z-80 или
компьютер Apple II (также использующий плату Z-80) с ОС
СР/М-80*. СР/М-86 была первой операционной системой, обес¬
печивающей мультипрограммную работу персонального ком¬
пьютера. Фирма Digital Research разработала вслед за ней си¬
стему PC-DOS с совместной обработкой (до четырех программ).
Первая версия обеспечивала выполнение только программ, рас¬
считанных на версию исходной PC-DOS. Более поздняя версия
обрабатывает и программы, ориентированные на PC-DOS 2.0
Поскольку, однако, фактически стандартная операционная
система (PC-DOS) вполне доступна и широко используется, нет
особых оснований применять систему, имитирующую ее. PC-DOS
с совместной обработкой, кроме того, не способна работать с вы¬
числительными сетями IBM PC или другими сетями. Некоторые
прикладные программы, написанные для PC-DOS, могут не ра¬
ботать в мультипрограммном режиме, и обнаружить это можно,
только попробовав их выполнить. На такую проверку требуется
* Поясним ситуацию. Имеется много программ, составленных для пер¬
вых ПК, оснащавшихся 8-разрядными процессорами и ОС СР/М-80. С по¬
явлением более мощных 16-разрядных ПК фирмы IBM к ним начали при¬
спосабливать эти программы. При этом, однако, несмотря на появление
модифицированной системы СР/М-86, возобладала ориентация на «родную»
ОС PC-DOS фирмы IBM. — Прим. ред.
^S4 Глава 3
время, которое, вероятно, лучше потратить на то, чтобы глубже
освоить сами прикладные программы.
UNIX на IBM PC. Операционные системы PC/IX -и XENIX
получены исходя из ОС UNIX, разработанной научным центром
Bell Laboratories в начале семидесятых годов и получившей ши¬
рокое распространение в университетах. Система PC/IX (для
диалогового режима) разработана фирмой Interactive Systems
для компьютера AT&T System III с микропроцессором 8088.
Хотя вообще UNIX — это мультипрограммная система с коллек¬
тивным доступом, однако данная версия предназначена для муль¬
типрограммирования с расчетом на одного пользователя.
UNIX, как и любую другую однопроцессорную мультипро¬
граммную операционную систему, нельзя считать наилучшей для
лабораторных применений в режиме реального времени, в кото¬
рых время реакции системы является критическим фактором.
Лишь в том случае, если операции в масштабе реального време¬
ни сводятся к обмену информацией с «интеллектуальным» уст¬
ройством, имеющим подходящий буфер обмена и протокол связи,
удастся избежать сбоев. Гораздо лучше — и с точки зрения эко¬
номичности, и по соображениям простоты реализации — исполь¬
зовать ПК в обычном однопрограммном режиме.
XENIX — это мультипрограммная операционная система с
коллективным доступом для IBM PC, разработанная фирмой
Microsoft.
Система UNIX дает много ценных возможностей тому, кто
вполне ее освоил. Но она все еще остается системой для про¬
граммистов (а не обычных пользователей) с небольшим (в срав¬
нении с PC-DOS) числом доступных прикладных программ.
Прикладная среда (прикладное окружение)
Прикладное окружение легко принять за часть операционной си¬
стемы*. В действительности же его образуют прикладные про¬
граммы, которые работают под управлением PC-DOS и предо¬
ставляют пользователю дополнительные возможности в части
диалога с компьютером, осуществления мультипрограммирова¬
ния, подключения внешних резидентных программ и обеспечения
графических операций. Единственным существенным недостатком
прикладного окружения является то, что для полного использо¬
вания его возможностей необходимы программы, напрямую взаи¬
модействующие с программами, создающими это окружение.
* Точнее, операционной среды. Операционная среда — это весь «фон»
системных программ, обеспечивающих взаимодействие пользователя с
компьютером; в нее входят ОС, трансляторы с языков программирования
а т. п. — Прим. ред.
Системное программное обеспечение 65
Topview (фирма IBM). Фирма IBM распространяет Topview
как дополнение к PC-DOS, обеспечивающее .мультипрограммный
режим работы. Стоит заметить, однако, что не любые приклад¬
ные программы для PC-DOS могут выполняться совместно под
управлением Topview. Мультипрограммирование реализуется по¬
средством периодического выделения каждой программе кван¬
та времени центрального процессора, т. е. периодического пере¬
ключения с одной задачи на другую. Одна из задач, так назы¬
ваемая задача переднего плана, может обмениваться информаци¬
ей с клавиатурой и экраном дисплея. Другие задачи, фоновые,
выполняются медленнее и не могут взаимодействовать ни с кла¬
виатурой, ни с экраном. Фоновую задачу можно легко пере¬
вести «на передний план», нажав кнопку «мыши» или опреде¬
ленные клавиши на клавиатуре. Задачи могут быть представ¬
лены на экране в виде перекрывающихся информационных
«окон».
Производители программного обеспечения не очень охотно
вкладывают средства в разработку программ специально для
Topview (и даже в развитие имеющихся программ такого рода).
Поскольку же полностью потенциал Topview можно реализовать
лишь при наличии большого числа программ, ориентированных
именно на нее, пользователи не торопятся с приобретением этой
системы. Таким образом, разработчики и пользователи ожидают
друг от друга новых шагов; в результате же Topview приобретает
популярность медленно.
Программы, работающие под управлением Topview, должны
удовлетворять определенным условиям. Они не могут использо¬
вать абсолютную адресацию памяти или загружаться в память
по абсолютному адресу. Они не могут напрямую работать с ви¬
деопамятью или буфером обмена с клавиатурой. Topview не
обеспечивает также возможность использования пакетных фай¬
лов и не поддерживает графические средства.
В настоящее время Topview имеет ряд существенных недо¬
статков, помимо недостаточного числа пригодных прикладных
программ. Эта система не совместима с сетями IBM PC, по¬
скольку она не обеспечивает тех возможностей PC-DOS, кото¬
рые отсутствуют в DOS 2.Х. Topview требует гораздо большего
объема памяти, чем имеется у большинства персональных ком¬
пьютеров. Если компьютер имеет 256К памяти, то после загруз¬
ки Topview для прикладных программ остается всего лишь 80К.
Даже с максимальныхм объемом памяти в 640К можно выпол¬
нять только одну прикладную программу, требующую 256К. Не¬
приятно и снижение быстродействия: даже если выполняется
лишь одна задача, простая программа на Бейсике требует
почти удвоенного времени по сравнению с решением в обычном
режиме.
5 Г. Учи
66 Глава 3
Microsoft Windows. Microsoft Windows — еще одна система
прикладной среды. Она загружается в память компьютера «по¬
верх» DOS и принимает управление машиной на себя. С по¬
мощью Windows можно осуществить одновременное выполнение
двух или более программ, а с учетом некоторых достаточно стро¬
гих ограничений возможен и обмен информацией между про¬
граммами. Windows представляет пользователю графический
интерфейс, ставший уже популярным на компьютерах Apple Ma¬
cintosh. Весь экран в этом случае становится «командной стро¬
кой». Вместо того чтобы набирать команды, можно использовать
«мышь» или клавиши перемещения курсора для выбора на экра¬
не пиктограммы, обозначающей нужную пользователю приклад¬
ную программу. Выбранная программа будет выполнена, если
нажать кнопку «мыши». Утилиты (обслуживающие программы)
DOS также представлены среди пиктограмм на экране.
Как Windows, так и GEM (см. следующий раздел) обеспечи¬
вают аппаратно-независимый графический интерфейс. Програм¬
мы, разработанные для этих систем, можно выполнять на ком¬
пьютерах с самой разной аппаратной конфигурацией, если при¬
меняется одно и то же прикладное окружение. Для изготовителей
программного обеспечения это весьма полезное свойство. Конеч¬
но, более широкое распространение таких систем непосредствен-'
но зависит от наличия полностью использующих их возможности
прикладных программ. Фирма Lotus Development уже объявила,
что ее будущие разработки ориентированы на совместимость с
Microsoft Windows. Windows отображает информацию о рабо¬
тающих программах в «окнах» экрана, как показано на рис. 3.4
и 3.5. Заметьте, что окна не могут перекрываться.
GEM (фирма Digital Research). Фирма Digital Research раз¬
работала систему GEM — визуально-ориентированный интерфейс
пользователя, сравнимый с графическим интерфейсом Apple Ma¬
cintosh. GEM представляет собой ‘прикладную среду для одно¬
программного режима работы. Диалог с пользователем об¬
легчает разделение экрана на «окна», многочисленные «меню»-
и возможность применения устройств-манипуляторов типа «мы¬
ши». Опорной точкой при работе с GEM служит графическая
аналогия с письменным столом. Аналогия заключается в изобра¬
жении ресурсов компьютера в виде предметов, обычно находя¬
щихся на письменном столе. На экране отображаются соответ¬
ствующие пиктограммы. Например, разделы дискового простран¬
ства изображаются в виде папок для бумаг, а текстовые файлы
как листки документов. Пользователь не набирает команды, а
оперирует этими изображениями. Так, чтобы удалить файл, вы¬
бранное изображение листка бумаги следует подвести к изобра¬
жению «мусорной корзины». Многие начинающие пользователи
сочтут такой способ работы более простым и удобным. При на-
Product Cdid log
РИС. 3.4. Microsoft Windows в момент работы с редактором текста (с разрешения
фирмы Microsoft).
1!
CD
®
CD
OD
Ф
CD
CD
CD
S3
CD
А
r-
UD
C\J
LD
LD
LD
чО
m
LT)
\D
<f>
CD
■ CD
oi
-тз
' U
. U
Г»]
cn
•-M
О
CD
u
U-i
да
-г*
да
CD
да
w
да
<E
—-•
да
•<c
zi
tA
да
да
- s=
да
0)
,'z Ц)
ЛС
я—•
-r->
да
О
QJ
р
□£ .
li
sz
да
CO
re
□
да
i! -
да
3
00
II .
aj
CO
- u
■I .
c-
да
да
да '
СЛ
sc
p
cr>
sc
3
!i •
Л ■
да
о
О
zc
о
C
И-J
U 4)
да
3
--• да
-43 CLJ
Е
и
о
да •-*
s —«
QD
U
ZJS
Е —*
— да
—*
'53
гл
XZ
из
. Е «
. О
и
о
да
-тз
о да
о
“—•
U
с:
W —»
и —<
гл
АЙ
«в
□* =5
гё
-D
С
да
Oj
да
0 О
о >
О
АЙ
<«
■ F*
ьз
да «
Ж
и
и
5*
68 Глава 3
I
Clock
IBM Filing Assistant
n
t
File View Special
: 101700
: UHS Video Recorder
: 766
: 399.00
ВШ C:CD windows
CLOCK .EXE
CONTROL.EXE
COUR .EXE
DOIHIS.TXT
Ю1 .imp 7—-
E DL1 .BAI
EDI 2.BAT ННгмр
EEDES1 GN.=
Clipboard
г 00
4
f
й I
CALC .EXE
CALENDAR Л XE
CARDE HE .EXE
CLIPBRD.EXE
1
2
3
*4
5
6
Unit Cost of Goods
1985 $2(
1986 1<
1987 t
1988 1'
1989 1:
т
t
150
UHlt .QQ
Cost
50
Hill
4
РИС. 3.5. Windows включает много программ «канцелярского» назначения,,
таких, как встроенный календарь и калькулятор (с разрешения-
фирмы Microsoft).
писании прикладных програмхМ GEM позволяет широко исполь¬
зовать свои возможности; в частности, способность вести диалог
«на языке» картинок доступна и прикладным программам.
Все существующие прикладные программы для PC-DOS мож¬
но выполнить «в среде» GEM. Если даже ни одна из особенно¬
стей GEM не применяется, эффективность решения задач не ста¬
новится ниже обычной. Пример графического интерфейса GEM
представлен на рис. 3.6.
Программы, расширяющие возможности аппаратуры
Для расширения возможностей аппаратного обеспечения ПК
разработан ряд замечательных программ. Большинство из них
повышает производительность работы пользователя, сохраняя
его время и силы. Некоторые программы очень остроумно и
изящно решают важные частные задачи, наглядно демонстрируя,
насколько плодотворен подход «не числом, а умением».
Norton Utilities. Norton Utilities — это пакет сервисных про¬
грамм, занимающий целый гибкий диск. Наиболее известной за¬
дачей, которую он позволяет решать, является восстановление
случайно удаленных файлов. Иногда бывает и так, что приклад¬
ная программа меняет или портит содержимое дискового файла.
РИС. 3.6. Графический интерфейс GEM (с разрешения фирмы Digital Research).
70 Глава 3
Посредством программы UnErase файл можно восстановить, если
на его место еще не записаны новые данные. Кроме того, Norton
Utilities включает другие программы обслуживания дисков, та¬
кие, как просмотр дисковых каталогов, поиск указанных файлов
в любой директории или поиск файлов, содержащих заданную
последовательность слов. Очень полезно для углубления ваших
представлений о работе компьютера изучить эти программы.
Резидентные клавишные программы. Эти программы загру¬
жаются в память персонального компьютера и остаются там,
пока не понадобятся. Они начинают работать при нажатии опре¬
деленной клавиши, поэтому их и называют клавишными (hot
key). Пока идет выполнение такой программы, прикладная про¬
грамма, которая работала раньше, все еще находится в памяти,
и набором соответствующих клавиш ее работу можно возобно¬
вить. Клавишные программы, способные решать многочисленные
прикладные задачи, распространяют многие фирмы.
Наилучшим примером этого класса программ является про¬
грамма Sidekick (Borland International). Ее можно загрузить в
память и вручную и при помощи файла AUTOEXEC.BAT авто¬
матически при включении компьютера. Sidekick начинает рабо¬
тать всякий раз, когда одновременно нажимаются клавиши Ctrl
и Alt. При этом на экране появляется «меню» (рис. 3.7). Воз¬
можности Sidekick включают имитацию на экране калькулятора,
ведение «записной книжки» (облегчаемое наличием редактора
текстов), просмотр календаря или перечня телефонов. Если ком¬
пьютер оснащен модемом, возможен автоматический вызов або¬
нента. Модем — это устройство для подключения компьютера к
линиям телефонной связи. Помимо этого, для программистов в
Sidekick включена возможность просмотра таблицы кодов ASCII
(см. приложение).
Ценность этих программ в том, что они доступны -в любой
момент времени. Если вы находитесь на середине редактирова¬
ния отчета и вам понадобилось что-то быстро подсчитать, просто
нажмите одновременно клавиши Ctrl и Alt. Выберите калькуля¬
тор в «меню» Sidekick, запишите ответ и нажмите клавишу Esc.
Вы вернетесь к тому месту, на котором прервали работу с от¬
четом. Аналогичным образом, если вы работаете с «электронной
таблицей», а неожиданный телефонный звонок вынуждает быст¬
ро сообразить, можно ли с вами встретиться .в следующую среду,
обратитесь к Sidekick. Нажмите одновременно клавиши Gtrl и
Alt, выберите из «меню» календарь, посмотрите, свободна ли
среда, ответьте абоненту и нажмите клавишу Esc. Вы вернетесь
обратно к «электронной таблице». Эти возможности делают пер¬
сональные компьютеры и забавными, и полезными.
«Записная книжка» тоже нередко бывает полезна. Она ис¬
пользует набор команд, почти идентичный принятому в редакторе
Системное программное обеспечение 71
РИС. 3.7. «Меню» высокоскоростной клавишной программы Sidekick (с раз¬
решения фирмы Borland International).
WordStar и позволяет выполнять многие операции, которые не
доступны обычным редакторам текстов. Например, часть доку¬
мента или даже часть строки можно «вырезать» и перенести в
другой документ. Данные, отображенные на дисплее, можно про¬
читать и записать в «книжку». Это свойство позволяет переда¬
вать текст от одной программы к другой.
Допустим, во время работы с программой типа Lotus 1-2-3
вам позвонили и поинтересовались, скажем, письмом, которое вы
только что написали, или количеством заказов на продукцию.
При обычном образе действий вам следовало бы записать на
диск обрабатываемые данные, выйти из программы Lotus, вы¬
звать редактор текстов и с его помощью прочитать нужный файл.
Все это потребует одну-две минуты. Чтобы вернуться к прерван¬
ной работе, надо перезагрузить Lotus и ваши данные. С помощью
Sidekick весь этот процесс можно сократить. Нажмите клавиши
Ctrl и Alt, выберите в «меню» «записную книжку», считайте в
нее письмо или список заказов, ответьте на звонок и, нажав Esc,
вернитесь к своим занятиям. Sidekick и подобные программы
экономят массу времени.
Электронные диски, или RAM-диски. Если оперативная
(RAM — Random Access Memory) память больше, чем требуется
Для прикладных программ, то часть избыточной памяти можно
72 Глава 3
использовать как электронный (или RAM) диск. Соответствую¬
щие программы позволяют определенной части памяти имитиро¬
вать функции дисковода. Они полностью воспроизводят функции
дисков, но с более высокой скоростью. Эти программы резко уско¬
ряют выполнение любой прикладной программы, которая при¬
меняет диски для чтения и записи данных.
Обычно эти программы поставляются вместе с многофункцио¬
нальной расширительной платой. Электронные диски удобны в
работе и, подобно клавишным программам, могут быть подклю¬
чены с помощью файла AUTOEXEC.BAT. Эта особенность дела¬
ет их работу фактически невидимой пользователю. Программа,
обеспечивающая работу электронного диска, делит память пер¬
сонального компьютера на две области. Одна отводится для опе¬
рационной системы и прикладной программы, вторая — для ими¬
тации функций дисковода. Последний обозначается буквой, по¬
добно обычному дисководу. Если поступает запрос на обмен
данными с таким диском, происходит переадресация обмена и
данные переносятся между двумя секциями памяти. Поскольку
обмен «память—память» быстрее, чем «память—механический
диск», время доступа к RAM-диску в два или три раза мень¬
ше, чем к флоппи-диску, и примерно то же, что для жестких
дисков.
Автономная (отсроченная) печать. Автономная печать
(spool — simultaneous peripheral operation on line)—это одно¬
временные периферийные операции в режиме связи с ЭВМ. Тер¬
мин заимствован из сферы больших компьютеров, где одно пе¬
чатающее устройство обычно обслуживает многих пользовате¬
лей. При наличии большого числа пользователей устройство пе¬
чати легко может оказаться занятым другим пользователем как
раз в тот момент, когда вам необходимо вывести информацию на
бумагу. Вы все же можете подать команду печати, но система
не будет ничего печатать, а запишет на диск предназначенную
для вызова информацию. Область, где хранится эта информация,
называется буфером, или очередью печати. Когда же текущая
распечатка будет завершена, на печатающее устройство пойдет
из буфера следующая в очереди задача.
Для тех, кто использует персональный компьютер в одиночку,
автономная печать, по-видимому, не очень нужна. Но это очень
ценное средство увеличения производительности системы. Оно
позволяет не останавливать работу на персональнОхМ компьютере
в процессе выдачи распечатки. Печать — одно из наиболее узких
мест в системе; может пройти несколько минут, пока будет на¬
печатан документ. Автономная печать позволяет принимать вы¬
водимые «как бы на печатающее устройство» символы с фанта¬
стической скоростью, поэтому прикладная программа освобож¬
дается от необходимости ожидать конца печати. Она может
Системное программное обеспечение 73
продолжать работу, пока устройство для автономной печати бу¬
дет с обычной скоростью пересылать символы реальному печа¬
тающему устройству.
Имеются два варианта оснащения компьютера автономной
печатью: программный и аппаратный. Аппаратные блоки вклю¬
чают дополнительную плату памяти; они помещаются между
компьютером и печатающим устройством. При этом объем
памяти достигает 512 К. Программные средства используют
часть оперативной памяти компьютера для автономной печати.
Программы эти распространяются и фирмами, выпускающими
многофункциональные расширительные платы.
Наиболее распространенные и полезные программы такого
рода обычно «встраиваются» в новые версии операционной си¬
стемы. Например, новая команда Print выполняет распечатку
накопленной информации как отдельную задачу в PC-DOS 3.0
и более поздних версиях PC-DOS. Она позволяет выводить дан¬
ные на печать при одновременной другой прикладной програм¬
ме. Обе задачи выполняются сравнительно медленно, так как
ресурсы компьютера приходится делить.
При работающем программном обеспечении автономной пе¬
чати компьютер фактически выполняет две программы, хотя
пользователю представляется, что решается одна его задача.
Программа автономной печати «крадет» компьютерное время
у прикладной программы пользователя. Если прикладная про¬
грамма работает в режиме реального времени, где время ре¬
акции системы является критическим фактором, программа ав¬
тономной печати может привести к сбоям в программе реаль¬
ного времени — потере управления, потере данных либо пере¬
грузке буферов передачи данных.
Языки программирования
Даже при наличии тысяч прикладных программ, осуществляю¬
щих обработку текстов, хроматографических данных или управ¬
ление данными, вам все же может потребоваться что-то, чего
не делает ни один из коммерческих пакетов программ. Если вы
похожи на большинство других пользователей персональных
компьютеров, у вас всегда найдется «еще одна вещь, которую
нужно сделать». Часто бывает, что фирменное программное
обеспечение не удовлетворяет вашим запросам и приходится
составлять свою программу. Этот раздел познакомит вас с
шестью языками программирования, популярными у научных
работников, использующих ПК-
Каждый язык программирования имеет свое место в исто¬
рии и свое назначение. Все языка программирования имеют
своих преданных защитников, готовых охотно критиковать дру¬
74 Глава 3
гие языки по техническим или чисто эмоциональным соображе¬
ниям. Компьютеры возникли значительно раньше первых язы¬
ков программирования. Первые компьютеры программирова¬
лись установкой переключателей и перемычек на специальных
платах; таким образом, «команды» физически объединялись в
программу. Когда была изобретена память, программы стали
заносить в нее, а затем выполнять. Но отдельные «шаги» про¬
граммы приходилось вводить с помощью двоичного, а позднее
шестнадцатеричного или восьмеричного кода. Наконец, когда
двоичные коды стало можно автоматически генерировать, ис¬
ходя из составленной человеком программы на мнемокоде —
языке буквенных кодов команд, возникло собственно програм¬
мирование. Преобразование мнемокода в машинные коды
команд осуществляла специальная команда — ассемблер.
Языки высокого уровня дали программисту возможность
сконцентрировать внимание на решении задачи, а не на том,
как записать инструкции для компьютера. Выполнение про¬
граммы, написанной на языке высокого уровня, требует больше
времени, чем написанной на ассемблере*, но составить первую
гораздо быстрее (рис. 3.8). Первым языком программирования
был Фортран (formula translation), предназначенный для реше¬
ния математических и научных задач. Для решения эконо¬
мических задач, ведения бухгалтерского учета и записей,
был создан Кобол (COBOL — common business-oriented lan-
guage).
Компилируемые языки. Фортран и Кобол известны как ком¬
пилируемые языки. Компилятор переводит исходную программу,
составленную программистом, в машинный, или объектный код.
Исходная программа — программа, написанная на языке высо¬
кого уровня. Объектный, или машинный код состоит из команд,
которые может понять и выполнить процессор. После ввода ма¬
шинный код объединяется с одним или несколькими другими
модулями кода, чтобы образовать готовую программу. Если
полученная программа работает неправильно, то исходную про¬
грамму необходимо исправить и повторить процесс компиляции.
В настоящее время наиболее распространены такие компили¬
руемые языки, как Паскаль (Pascal), компилируемый Бейсик
(BASIC) и Си (С).
Интерпретируемые языки**. Компиляторы удобны для пре¬
вращения исходной программы в машинные коды, но требуют
больших затрат времени при отладке программ. Если вы только
* Ассемблером называют сейчас и язык типа мнемокода, и программу-
переводчик с этого языка на машинный. — Прим. ред.
** Этот процесс называют редактированием внешних связей; в англий¬
ском языке он обозначается одним словом link. — Прим. ред.
Системное программное обеспечение 7 5
Составление или редактирование
программы
I
Компилятор
Объектный модуль (.OBJ)
Редактор
связей
Исполняемый код (.EXE или .СОМ)
РИС. 3.8. Стадии написания компилируемой программы.
начинаете программировать, компилятор сам по себе окажется
еще одной программой, которую нужно изучить прежде, чем
освоиться с компьютером.
Два профессора Дартмутского колледжа, Джон Кемени и
Томас Куртц, разработали для студентов и начинающих поль¬
зователей альтернативный тип языка — интерпретируемый. Так
появился язык под названием Бейсик (beginner's all-purpose
symbolic instruction code).
По своей природе интерпретаторы работают медленнее ком¬
пиляторов. Интерпретатор читает каждую строку исходной про¬
граммы, формирует машинные коды и выполняет их. Но потеря
в скорости выполнения программы компенсируется возмож¬
ностью ввода программы в диалоговом режиме, ее немедленно¬
го выполнения, возможностью просмотра результатов без оста¬
новки на компиляцию, а также возможностью редактирования
внешних связей. Интерпретаторы весьма привлекательны при
разработке программ длиной менее 1000 строк или при обуче¬
нии программированию.
Интерпретаторы с элементами компиляторов. Это третий
класс языков программирования. Наиболее известным языком
этого класса является язык Форт. Программы, написанные на
нем, быстро выполняются, и язык может быть легко расширен
в прикладных целях. Форт дает возможность программисту оп¬
ределять новые операторы, основанные на других операторах
76 Глава 3
или обслуживающих программах. Тем самым словарь языка
может увеличиваться в зависимости от применения. Поскольку
Форт работает быстро, он широко используется для программ,
работающих в режиме реального времени. Известно несколько
версий этого языка для персональных компьютеров IBM и ана¬
логов.
Структурное программирование. Программирование разви¬
валось от манипулирования переключателями и перемычками
до своего сегодняшнего состояния по пути непрестанных изме¬
нений и усовершенствований. Одно из последних его достиже¬
ний — концепция структурного программирования. С его по¬
мощью существенно упрощается составление и сопровождение
программ. Структурное программирование требует следования
определенным принципам, обеспечивающим получение простых
и ясных формулировок задач и решений. Хотя структурирование
программ можно осуществлять на любом языке, некоторые из
них специально предназначены для этого. Они заставляют про¬
граммиста использовать типичные для структурного программи¬
рования конструкции, в частности модули (функции и подпро¬
граммы), а также структуры данных (записи и множества).
Такими языками для IBM являются ПЛ/I, Паскаль и Си.
Бейсик. Интерпретатор языка Бейсик (Microsoft) «зашит»
в ПЗУ персонального компьютера; кроме того, он распростра¬
няется и на дисках. Версии на дисках включают последние до¬
полнения и усовершенствования. Бейсиком легко пользоваться,
и при этом он является одним из самых мощных языков, обес¬
печивающим доступ ко всем возможностям персонального
компьютера IBM — графике, применению цвета и звукового со¬
провождения, связи с внешними устройствами через порты и
манипулированию содержимым экрана. Бейсик поставляется
впридачу к PC-DOS без дополнительной платы; не удивитель¬
но, что это один из самых популярных языков на ПК. Посколь¬
ку содержимое ПЗУ IBM PC — собственность фирмы, на анало¬
гах IВДА Бейсик всегда загружается с диска.
Если вы лишь приступаете к изучению программирования,
начать следует именно с Бейсика. Вы получите полезные уроки,
которые пригодятся при переходе к более совершенным компи¬
ляторам. Кроме того, впоследствии вы сможете приобрести ком¬
пилятор для Бейсика, чтобы программы, написанные для ин¬
терпретатора, работали быстрее. Для программ, ориентирован¬
ных на режим реального времени, Бейсик-интерпретатор не луч¬
шее средство, так как к интерпретируемым программам трудно
подключать соответствующие драйверы. На рис. 3.9,а представ¬
лена тестовая программа целочисленного сложения, написанная
для компилятора Microsoft QuickBASIC. Используя целые чис¬
ла, эта программа дойдет до числа 32 767.
Системное программное обеспечение 77
а b
STIME$=TIME$
PROGRAM INTCOUNT;
1%-0
VAR X : INTEGER;
WHILE 1% - 32767
!$l SHOWTIME.src;
|%=|% >■ 1
{$1 ZEROTIME.SRC J
WEND
BEGIN
ETIME$=TIME$
ZEROTIME;
PRINT STIME$,ETIME$
X : = 0;
STOP
WHILE MAXINT DO X:- X-1;
SHOWTIME;
END.
с
d
main ()
INTEGER COUNT
l
PRINT TIME
int i;
COUNT—0
long t;
DO 10 COUNT = 1,32767
time(&0;
COUNT = COUNT 1
puts(ctime(&t));
10 CONTINUE
i=0;
PRINT TIME
while (i < 32767)
ir+;
time(&t);
puts(ctime(&t));
END
L
е
CSEG Segment Public 'CODE'
Assume CSrCSEG, DSrCSEG, ES:CSEG, SS:CSEG
Extrn StartTime-.Near, PrintTime:Near
OrgOIOOh
Entry: Call StartTime ;External Subroutine
Sub AX,AX ;AX starts at 0
Test2Loop: Cmp AX,32767 ;Count until 32767
Je Test2End
Inc AX ;Otherwise increment
Imp Test2Loop ;And do it again
Test2End: Call PrintTime ;External subroutine
Int 20h ;Exit
CSEG ENDS
END ENTRY
РИС. 3.9. Программа целочисленного сложения на языках Бейсик (а), Тур-
боПаскаль (b), Си (Microsoft) (с), Фортран (Microsoft) (d), Мак-
роАссемблер (IBM) (е).
78 Глава 3
Паскаль. Паскаль разработал в 1971 г. швейцарский профес¬
сор Никлаус Вирт, который ставил перед собой задачу облег¬
чить обучение программированию. Этот язык отличается от
других, поскольку Вирт специально конструировал язык, позво¬
ляющий легко создавать хорошо структурированные програм¬
мы. Паскаль «подталкивает» программиста к структуриро¬
ванию.
Популярность этого языка у пользователей IBM PC и их
аналогов имеет мало отношения к исходному «учебному» языку.
Причиной популярности стало появление оригинальной версии
языка Паскаля — ТурбоПаскаля (Borland International).
Турбопаскаль отличается не только приемлемой ценой
(69,95 долл.), но и такими важными возможностями, как полно¬
экранное редактирование и управление, графика, звуковое со¬
провождение и связь с DOS. Система программирования наТур-
боПаскале сама является резидентной программой. Она позво¬
ляет пользователю вводить его программы и исполнять их не¬
медленно, не тратя время на компилирование*. ТурбоПаскаль
создан как инструмент быстрой разработки не очень больших
программ (с числом строк до 5000). Более длинные программы
приходится сегментировать и использовать оверлейные струк¬
туры. Однако данный недостаток незначителен по сравнению с
большими преимуществами ТурбоПаскаля. Сотни тысяч людей
(по последним подсчетам больше 300 000) используют его — это
больше, чем общее число пользователей всех остальных компи¬
ляторов с Паскаля. Его применения обсуждаются в журнальных
статьях; группы пользователей и появляющиеся дополнитель¬
ные программы также способствуют распространению Турбо¬
Паскаля.
Программа целочисленного счета на ТурбоПаскале представ¬
лена на рис. 3.9,Ь.
Язык Си. Си быстро становится языком профессионалов —
прикладных и системных программистов, работающих на пер¬
сональных компьютерах, микро-, мини- и больших ЭВМ. Си раз¬
работан Брайеном Керниганом и Деннисом Ритчи специально
для составления программ операционной системы UNIX. Си —
это блочно-структурированный язык, вобравший в себя лучшие
свойства других языков, в частности Паскаля, ПЛ/1 и Алгола.
ОС UNIX была вначале написана на Си для миникомпьютеров
DEC PDP-11.
Хотя Си ориентирован на профессиональных программистов,
при соблюдении некоторых мер предосторожности его могут
* Компилирование в этом случае можно не выделять в отдельную ста¬
дию—и трансляция, и запуск оттранслированной программы инициируются
одной командой.—Прим. ред.
Системное программное обеспечение 79
продуктивно использовать и начинающие. Делать простые
вещи с помощью Си легко, но полностью овладеть этим языком
трудно, необходимы большие затраты, чем при освоении более
простых языков типа Бейсика.
На рис. 3.9,с представлена программа целочисленного счета
на Microsoft С.
Фортран. Исторически это язык программирования научных
работников. Он достаточно распространен в этом кругу и в на¬
стоящее время, хотя пользователи IBM PC сейчас все чаще
предпочитают Си. Однако развитие Фортрана все еще не пре¬
кратилось. Так, многолетние усовершенствования привели к
языку, пригодному для структурного программирования.
Программа целочисленного счета на Фортране (Microsoft)
представлена на рис. 3.9,d.
Ассемблер. Этот шаманский язык трудно изучить и трудно
использовать. Но если вы справитесь с утомительным процес¬
сом составления программы на ассемблере, результаты могут
превзойти все ожидания. Вы сможете добиться того, что про¬
грамма будет работать с невероятной скоростью, используя все
возможности машины.
Операторы ассемблера представляют собой трех- или четы¬
рехбуквенные мнемонические коды типа MOV, JMP, MUL и
PUSH. При трансляции программа переводится непосредствен¬
но в машинные коды, которые процессор может считывать из
памяти и выполнять. Программы на других языках высокого
уровня также транслируются в машинные коды, но обычно ме¬
нее эффективно, что и делает их (программы) относительно
медленно работающими. До тех пор, пока компилятор не смо¬
жет оптимизировать коды лучше, чем человек, язык ассемблера
будет обеспечивать наиболее компактные и быстродействующие
программы. Только на языке ассемблера можно создавать та¬
кие мощные программы, как Lotus 1-2-3 или компилятор и ре¬
дактор ТурбоПаскаля.
Программа целочисленного счета на ассемблере IBM приве¬
дена на рис. 3.9,е.
Программы, упоминаемые в этой главе
SideKick (8 54.95 copy protected or 8 84.95 non-copy-protected), Borland Inter¬
national, 4585 Scotts Valley Dr., Scotta Valley, CA 95066. (408) 438—8400.
PC/IX ($900), IBM, 220 Las Colinas Blvd., Irvington, TX 75062.
XENIX, Microsoft Corp., 10700 Northup Way, Box 97200, Bellevue, WA 98009.
(206) 828—8080.
Topview ($149), IBM, 1000 N. W. 51st St., Boca Raton, Fl 33432. (305) 982—
2690.
80 Глава 3
Microsoft Windows (899), Microsoft Corp., 10700 Northup Way, Box 97200,
Bellevue, WA 98009. (206) 828—8080.
GEM Desktop ($49.95), Digital Research Inc., 60 Garden Ct., Monterey,
CA 93942. (408) 649—3896.
Turbo Pascal ($69.95), Borland International, 4585 Scotts Valley Dr., Scotts
Valley, CA 95066. (408) 438—8400.
QuickBASIC Compiler ($99), Microsoft Corp., 10700 Northup Way, Box 97200,
Bellevue, WA 98009. (206) 828—8080.
BASIC Compiler ($405), IBM Entry Systems, 5201 South Congress Ave., Boca
Raton, FL 33431. (305) 998—2000.
Macro Assembler ($150), Microsoft Corp., 10700 Northup Way, Box 97200,
Bellevue, WA 98009. (206) 828^8080.
Microsoft C ($395), Microsoft Corp., 10700 Northup Way, Box 97200, Bellevue,
WA 98009. (206) 828—8080.
Microsoft FORTRAN ($350), Microsoft Corp., 10700 Northup Way, Box 97200,
Bellevue, WA 98009. (206) 82S-8080.
The Norton Utilities ($99.95), Peter Norton, 2210 Wilshire Boulevard, Santa
Monica, CA 90403. (213) 399—3948.
Раздел II
ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Высшая цель индустрии персональных
компьютеров состоит в том, чтобы эти
системы не только стали всемогущими,,
но и слились воедино с человеческим
разумом.
Дэвид Баннел, издатель журнала
«PCWorld»
В то время как роботы, которыми оснащают научно-
исследовательские лаборатории, многократно увеличивают
наши физические возможности, компьютер в лаборатории обе¬
щает расширить наши интеллектуальные возможности. Даже
сегодняшние лабораторные роботы управляются компьютером,
сигналы которого командуют каждым их движением. Команды
и последовательности команд, управляющих рабочими конечно¬
стями и инструментами робота, составляют программное обес¬
печение.
В этом разделе рассмотрено прикладное программное обес¬
печение более общего типа, потенциально полезное в вашей ра¬
боте. С помощью этого программного обеспечения вы сможете'
управлять роботами различных типов — роботами, печатающи¬
ми письма, вычерчивающими графики, передающими информа¬
цию в пределах комнаты или по всему миру*.
Прикладное программное обеспечение совершенствуется бур¬
ными темпами. Оно становится более простым в обращении,
одновременно обогащаясь все новыми возможностями. Я совер¬
шенно уверен, что прикладное программное обеспечение для
лабораторных целей, способное расширить возможности нашего
разума, появится уже в ближайшем будущем.
Глава 4
ОБРАБОТКА ТЕКСТОВ
Программы обработки текстов были одними из пер¬
вых удачных и полезных программ, написанных для ПК. Поль¬
зователю IBM PC доступны самые разнообразные варианты та¬
кого программного обеспечения: от простого редактирования
* Имеется в виду, конечно, компьютер с соответствующими периферий¬
ными устройствами. — Прим. ред.
6—18
81
82
Глава 4
и печатания результатов до профессиональных пакетов, про¬
грамм, которые работают эффективнее, чем большинство авто¬
номных специализированных систем обработки текстов. Как
правило, редакторы текстов* способны создавать, хранить, ре¬
дактировать, форматировать и печатать документы. Создавать
означает набирать на клавиатуре текст служебной записки,
письма или отчета (все это будем сейчас называть документом,
или файлом); при этом текст «отражается» на экране компью¬
тера. Хранение позволяет пользователю записать документ на
диск и затем работать с ним, со всем текстом сразу либо с от¬
дельными его частями. Редактирование обеспечивает пользова*
теля возможностью вносить изменения, исправлять опечатки,
переставлять абзацы или предложения. Форматирование позво¬
ляет пользователю подготовить документ к выводу на печать.
При этом можно выравнивать строки, устанавливать жирность
шрифта, проверять, как выглядят под- и надстрочные индексы
и т. п., до начала печати.
Достоинства редактора текстов
Если вам приходится что-нибудь писать, неважно, что — два-три
письма в неделю или объемистые отчеты и статьи, вы оцените
преимущества наличия редактора текстов. Если прежде вы
пользовались пишущей машинкой, вы быстро поймете выгоды
применения редактора. Редактор текстов превращает компью¬
тер в супераналог пишущей машинки. Основное его преиму¬
щество заключается в полном разделении двух главных этапов
подготовки документа: творческого процесса сочинения текста
и механической стадии собственно печатания (рис. 4.1). К тому
же последняя стадия полностью автоматизирована, так что под¬
готовка документа происходит быстро и легко. При работе на
пишущей машинке эти два этапа сливаются, и если необходи¬
мо поправить орфографические ошибки, переставить абзацы,
заменить отдельные фразы, надо полностью перепечатать всю
страницу. Редактор текстов позволяет обнаружить опечатки и
внести изменения в любую часть текста перед выводом оконча¬
тельного его варианта на печать. Однако и после этого доку¬
мент можно отредактировать и перепечатать — частично или
полностью. Можно изготовить множество «первых экземпля¬
ров» текста, так что, получая ваши деловые письма, каждый
адресат почувствует ваше к нему уважение. Этот эффект уси¬
лится, если воспользоваться возможностью объединения тек¬
стов. Объединение заключается в подстановке определенного
* Русским термином «редактор текстов» обычно передают английское
«word processor». — Прим. ред.
Обработка текстов 83
фрагмента в желаемое место любого документа. Наиболее рас¬
пространенным примером применения этого режима является
массовая подготовка почтовой корреспонденции, когда письмо
одного и того же содержания рассылается разным людям. Имя,
адрес и обращение к адресату представляют самостоятельный
блок текста. Подставляя соответствующий блок в письмо, вы
сможете послать по всем адресам «первые экземпляры».
Многие научные работники считают, что качество их печат¬
ной продукции заметно улучшилось из-за удобства и быстроты
редактирования, исправления орфографических и синтаксиче¬
ских ошибок. Они могут теперь сосредоточиться на содержании
документа, а не на механическом процессе печатания.
Поскольку редакторы текстов пользуются большим спросом,
появилось множество различных их типов; вы должны суметь
выбрать тот, который удовлетворяет вашим требованиям и фи¬
нансовым возможностям. Стоят такие программы от 10 до 400
и более долл. Большинство из них удобны в обращении, хорошо
документированы и соответствуют своей рекламе. Наиболее из¬
вестными редакторами текстов для IBM PC являются Microsoft
Word, WordStar, WordPerfect и Multimate. Распространенным и
Матричное печатающее устройство
РИС. 4.1. Составление документа при помощи программного обеспечения об¬
работки текстов. Черновик составленного документа печатается на
матричном устройстве. После редактирования документа на бума¬
ге, с помощью редактора текста вносятся необходимые исправления
на экране. Окончательный вариант отпечатывается с использованием
«лепесткового» печатающего устройства.
6
2. 4.3. Изображение на экране при работе с редактором текста отвечает принципу «что видите, то и получите». Редак
тор позволяет менять длину строк, устанавливая ограничитель конца строки. Можно выбрать также число интер¬
валов и длину страницы.
Обработка текстов 85
недорогим редактором текстов является PC Write. Для научных
и инженерно-технических работников предназначены редакто¬
ры Spellbinder/Scientific и ТЗ. Обе программы позволяют, кро¬
ме обычного текста, использовать химические формулы, в том
числе структурные, и математические символы. Новый класс
текстовых и графических редакторов позволяет готовить и вы¬
водить на лазерное устройство подготовленные к брошюрова¬
нию страницы. Это так называемые настольные издательские
системы. Лазерная печать улучшила качество воспроизведения
текста и рисунков; с помощью соответствующего программного
обеспечения можно получить отчеты, сообщения или. слайды в
совершенно законченном виде.
Принципы обработки текстов
Познакомимся с приемами обработки текстов на примере диа¬
лога с типичным редактором. WordStar — прародитель совре¬
менных программ. Для запуска редактора следует в ответ на
приглашение ОС набрать на клавиатуре его имя и нажать кла¬
вишу Enter:
C>WS
Появляющееся на экране изображение показано на рис. 4.2.
Теперь из перечня возможных действий, или «меню», необходи¬
мо выбрать желаемое. Если пользователь принимает решение
отредактировать новый документ, на экране тотчас же появ¬
ляется соответствующий текст, как показано на рис. 4.3.
Экранное редактирование. Теперь можно вводить текст, по¬
мещая его в любое место на экране. По мере нажатия соответ¬
ствующих клавиш текст поступает в память компьютера; пе¬
риодически он также записывается на диск. Когда документ
становится достаточно большим, на экране отображается лишь
некоторая часть текста.
Документ можно «перелистывать», т. е. просматривать на
экране страницу за страницей (рис. 4.4). Пользователь может
задавать число знаков в строке; когда при наборе заданная
длина строки исчерпывается, автоматически происходит пере¬
ход на новую строку, а предыдущая выравнивается посредством
вставки пробелов между словами. Выравнивание заключается
в придании всем строкам одинаковой длины, т. е. подгонке по
левому и правому полям. Если вы сделали ошибку, просто по¬
додвиньте мерцающую метку или курсор к нужному месту, уда¬
лите ошибочный текст и вставьте правильный. Подобным же об¬
разом, если вы хотите вставить новый текст, подведите кур¬
сор к нужному участку экрана и печатайте. Если вы хотите
перекомпоновать текст, просто отметьте необходимый блок и
86 Глава 4
РИС. 4.4. Экран дисплея в каждый момент времени представляет собой «ок¬
но», через которое видна часть находящегося в памяти текста.
затем копируйте, передвигайте, удаляйте или записывайте его
на диск. Для того чтобы просмотреть весь документ, исполь¬
зуйте клавиши со стрелками, или клавиши PageUp и Page
Down, позволяющие «листать» документ к началу или концу.
Текстовые редакторы, такие, как Microsoft’s Word, позволяют
даже устанавливать жирность шрифта или подчеркивать слова
на экране (каждая буква рассматривается редактором как от¬
дельный графический образ). В конце сеанса созданный доку¬
мент записывается на диск.
Редактирование существующего документа. Ранее создан¬
ный документ можно отредактировать выбором соответствую¬
щей операции из начального «меню». При этом компьютер за¬
прашивает имя файла документа, который предстоит редакти¬
ровать. После считывания с диска текст высвечивается на
экране, и вы снова сможете перемещать, вводить и стирать
текст. Если фрагмент текста необходим для другого документа,
помеченную часть текста можно извлечь и записать на диск,
откуда и ввести в новый документ.
Будьте уверены, что вы редактируете всегда лишь копию
оригинала. Большинство редакторов автоматически сохраняют
предыдущий вариант при записи нового. Если используемый
вами текстовой редактор лишен такой возможности, позаботь¬
Обработка текстов 87
тесь о том, чтобы подготовить копию до редактирования. Может
возникнуть и другая проблема, связанная с физическим запол¬
нением диска. При работе с WordStar, если диск заполнен, про¬
граммное обеспечение не обеспечивает сохранение отредактиро¬
ванного документа. Выход заключается в использовании команд
block, позволяющих найти и сохранить лишь только что вве¬
денные или исправленные участки текста.
Печатание документа. Заключительной стадией подготовки
документа является его печатание; для этого из начального
«меню» выбирается «печать». После этого вы указываете нуж¬
ный файл, и документ распечатывается. Чтобы правильно на¬
печатать документ, необходимо, чтобы текстовой редактор по¬
сылал печатающему устройству «правильные» сигналы. Поэто¬
му при выборе редактора текста убедитесь, что ваше печатающее
устройство совместимо с пакетом программ обработки текстов.
Хорошие редакторы позволяют использовать большинство
возможностей печатающего устройства. Они позволяют нуме¬
ровать страницы, печатать на каждой странице вверху или вни¬
зу комментарии, устанавливать поля, выбирать жирность шриф¬
та, подчеркивать слова, делать отбивку в начале абзацев, пе¬
чатать надстрочные и подстрочные индексы и формировать таб¬
лицы. Некоторые из новых матричных печатающих устройств
позволяют также применять шрифты разного начертания и раз¬
мера при наличии соответствующего программного обеспече¬
ния. Такую же возможность дают новые недорогие лазерные
печатающие устройства. Программы редактирования текстов,
такие как Microsoft’s Word и WordStar 2000, обеспечивают
реализацию этих дополнительных возможностей. Управление
печатающим устройством в WordStar выполняется с помощью
специальных команд с точкой; название объясняется тем, что
такие команды начинаются с символа точка.
Поиск и замена слов или последовательностей символов.
Большинство редакторов текстов способны осуществлять поиск
заданных слов или последовательностей символов по всему
тексту документа (рис. 4.5). Этот режим оказывается весьма
полезным, если необходимо, скажем, везде заменить название
n-бромхлорбензол на о-дихлорбензол. Программисты могут при¬
менить его при отладке программы, поскольку поиск позволяет
обнаружить те участки программы, где применяются определен¬
ные переменные.
Расширенные возможности некоторых усовершенствованных
редакторов текстов включают способность повторять одно или
больше ранее выполнявшихся действий, выводить печатаемые
результаты в две или большее число колонок, автоматически
формировать заголовки, сноски, предметный указатель или
оглавление.
MVVVVVVVVV V V V v V
PAGE 1 LINE 10 OOL 64 - REPLACE (Y/N):
P -P
M
-p
q
a
a)
E
0)
0)
О
a)
P
-p
Q
Ф
*
r4
to
сЙ
0)
□
oN>
1?
04
11
o.
1
(Л
РО
.и
1
ф
сч со
to
1
04
Г'
-rj
U-I
1
CN
R
*
1
оз
qj
ей
СС 1
rC
O'P
1
Q Ю)
0
1
кО
*
N
c:
1
СЧ
p
*
1
oV>
P
—•
х—
•4
U
oV>
1
СО
CQ
•H
1
О
03
-P
1
’ф
0
4J
U
R K
D
•H
d
•P Е-»
F"4
1
d
P
□
p
1
*
&
•
&« и
•H
1
ей ’И
*
CO
•
- f—1
to
1
o\o H
ей
•
•
Q
* to
□
<P t]
c#>
СЛ
СЙ (D
03
1*
C 5
*
£
O'P Д
r—1
1
h О
еЙ
E
u P
CLi
1
0*0,
c
*
i
p •
J
*
—•
* H
1Й
*
*
РИС. 4.5. Пример поиска и замены образов. На экране показан результат
замены всех встретившихся букв ж» па «% & *»•
Обработка текстов 89
Контроль опечаток и словари. Большинство пакетов редак¬
тирования текстов имеют средства контроля за правильностью
написания слов (рис. 4.6). Каждое слово в документе сравни¬
вается со словарем, содержащим от 10 до 30 тыс. слов. Слова,
не обнаруженные в словаре, редактор помечает и показывает
пользователю для замены, удаления или добавления в дополни¬
тельный словарь пользователя. Такая проверка позволяет убе¬
диться, что все слова написаны орфографически верно, но не
фиксирует опечаток, приводящих к верному, но не подходящему
по смыслу слову. Например, если слово four ошибочно записа¬
но, как for, опечатка не будет обнаружена. Некоторые совре¬
менные детекторы ошибок даже подбирают похоже звучащие
слова и предлагают варианты исправления ошибки.
Подготовка писем для рассылки и готовые блоки текста.
Многие усовершенствованные редакторы обладают способ¬
ностью подставлять текст из списка адресов в почтовые отправ¬
ления (рис. 4.7). Перед печатанием каждого письма в него вно-
Л
According to
philosopher named Sassa.
Shahram,
|IMSERT10H
an Indian legend, che
Sassa inven
in an attempt to devise a
backgammon in popularity. The King
invention that he offered to give Sas
Sassa.asked for a seemingly modest re
corn on the chessboard. He wanted on
the first square, two grains on the
the third square, and зо on, doubli
on |ach successive square until
When the King discovered t
he raised quite a the total amount of corn
an
4raket
—-■ Sound Alike Words -----
"ЗТДД ijmw дм wHHimiiiiiiiii whi дам»
В: raker
C: rakes
D: raked
E: rackety
Г rackets
G* Add word to auxiliary dictionary
PgUp or PgDn for more words 1
covered.
request,
required to fill the entire chessboard would have been
astronomical 18,446,744,073,709,551,615 grains?^
. . . - • 7'.. ' • ь
Legend aside, it does appear that chess was actually
invented in North India sometime around the year 500 A.D.
The game was apparent lyr supposed to symbolize two Indian
armies going into battle. The chess pieces (King, Minister,
Elephant, Horse, Chariot, and Foot Soldier) were realistic
representatives of the members of the Indian army! their
resw.ov^s_ depicted both, the importance of that role
<
<
РИС. 4.6. Обнаруженные орфографические ошибки показываются пользоват
лю. Редактор предлагает исправить написание, добавить дани;
слово к собственному словарю пользователя или проигнорирсва'
ошибку (с разрешения фирмы Borland International).
90 Глава 4
РИС. 4.7. Стадии подготовки серии документов при
списка информации.
использовании
общего
сятся конкретные имя, адрес и другая информация о полу¬
чателе.
Сходный прием состоит в хранении готовых блоков текста в
виде отдельных документов, которые при необходимости можно
объединять (рис. 4.8). Другими словами, однажды напечатав
некоторый текст, вам не придется каждый раз его опять перепе¬
чатывать. Это экономит время и исключает опечатки.
Редакторы научных текстов
Если обычная программа-редактор не отвечает вашим требо¬
ваниям при составлении научных статей или технической доку¬
ментации, вам следует обратиться к одному из множества спе¬
Память ПК
Документ
„шаблон"
Заранее
подготовленные
фрагменты
РИС. 4.8. Стадии составления документа при использовании готовых блоков
текста и документа — «шаблона».
Обработка текстов 91
циальных «научных» вариантов. Эти программы включают стан¬
дартные средства обработки текстов и могут дополнительно вы¬
свечивать на дисплее и печатать математические уравнения,
греческие буквы и химические формулы. Эти программы очень
привлекательны, если вы имеете компьютер с улучшенной экран¬
ной графикой, хорошим печатающим устройством и скоростью
вычислений порядка скорости PC/AT. Перечень некоторых сов¬
ременных редакторов текстов, относящихся к этой категории,
приведен в конце главы.
Настольные издательские системы
Многие химики нуждаются в большем, чем просто подготовка
отчетов и документов. Два недавно появившихся (для IBM PC
и аналогов) новшества сделали реальностью подготовку совер¬
шенно законченных документов, содержащих и текстовую, и
графическую информацию (причем по доступной цене). Во-пер¬
вых, недорогие лазерные принтеры, способные печатать текст и
рисунки с качеством, близким к типографскому, обеспечили
создание «чистых листов» за разумную цену. Во-вторых, появи¬
лось и улучшается программное обеспечение для макетирова¬
ния— компоновки текстов и рисунков на странице. Например,
Aldus Page Maker представляет собой программу, способную
сформировать и напечатать заполненную страницу текста на
лазерном устройстве Apple Lazerwriter.
Макетирование включает разбивку текста на многочислен¬
ные колонки, изменение шрифтов, возможности заключать
текст в рамку, подчеркивать или располагать вокруг рисунка.
Это программное обеспечение позволяет также вставлять на
страницу и выводить на бумагу графики с разрешением 300 то¬
чек на дюйм. Пример полностью сверстанной страницы показан
на рис. 4.9. Пока этот тип программного обеспечения доступен
только для персональных компьютеров Apple Macintosh с ис¬
пользованием печатающего устройства Apple Lazerwriter. Од¬
нако в конце 1986 г. должно было появиться улучшенное про¬
граммное обеспечение, позволяющее применять Page Maker
фирмы Aldus и на IBM PC.
Программы, упоминаемые в этой главе
Microsoft Word (1375), Microsoft Corporation, 10700 Northup Way, Box 97200,
Bellevue, WA 98009. (800) 426—9400.
WordStar and WordStar 2000 (1495), MicroPro International Corp., 33 San
Pablo Ave., San Rafael, CA 94903. (415) 499—1200.
Multimate ($495), Multimate International Corp., 52 Oakland Ave. N., East
Hartford, CT 06108. (203) 522—2116.
92 Глава 4
Laboratory (PC (User
Newsletter for the laboratory PC Users Group
| Lotus in tfe. Lab |
Maintaining the Control
Chart Data
Lotus 1 -2-3 data management commands can be
used to maintain your control chad data.
Each time a control sample is analyzed the results of
the analysis can be entered into your Lotus data
base. A portation ol a typical data base for a
chromatographic analysis is shown in Г>gure 2. This
data b se can easily be modified to track data from
any type of instrument in your laboratory. If your
instrument can communicate with a PC. or has a PC
based data system, this data could be captured and
placed into Lotus without having to re-key in the
data. Techniques for captunng data will be
described in a future article in this column.
What is a Data Base?
A data base is a structured collection of information.
A telephone book is a common example of a printed
data base with thousands of entries. Each entry in
the telephone book usually has three pieces ot
information: a name, an address and a telephone
number. In data base management terminology, the
entries are called records. The pieces of information
contained in each record are called fields. Thus, a
telephone book has thousands of records, each
with information in one of three fields: a name, an
address and a telephone number.
We are all familiar with printed data bases and use
them successfully in our daily lives. Most are easy to
use. Here are some examples of other printed data
bases we use often with their normal fields in
parenthesis: the card catalog at the library (book title,
author, subject), restaurant menu (food item, price),
store merchandise catalog (item, description, price),
and Merck Index (compound name, formula,
description, other physical, pharmacological and
chemical data).
Computerized data bases are no more difficult to
use than are printed data bases. Computerized data
bases have advantages over printed data bases
since the access to the data is not limited to a static
method of sorting and presenting the data For
example, a telephone book presents its data sorted
by the names in alphabetical order If you know a
person's name, you can find their telephone number
(as long as it is listed and you are looking in the right
telephone book !). But a telephone book is pretty
useless it you only have a telephone number ano
need to know who's number it is A computerized
data base could easily solve this problem by sort mg
the telephone numbers in numerical order or by
making a query to the data base for a direct match.
Creating a computerized data base thus provides
you with the ability to access your data using many
different criteria and sorting capabilities
Figure 1. Data Control Chart generated using Lotus
1-2-3.
Creating a Control Chart Data Base
Our control chart data base contains the data from
the analysis of a number of different control samples
over a two week period. The results are from three
different instruments, gas chromatograph one
(GC1), gas chromatograph two (GC2) and liquid
chromatograph one (LC1) for two different
compounds, butane and mparabm. In an actuai
application you may want to create separate data
bases for each instrument or even each compound
РИС. 4.9. Страница, окончательно подготовленная и напечатанная при помощи
программного обеспечения Aldus Page Maker. Соответствующие
программы могут размещать текст и рисунки вместе и печатать их
на лазерном печатающем устройстве Apple Laserwriter.
Обработка текстов 93
PC Write (S 10), Quicksoft, 219 N. First 224, Seattle, WA 98109. (206) 282—
0452.
Word Perfect ($495), Satellite Software International, 288 W. Canter St., Orem,
UT 84057. (801) 224—8554.
РЕДАКТОРЫ НАУЧНЫХ ТЕКСТОВ
ТЗ ($595), TCI Software Research Inc., 1190B Foster Road, Las Cruces,
NM 88001. (800) 874—2383.
Spellbinder/Scientific (,$695), Lexisoft, Inc., P.O. Box 1378, Davis, CA 95617.
(916) 758—3630.
Brit Scientex ($795), Scientific Communication Corp., 2136 Locust St., Phila¬
delphia, PA 19103. (215) 732—7978.
Proofwriter ($425), Image Processing Systems, 6409 Appalachian Way, Madi¬
son, WI 53705 (608) 233—5633.
Volkswriter Scientific ($495), Lifetree Software Inc., 411 Pacific St., Monterey,
CA 93940. (408) 373—4718.
НАСТОЛЬНЫЕ ИЗДАТЕЛЬСКИЕ СИСТЕМЫ
Aldus Page Maker, Aldus Corporation, 411 First Ave. South, Seattle, WA 98104
(206) 622—5500.
Apple Macintosh and Apple Laserwriter printer, Apple Computer, Inc.. 20525
Mariani Ave., Cupertino, CA 95014. (408) 996—1010.
Глава 5
ЭЛЕКТРОННЫЕ ТАБЛИЦЫ
Если попытаться выбрать одну программу, которая
олицетворяет начало компьютерной революции, то следует на¬
звать VisiCalc— программу электронных таблиц, созданную
фирмой Software Arts и распространявшуюся первоначально
фирмой VisiCorp. (Чтобы показать, насколько быстро может
измениться благополучие компании, выпускающей программное
обеспечение, заметим, что ни Software Arts, ни VisiCorp больше
не существует. Первая была поглощена корпорацией Lotus De¬
velopment Corporation в 1985 г., а вторая в 1984 г. слилась с
Paladin Software Corporation. Права на программы VisiCorp
были недавно проданы фирме Control Data Corporation.)
VisiCalc в большей мере, чем любая другая программа, способ¬
ствовала перемещению персональных компьютеров с рабочего
места любителя в современные отделы крупных фирм и корпо¬
раций. Впервые пользователь, не владеющий искусством про¬
граммирования, смог воспользоваться всеми преимуществами
компьютера. VisiCalc предоставила такому пользователю воз¬
можность создавать финансовые модели и легко ими манипу¬
лировать: сохранять, извлекать из памяти и корректировать за
несколько минут, вносить дополнения и уточнения и пересчиты¬
вать заново за несколько секунд, выводить путем нажатия не¬
которых клавиш всю модель или ее блоки на печать или даже
представлять графически при помощи VisiTrend или VisiPlot.
До создания VisiCalc подобного средства для работы на ПК
не существовало; вычисления приходилось повторять с самого
начала, тексты и файлы данных для моделей необходимо было
после изменений вводить целиком заново. Этот процесс мог про¬
должаться часами, даже сутками. После появления программы
VisiCalc персональные компьютеры стали распространяться по¬
всеместно как в США, так и в других странах.
Наиболее известной программой для IBM PC является Lo¬
tus 1-2-3— интегральная прикладная программа, ядром кото¬
рой служит одна из наиболее совершенных версий электронной
таблицы. Программа выводит на дисплей таблицу, в которую
можно вводить данные. Далее программа может осуществлять
различные вычисления. Используя электронную таблицу, поль¬
94
Электронные таблицы 95
зователь может вводить или получать от другой программы ин¬
формацию, составлять отчеты и графики, решать задачи уп¬
равления. Электронные таблицы продолжают оказывать опре¬
деляющее влияние на пользование персональных компьютеров.
Появление новых вариантов типа второй версии программы
Lotus 1-2-3, и вновь созданных моделей типа VP-planner и Jave¬
lin обещают заманчивые перспективы. В настоящее время до¬
ступны интегральные прикладные программы с дополнительны¬
ми функциями, такими, как редактирование текстов и передача
данных (например, Framework II и Lotus Symphony).'
Применение электронных таблиц в лаборатории
Применение электронных таблиц не ограничивается только фи¬
нансовыми конторами. Возможности электронных таблиц обу¬
словливают их широкое применение в научных технологических
и аналитических лабораториях. Основная функция этих про¬
грамм заключается в создании электронного рабочего поля,
пользуясь которым можно легко и быстро построить математи¬
ческую модель, ввести в модель текст и данные и получить
сводку результатов. Любую задачу, для решения которой обыч¬
но требуются бумага, карандаш и калькулятор, можно гораздо
легче решить при помощи электронной таблицы. Программа
электронных таблиц превращает для вас экран компьютера в
страницу рабочего журнала, клавиатуру компьютера в каран¬
даш, а сам компьютер в калькулятор. Очень удобным является
то, что всю рабочую таблицу с данными можно сохранять для
дальнейшей обработки или как архивный материал. Сохранен¬
ные данные могут быть также сведены в итоговый отчет. Как
только информация приведена к форме, понятной компьютеру,
открывается множество путей ее анализа и обработки.
Три главных элемента всех электронных таблиц обеспечива¬
ют эффективность и популярность этих программ в исследова¬
тельской работе. Во-первых, размещение на экране данных в
виде строк и колонок, как в таблицах, которые можно найти
на страницах большинства лабораторных рабочих журналов.
Во-вторых, принцип «что видите, то и получите» (What-you-see-
is-what-you-get) позволяет составлять отчеты непосредственно
в желаемой форме. Не существует особых формальных правил
для ввода данных или каких-либо дополнительных сведений;
просто подводите курсор к нужному месту на экране и вводите
данные с клавиатуры. Все то, что вы видите на экране, будет
точно в таком же виде выведено на печатающее устройство или
составит содержимое файла на диске. Наконец, программа сра¬
зу же показывает только что введенную информацию. Если рас¬
положение колонки данных в отчете неудачно, переместите ко-
96 Глава 5
А В
С D Е
1
2
3
4
5
6
7
8
>
'ЛЫ
Cone mg
k
•
Метка-
это строк
;а О'
rodpa
жаемых с
имволов
Адрес кг
обозначай
1етки - этс^
рщая стол(
V
5ец,
ква
и цифра
(наприме
— номер с
р, С6)^
трок
и
г
•••-
'Ж
F
L
Это
24
xv
3%
<7-12~
В клетка
< можно :
/
<ранить и
иерры V
ЛИ форм'
РИС. 5.1. Электронная таблица в момент ввода данных. Показаны строки
и столбцы, на пересечении которых можно вводить текст или числа.
Каждое пересечение образует клетку.
лонку; если при вводе допущена ошибка, она будет сразу же
видна и вы можете ее исправить.
Электронная рабочая таблица состоит из столбцов и стро¬
чек (рис. 5.1). Каждый столбец обозначается заглавной буквой,
а каждая строка — порядковым номером. Каждое пересечение
строки и столбца образует «клетку» таблицы, которая может
содержать информацию. Клетка обозначается буквой и цифрой
по соответствующим столбцу и строке.
В клетку можно поместить информацию пяти типов:
1) числа (например, 123, —12.34 или 0.09876);
2) текст или название (например, ACME Research and Develop¬
ment Labs);
3) формулы (например, 100* СЗ, что означает умножение со¬
держимого клетки СЗ на 100);
4) специальные функции (например, @AVG(range of cells),
что означает вывести на дисплей среднее значение, рассчитан¬
ное по данным, содержащимся в указанных клетках);
5) макрокоманды.
Для ввода информации в электронную таблицу следует под¬
вести к нужной клетке светящийся прямоугольник (курсор) и
набрать на клавиатуре соответствующие данные. При обработ¬
ке цифровых данных могут выполняться основные математиче¬
ские операции (сложение, вычитание, умножение и деление),
кроме того, могут быть запрограммированы другие функции.
Одним из важных достоинств электронных таблиц является то,
Электронные таблицы 97
что при изменении содержимого одной из клеток все рассчитан¬
ные по нему производные величины немедленно пересчитывают¬
ся и отображаются на экране. Эта особенность позволяет вы¬
полнять расчеты типа «что, если» буквально за несколько се¬
кунд.
Электронные таблицы дают также возможность копировать
или перемещать содержимое клетки в другие позиции. Переме¬
щение данных позволяет легко организовать таблицу на экра¬
не. Если столбец данных был введен не в то место рабочей таб¬
лицы, его можно легко передвинуть.
Эти простые правила позволяют составлять и использовать
сложные рабочие таблицы. Поскольку при желании вся рабо¬
чая таблица полностью сохраняется на диске, можно разрабо¬
тать «шаблоны» для выполнения расчетов и выдачи сводок.
Если имеется «шаблон» отчета, даже неопытный человек может
набрать на клавиатуре новые исходные данные и получить со¬
ответствующий новый отчет.
Процедура ввода данных и генерации отчетов может быть
также «автоматизирована» посредством макрокоманд, или мак¬
росов. Они позволяют выполнить повторяющуюся цепочку на¬
жатий клавиш, нажимая лишь одну соответствующим образом
запрограммированную. Составление макрокоманд напоминает
обычное программирование, в частности допускается включение
в них операторов логического выбора. Макрокоманды являются
мощным средством, облегчающим проведение ручных операций.
Применение электронных таблиц лучше всего проиллюстри¬
ровать на нескольких примерах. Приведенные в этой главе при¬
меры были подготовлены с использованием одной из первых
интегральных программ, Lotus 1-2-3. Эта программа объединяет
электронную таблицу, управление данными и графические сред¬
ства. Ядром программы Lotus 1-2-3 является электронная таб¬
лица. Все данные вводятся в электронную таблицу независимо
от того, какая преследуется цель: действительно ли необходи¬
мо составить таблицу, или организовать базу данных, или по¬
строить графики.
Насчет результатов хроматографического анализа
Электронные таблицы могут быть применены для интерпрета¬
ции хроматографических данных. В этой главе рассмотрены
процедуры получения отчетов о результатах анализа при помо¬
щи трех методов: нормирования площадей пиков, градуировки
по одному стандарту («внешний стандарт») и обычной градуи¬
ровки с привлечением метода наименьших квадратов. Преиму¬
щество использования в этих целях электронных таблиц состо¬
ит в возможности формирования отчета любого вида и выпол¬
нения любых необходимых дополнительных расчетов.
7 г. Учи
98 Глава 5
Нормирование площадей. Соответствующий отчет содержит
данные о процентном содержании каждого компонента в образ¬
це, подвергнутом хроматографическому разделению с предпо¬
ложительно неселективным детектором, одинаково реагирую¬
щим на все компоненты. С этой целью площади всех пиков сум¬
мируют (можно суммировать высоты пиков), после чего делят
площадь (высоту) каждого пика на общую площадь и умножа¬
ют результаты на 100. На рис. 5.2 показан типичный отчет, под¬
готовленный программой Lotus 1-2-3. Чтобы получить такой от¬
чет, выполните следующие действия.
Загрузите Lotus 1-2-3, тщательно следуя инструкциям про¬
граммы. Далее убедитесь, что рабочее поле не содержит ника¬
кой информации; в противном случае очистите его полностью
командой /Worksheet Erase Yes.
Пустое поле содержит только столбец цифр и строки букв.
Теперь можно подготовить заголовок отчета.
— Подвиньте курсор к клетке таблицы В1 и наберите на
клавиатуре Liquid Chromatographic Data.
— Передвиньте курсор к ячейке С1 и наберите Area Percent
Report.
— Подвиньте курсор к ячейке АЗ и нажмите на клавишу-
\ = . Это приведет к заполнению клетки знаками равенства « = ».
Этим символом можно заполнить всю строку, копируя содержи¬
мое данной клетки в другие клетки строки по команде
/CopyA3<ENTER>B3..E3<ENTER>.
ABODE F G
1 Liquid Chromatograpy Data
2 Area Percent Report
3
4
Sample:
QA ii;2345
Date: 04-Mar-85
5
Column:
Sephadex
Operator:GIO
6
Solvent:
Methanol/Water
Inst No.:LC #1234
7
8
Notes:
Sample vial seal
broken during shipment
9
Peak No.
Ret. Time
Area
% Total Area
10
1
2.34
12345
1.160
11
2
2.67
34567
3.248
12
3
3.68
78904
7.414
13
4
4.98
5674
0.533
14
5
6.89
12356
1.161
15
6
9.78
896654
84.249
16
7
10.76
9223
0.867
17
8
13.45
14568
1.369
18
19
1064291
100.000
20
РИС. 5.2. Типичный отчет о результатах анализа с нормированием площадей
пиков, полученный при обработке хроматографических данных с
помощью программы Lotus 1-2-3.
Электронные таблицы 99
— Теперь введите в столбцы А и D подзаголовки. В А4 вве¬
дите Sample:, в А5 введите Column:, в А6 введите Solvent:,
в А7 введите Notes:, в D4 введите Date:, в D5 введите Operator:;
в D6 введите Inst.No.:.
— Заполните знаками равенства строку 8, нажав клавишу
\= и подав команду /СоруA8<Enter>B8..E8<Enter>.
Эта процедура создает заголовок отчета. Внося незначи¬
тельные изменения, вы сможете вводить его и в другие отчеты.
Запись на диск обеспечивает возможность многократного ис¬
пользования заголовка и экономит ваш труд. Чтобы записать
заголовок, введите команду /File Save HEADER<ENTER>.
— Теперь введите названия столбцов отчета в строчку 9.
В А9 введите Peak No., в В9 — Ret. Time, в С9 — Area и в D9 — %
Total Area.
— Введите номера пиков,
как показано ниже:
времена удерживания и площади,
А
в
с
10
1
2.34
12 345
и
2
2.67
34 567
12
3
3.68
78 904
13
4
4.98
5674
14
5
6.89
12 356
15
6
9.78
896 654
16
7
10 76
9223
17
8
13.45
14 568
— Заполните клетки С18
и D18 знаками подчеркивания:
\—. Теперь можно проделать некоторые вычисления. Для рас¬
чета доли каждого пика необходимо знать суммарную площадь
всех пиков. Эту общую площадь можно вычислить при помощи
функции ©SUM. В ячейку С19 введите +@SUM(C10..C17).
Заметьте, что интервал клеток для суммирования можно задать
и в диалоговом режиме, непосредственно отметив клетки.
— Теперь подвиньте курсор к ячейке D10 и введите форму¬
лу + 10CUC10/C19. По ней вычисляется относительная площадь
первого пика. Формулу можно скопировать в другие клетки
столбца D по команде /Сору D1O<ENTER>D11..D17
<ENTER>. Обратите внимание, что на экране в ячейках
D11—D17 появилась надпись ERR. Программа Lotus 1-2-3
предупреждает об ошибке (ERROR), заключающейся в появ¬
лении неверного уравнения. Подвиньте курсор к клетке D11 и
проверьте ее содержание — там стоит 100*С11/С20. Ошибка воз¬
никла из-за того, что клетка С20 пуста и программа Lotus 1-2-3
вынуждена была делить на нуль. Но почему программа вклю¬
чила в операции клетку С20, тогда как нужна была С19? Что¬
бы ответить на этот вопрос, рассмотрим, как Lotus 1-2-3 копи¬
рует содержимое клеток. Программа пытается помочь пользо-
100 Глава 5
А
В
C
D
E
rp
G
1
Liquid Chrcmatograpy Data
-
2
т
Single Level External Standard
4
Sample:
QA #2345
Date: 04-Mar-85
5
Column:
Sephadex
Operator:GIO
6
Solvent:
Methanol / Water
Inst No.:LC #1234
7
з
Notes:
Sample vial seal broken during shipment
9
Compound
Ret. Time
Area
Amount Resp
Factor
Ant • % RT
Delta%
10
Methane
2.34
12345
52.630 ’
234.56
1.317%
0.426%
11
Ethane
2.67
34567
99.936
345.89
2.501%
0.000%
12
Propane
3.68
78904
336.076
234.78
8.411%
0.271%
13
Butane
4.98
5674
23.954
236.87
0.600%
0.000%
14
Pentane
6.89
12356
50.303
245.63
1.259%
0.000%
15
Hexane
9.78
896654
3334.030
268.94
83.444% ■
-0.205%
16
Heptane
10.76
9223
39.319
234.57
0.984%
0.186%
17
Octane
13.45
14568
59.299
245.67
1.484%
0.148%
18
19
1064291
3995.548
100.00%
20
РИС. 5.3. Концентрацию компонента в анализируемой смеси можно вычислить
исходя из фактора отклика. Фактор отклика вычисляют по извест¬
ной концентрации стандарта.
вателю всякий раз, когда это возможно. Так, обычно если со¬
держимое клетки или последовательности клеток переписывает¬
ся в другие клетки, буквы или числа, используемые в уравне¬
ниях, видоизменяются, получая соответствующее приращение*.
В нашем примере номер клетки СЮ был правильно увеличен
до СИ в новом уравнении. Проблема же с делением на нуль
возникла потому, что другой идентификатор, С19, также был
увеличен — до С20.
Эту проблему решают при помощи так называемых абсолют¬
ных ссылок. Знак $, помещенный перед идентификаторами стро¬
ки или столбца или перед и тем и другим, указывает на абсо¬
лютную ссылку и предписывает программе Lotus 1-2-3 не ме¬
нять обозначение при копировании или перемещении.
Итак, исправленное уравнение для ячейки D10 должно вы¬
глядеть как + 100*С10/$С$ 19. При копировании его в другие
клетки столбца D идентификатор клетки, содержащей площадь
пика, увеличивается, но идентификатор клетки со значением об¬
щей площади, С19, не меняется. Теперь можно и копировать:
/Сору D1O<ENTER>D11..D17<ENTER>.
* В программировании часто говорят о приращении или увеличении и
для букв, имея в виду лексикографический порядок: A<B<C<D..., соответ¬
ствующий порядку цифр в таблице кодирования ASCII. — Прим. ред.
Электронные таблицы 101
Для завершения этого отчета введите функцию + @SUM.
(D10..D17) в ячейку D19, чтобы найти сумму процентных долей
в столбце % Total Area.
Метод градуировки по одному стандарту. Вместо того чтобы
принимать чувствительность детектора к каждому соединению
одинаковой, можно провести разделение образцов с известной
концентрацией компонентов (так называемый метод внешнего
стандарта) и учесть фактическую чувствительность детектора.
Образцы-стандарты хроматографируют в тех же условиях, что
и смесь, и по площадям или высотам пиков вычисляют фактор
отклика детектора для каждого соединения (делением площади
или высоты на концентрацию стандарта).
Чтобы найти концентрацию вещества в анализируемой пробе
неизвестного, количественного состава, достаточно разделить
площадь (высоту) каждого пика на хроматограмме на соответ¬
ствующий фактор отклика (рис. 5.3).
Liquid. Chromatograpy Data
Single Level External Standard
Sample:
QA #2345
Date: 04-Mar-85
Column:
Sephadex
Operator:GIO
Solvent:
Me thanol/Water
Inst No.:LC #1234
Notes:
Sample vial seal
broken during shipment
Compound Ret. Time
Area
Amount
Resp Factor
Amt % RT Delta%
Methane
2.34
12345
52.630
234.56
1.317%
0.426%
Ethane
2.67
34567
99.936
345.89
2.501%
0.000%
Propane
3.68
78904
336.076
234.78
8.411%
0.271%
Butane
4.98
5674
23.954
236.87
0.600%
0.000%
Pentane
6.89
12356
50.303
245.63
1.259%
0.000%
Hexane
9.78
896654
3334.030
268.94
83.444% ■
-0.205%
Heptane
10.76
9223
39.319
234.57
0.984%
0.186%
Octane
13.45
14568
59.299
245.67
1.484%
0.148%
1064291
3995,548
100.00%
Calibration Data
Compound Ret. Time
Area
Amount
Resp Factor
Methane
2.35
23456
100
234.56
Ethane
2.67
34589
100
345.89
Propane
3.69
23478
100
234.78
Butane
4.98
23687
100
236.87
Pentane
6.89
24563
100
245.63
Hexane
9.76
26894
100
268.94
Heptane
10.78
23457
100
234.57
Octane
13.47
24567
100
245.67
РИС. 5.4. Образец отчета с результатом хроматографического анализа. Отчет
содержит данные градуировки и результаты анализа пробы.
102 Глава 5
В2: Area Percent Report
А В C D E F
1 Liquid Chromatograpy Data
2 Area Percent Report
3 ■ ■ ■ ■ ■ ■ - --.г
4 Sample; QA #2345 Date: 04-Mar-85
5 Column: Sephadex Operator:GIO
6 Solvent: Methanol/Water Inst No.:LC #1234
7 Notes: Sample vial seal broken during shipment
8 . -
9
10
11
12
G
13
14
15
16
17
18
19
20
РИС. 5.5. Электронная таблица co сформированным заголовком отчета.
Отчет содержит данные градуировки и результаты анализа;
пример приведен на рис. 5.4. Этот отчет можно получить, вы¬
полнив следующие действия.
Составление отчета начинается с внесения некоторых не¬
больших изменений в заголовок описанной в предыдущем пара¬
графе таблицы для расчета по методу нормирования площадей.
Эта рабочая таблица вызывается на экран командой /File Ret¬
rieve HEADER<ENTER>.
На дисплее должен появиться заголовок таблицы (рис. 5.5).
В нем следует изменить вторую строку. Сначала сотрите содер¬
жимое клетки С1. Пододвиньте курсор к ячейке С1 и введите
команду /Range Erase C1..C1<ENTER>. Теперь подвиньте кур¬
сор к ячейке В1 и наберите Single-Level External Standart.
Введите следующие новые заголовки столбцов в строку 9.
В клетку А9 введите Compound, в В9 — Ret. Time, в С9 — Area,
в D9 —Amount, в Е9 — Resp Factor, в F9 —Amt % и в G9 —
RT Delta %.
Теперь необходимо дополнить отчет разделом, содержащим
градуировочные данные. Подвиньте курсор к А22, введите Cali¬
bration Data. После этого «впишите» следующие подзаголовки
столбцов в строчку 23: в А23 введите Compound, в В23 — Ret.
Time, в С23 — Area, в D23 — Amount и в Е23 — Resp Factor.
Электронные таблицы ЮЗ
Теперь можно задать градуировочные данные, например та¬
кие:
А
в
c
D
24
Methane
2.34
23 456
100
25
Ethane
2.67
34 589
100
26
Propane
3.69
23 478
100
27
Butane
4.98
23 687
100
28
Pentane
6.89
24 563
100
29
Hexane
9.76
26 894
100
30
Heptane
10.78
23 457
100
31
Octane
13.47
24 567
100
Фактор отклика вычисляется в столбце Е после задания
формулы + C24/D24, в соответствии с которой площадь пика
образца-стандарта делится на концентрацию стандарта. Скопи¬
руйте эту формулу в другие ячейки колонки Е: /Сору Е24..Е24
<ENTER> ТО E25..E31<ENTER>. Теперь можно приступить
к завершению части отчета, касающейся данных о проанализи¬
рованных образцах. Введите эти данные в столбцы А, В и С:
A
в
c
10
Methane
2.34
12 345
11
Ethane
2.67
34 567
12
Propane
3.68
78 904
13
Butane
4.98
5674
14
Pentane
6.89
12 356
15
Hexane
9.78
896 654
16
Heptane
10.76
9223
17
Octane
13.45
14 568
Заполните символами подчеркивания клетки С18, D18 и
F18. После этого поместите в клетку С19 сумму по столбцу С:
+ SUM(C10..C17). Аналогично для суммирования по столбцуD
в D19 введите + SUM(D10..D17) и для суммирования по F —
в клетку F19 занесите + SUM(F10..F17).
Другие столбцы заполняются результатами вычислений по
формулам. В клетку D10 введите +С10/Е10 (площадь пика
делится на значение соответствующего фактора отклика).
В ячейку ЕЮ занесите + Е24 (теперь ЕЮ, как и Е24, будет хра¬
нить фактор отклика, найденный при градуировке). Для вычис¬
ления процентной доли каждого компонента, исходя из общего
содержания всех компонентов в смеси в клетку F10 введите
+ D10/$D$ 19. Обратите внимание на использование абсолют¬
ной ссылки ($ перед D и перед 19). В этом случае использует¬
ся исключительно содержание ячейки D19 (без дальнейшего
приращения), даже если формулу скопировать или передви¬
нуть в другие клетки. Наконец, в клетке G10 представлена раз¬
ность (в процентах) между временами удерживания компонен¬
тов при градуировке и при анализе: + (В24—ВЮ)/В24.
104 Глава 5
Формулы, внесенные в строку 10, могут быть теперь скопи¬
рованы в другие строчки командой /Сору D10..G10<ENTER>
ТО DI l..G17<ENTER>. Отчет о проведенной количественной
обработке результатов анализа по методу одного стандарта
должен в итоге выглядеть, как показано на рис. 5.4.
Расчет по градуировочному графику с использованием ме¬
тода наименьших квадратов. Привлечение метода наименьших
квадратов для определения параметров градуировочного гра¬
фика стало общепринятой процедурой в лабораторной практи¬
ке. Обычно готовят и анализируют серию стандартных раство¬
ров, содержащих различные концентрации компонентов. Полу¬
чают набор пар концентрация — отклик детектора (площадь
или высота пиков в хроматографии, оптическая плотность в
УФ-спектроскопии и т. п.), которые можно описать прямой ли¬
нией или другой математической функцией, характеризующей
вид градуировочного графика. Чтобы вычислить концентрацию
компонента в анализируемой пробе, отклик детектора подстав¬
ляют в градуировочное уравнение или пользуются графиком.
Программа Lotus 1-2-3 может вычислять градуировочную
кривую, а также выводить на график точки и линию регрессии.
(Недавно появившаяся вторая версия Lotus 1-2-3 имеет новую
команду data regression. Эта команда позволяет провести рег¬
рессионный анализ гораздо проще, чем посредством ранних
версий.)
Уравнения для вычисления параметров линейной зависимо¬
сти по методу наименьших квадратов имеют следующий вид:
Y=a+bX
Эти формулы можно ввести в электронную таблиц} и при¬
менять как. таковые, но посредством несложного приема можно
получить очень гибкую модель.
Во-первых, следует спланировать и указать размещение ве¬
личин X и У в электронной таблице. Lotus 1-2-3 позволяет дать
имя последовательности клеток. Это имя затем можно исполь¬
зовать в формулах. Запишем в столбце А концентрации, а в
столбце В — площади пиков. Предположим, что имеется пять
стандартов с разными концентрациями (от 100 до 500) и соот¬
ветствующее число измеренных значений площади. Введем
Электронные таблицы 105
А В С D
1 Calibration Data for 1,3 di chlorobenzene
2
3
Concentration
Area
4
5
6
100
21000
7
200
30400
8
300
39700
9
400
43900
10
500
61000
РИС. 5.6. Первая стадия количественной обработки результатов хроматогра¬
фического анализа по методу наименьших квадратов при использо¬
вании нескольких стандартов.
в таблицу эти величины и названия; в результате она будет вы¬
глядеть так, как на рис. 5.6.
В вычислениях метода наименьших квадратов используются
произведения концентрации на площадь пика для каждой точ¬
ки. Зарезервируем для этих расчетов отдельный столбец С.
В клетку С6 можно ввести формулу +А6*В6 и скопировать ее
в остальные клетки столбца по команде/Сору C6..C6<ENTER>
ТО C7..C10<ENTER>. Программа автоматически увеличит
номера в формуле, подгоняя их под соответствующие номера
строк. Такой способ копирования здесь необходим.
Теперь можно дать имя последовательностям клеток, приме¬
няемых в вычислениях. Сначала по команде /Range Name Crea¬
te CONC<ENTER>A6..A10<ENTER>> клеткам, хранящим
значения, приписываем наименование CONC. Далее называем
зоны площадей и произведений площадей на концентрации
AREA и PRODUCT соответственно. Для этого следует ввести
такие команды: /Range Name Create AREA<ENTER>B6..BiO
<ENTER> и /Range Name Create PRODUCT <ENTER>C6.„
C10<ENTER>. Теперь займемся угловым коэффициентом и
свободным членом уравнения регрессии. Введем следующие фор¬
мулы и обозначения в соответствующие клетки: в А13—Slope of
line:, в В13 — +@SUM(PRODUCT)/@COUNT(CONC) @AVG
(CONC)*@AVG(AREA))/@STD(CONC)A2, в A14—Y-Axis
Intercept: и в B14 — + @AVG (AREA) B13*@AVG (CONC).
После выполнения этих операций рабочая таблица будет вы¬
глядеть, как показано на рис. 5.7.
В гл. 6 мы рассмотрим представление результатов анализа
и линии регрессии на графике. Теперь же проведем с нашей
моделью некоторые расчеты типа «что, если». При изменении
либо концентрации, либо площади пиков наклон прямой меня¬
ется. Так, если площадь для стандарта с концентрацией 100 за-
106 Глава 5
А
В
C
1
Calibration Data
for 1,3 dichlorobenzene
2
Concentration
3
Area
4
5
6
100
21000
7
200
30400
8
300
39700
9
400
48900
10
500
61000
11
12
13
Slope of Line:
98.5
14
Y-Axis Intercep
10650
15
16
17
18
19
20
РИС. 5.7. Вычисления типа счто,
стандарту концентрации
если...»: площадь пика 21006,
100, заменена на 14000.
отвечающая
A
В
C
D
1
2
Calibration Data
for 1,3 dichlorobenzene
3
4
5
Concentration
Area
6
100
14000
1400000
7
200
30400
6080000
8
300
39700
11910000
9
400
48900
19560000
10
11
12
500
61000
30500000
13
Slope of Line:
112.5
14
15
16
17
18
19
20
Y-Axis Intercep
5050
РИС. 5.8. Результат обработки градуировочных данных по методу наимень¬
ших квадратов при введении двух новых экспериментальных точек.
Электронные таблицы 107
менять на 14 000 и внести новое значение в клетку В6, то все
величины будут пересчитаны, и на дисплее будут высвечены
новые значения коэффициентов А и В.
Расширение числа стандартов. Поскольку мы внесли в элек-
тронную таблицу не непосредственно указанные последователь¬
ности клеток, а обращались к ним по именам, число стандартов
можно легко изменить. Это изменение заключается. во внесе¬
нии дополнительной информации в столбцы А и В, добавлении
формул в столбец С и переопределении поименованных зон.
Чтобы ввести две новые величины, сначала вставьте две допол¬
нительные строки, начиная со строки 11, командой AVorksheet
Insert Row{Down Arrow}<ENTER>. Затем занесите в табли¬
цу новые цифры. В клетку АН введите 600, в А12 — 700,
в ВН—697 000 и в В12 — 801 000. Столбец произведений С
можно увеличить по команде /Сору C10..C10<ENTER>
ТО Cl l..C12<ENTER>. Изменим теперь определения поиме¬
нованных последовательностей клеток: /Range Name Create
CONC<ENTER>A6..A12<ENTER>, /Range Name Create
AREA<ENTER>B6..B12<ENTER> и /Range Name Create
PRODUCT<ENTER>C6..C12<ENTER>.
Теперь параметры уравнения прямой будут вычислены с
учетом новой информации, и скорректированные результаты
будут выглядеть так, как показано на рис. 5.9.
Создание «шаблона». Введенная модель может служить в
качестве «шаблона» — при введении новых величин концентра¬
ций и площадей можно получить новое градуировочное уравне¬
ние. Метод наименьших квадратов применим для обработки
любых данных, так что введение «шаблона» решает много
проблем. Вы можете создать и множество шаблонов и пользо¬
ваться ими.
Использование встроенных функций: карты контроля качест¬
ва. Чтобы быть уверенными в качестве данных и достоверно¬
сти результатов анализа, научный работник должен документи¬
ровать каждый анализ, вести регистрацию результатов анали¬
за сходных образцов. Эта информация обычно представляется
в форме карты контроля качества (рис. 5.10).
Эта карта была создана на основе встроенных вычислитель¬
ных функций, таких, как AVG (что означает среднее значение)
и STD (что означает стандартное отклонение). Серия получен¬
ных результатов анализа можно ввести в столбец А и затем
вычислить среднее значение и стандартное отклонение. Эту ин¬
формацию можно представить и графически.
Введите следующие величины в клетки столбца А: в А5
23456, в А6 23789, в А7 23333, в А8 24090, в А9 23567, в А10
23890, в АН 23897, в А12 24444, в А13 23555, в А14 23666, в А15
23678.
108 Глава 5
А В C D
1 Calibration Data for 1,3 dichlorobenzene
2
3
4
Concentration
Area
5
6
100
14000
1400000
7
200
30400
6080000
8
300
39700
11910000
9
400
48900
19560000
10
500
61000
30500000
11
600
69700
41820000
12
700
80100
56070000
13
Slope of Line:
106.5
14
Y-Axis Intercep
6514.2857143
15
16
17
18
19
20
РИС. 5.9. Электронная таблица с результатами обработки данных градуиров¬
ки по методу наименьших квадратов.
Result intensify
РИС. 5.10. Карта контроля качества для одного прибора. График показывает
результаты поверки по образцам одинакового состава, анализируе¬
мых один раз в день. Линии соединяют данные предшествующих
анализов. Единичная точка отвечает результату на данный момент.
Электронные таблицы 109
Теперь можно найти среднее и стандартное отклонение.
В клетку А20 введите + @AVG(A5..A15), а в клетку А21 —
+ @STD(A5..A15).
Пока вы увидели лишь верхушку айсберга. В этой книге вы
найдете еще много полезных примеров работы с электронными
таблицами.
«Импорт» — извлечение данных в рабочую таблицу
из файлов на диске
Используемая в электронных таблицах информация не ограни¬
чивается данными, введенными с клавиатуры. В большинстве
случаев данные можно перемещать в таблицу Lotus после того,
как они уже записаны в дисковые файлы PC-DOS. Самый лег¬
кий путь — это дать имени файла расширение .PRN, а затем из¬
влечь данные при помощи команды /File Import с параметром
Numbers либо Text. В первом случае Lotus выберет из текста
цифры и скопирует их из файла в рабочую таблицу, как обыч¬
ные цифры. Это наиболее распространенный путь ввода данных
из «чужого» (не Lotus) файла. Режим Numbers игнорирует все
комментарии и не читает ни один текст. Если же необходимо
извлечь из файла только текст, можно воспользоваться режи¬
мом Text.
Данные, поступившие непосредственно от прибора и храня¬
щиеся в файле на диске, легко передать Lotus. Следует дать
имени дискового файла расширение .PRN. Только из файлов с
расширением .PRN версия 1а программы Lotus 1-2-3 может из¬
влечь данные по команде /File Import Numbers FILENAME
•<ENTER>. Для Lotus версии 2 годятся файлы с любым рас¬
ширением. Эта команда вставляет содержащиеся в файле дан¬
ные в место, указанное курсором. Для каждой цифры файла
Lotus 1-2-3 создает соответствующую клетку. Каждую содержа¬
щуюся в файле взятую в кавычки текстовую ремарку програм¬
ма Lotus 1-2-3 помещает в клетку (с прижимом к левому краю).
Lotus 1-2-3 размещает последовательно идущие в файле цифры
и ремарки в подряд идущие клетки одной строки. Например,
допустим, что программой на языке Бейсик создан файл следую¬
щего содержания:
«met 11 а пс»,
1.27,
253 4711,
400
«ethane»,
1.88,
1183152,
350
«propane»,
2.73,
219 2368,
450
файл будет извлечен Lotus в следующем
виде:
А
в
С D
1 Methane
1.27
253 4711 400
2 Ethane
1.88
118 3152 350
3 Propane
2.73
219 2368 450
110 Глава 5
All: 1+1
LOTUS MULTIPLE COPY PRINT MACRO
LABEI
AA
AC
AD
AE AF AG
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
\P
AB
Counter
Comparison Comments
/RECOUNTER" Initialize
/XNEnter Number of copies: "COMPARISON" Prompt for
/PPRl?)"Q
/XICOUNTER> =COMPAR1 SON" /XQ
/PPAGPQ
{GOTO} COUNTER" {EDIT} +1"
/XGAB6"
AH
COUNTER
# of Copies
Select Range to Print
IF # needed then stop
Print selected Range
Increment counter
Goto AB6
2
2
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
РИС. 5.11. Пример простой макрокоманды, используемой для многократной
печати копий рабочей таблицы.
G2: 'Press
Alt-R to Import more Data
READY
J
F
H
I
К
L
M
1
YORN
2
3
\0
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
79
20
and
\R
1
Press Alt-R to Import more Data
(GCTO}al0~
/FIN{?}"
/XNPriht This Report 0=NO 1=YES ?"YORN" Print Report?
' , pr£nt or DQt ?
PRINT
Display Instructions
Quit
COMMENTS
Cell to Start Import
Prompt for file
/XIYORN<=0~/XGG8"
/PPAGPQ
{GOTO}g2"
/XQ
РИС. 5.12. Автоматически загружаемая макрокоманда, которая подсказывает
пользователю порядок действий. Макрокоманды могут быть напи¬
саны для автоматизации любых операций с электронной таблицей.
Электронные таблицы 111
Команда /File Import Number очень полезна для просмотра
содержания файлов данных. Lotus 1-2-3 версии 2 обеспечивает
число строк до 8192, так что одной командой можно извлекать
данные из файлов, содержащих информацию объемом до 8192
экспериментальных точек.
Вторая версия программы Lotus 1-2-3 обладает новыми мощ¬
ными возможностями извлечения данных из файлов со специ¬
альным форматом записи. При использовании этого режима
можно извлекать из файлов ASCII и текст и цифры. Каждая
строка вводимого файла преобразуется в текст и цифру в соот¬
ветствии с заданным «шаблоном», показывающим, где начина¬
ются и заканчиваются текст и цифры. После этого данные поме¬
щаются в отдельные клетки электронной таблицы. Эта функция
чрезвычайно полезна для передачи в программу Lotus инфор¬
мации, получаемой с различных приборов в ASCII-коде.
Обмен данными с dBase II или dBase III. Возможен также
обмен данными с файлами программ dBase II и dBase III. При
таких обменах фактически создаются новые файлы рабочих
таблиц. Эти возможности доступны через обращение к главно¬
му «меню» Lotus.
Макрокоманды
Макрокоманды позволяют нажатием одной клавиши выполнять
функции нескольких клавиш и дают пользователю возмож¬
ность создавать своего рода «программы» на «языке» Lotus.
В качестве примера на рис. 5.11 показана простая макрокоман¬
да, которая служит для многократного печатания копий рабо¬
чей таблицы. Комментарии на каждой строке поясняют, что де¬
лают команды. Если одна и та же последовательность нажатия
клавиш используется снова и снова, то можно сэкономить вре¬
мя, реализовав ее в виде макрокоманды.
Макрокоманда печати очень проста. Макрокоманды могут
быть написаны так, чтобы управлять применением электронной
таблицы в режиме «меню», начиная от ввода исходных данных
до выдачи окончательных результатов. Это позволяет использо¬
вать программу Lotus даже человеку, не знакомому ни с про¬
граммой, ни с персональным компьютером. Новичок может при
помощи макрокоманд управлять системой данных, получив
лишь несколько простых инструкций. Язык макрокоманд выво¬
дит программу Lotus 1-2-3 на новый уровень автоматизации.
На рис. 5.12 показан текст довольно сложной макрокоманды.
Это в сущности прикладная программа, составленная в форме
макрокоманды. Она загружается автоматически после вызова
Lotus. На рис. 5.13 показан выданный макрокомандой запрос
«меню» файла. После ввода имени файла из него будут извле-
112 Глава 5
CMD MENU
А10:
Enter name of file to import:
REDATA
SOLDATA MACRODAT
А В С D
E
F
1
Liquid Chrcmatograpy Data
YORN
2
3 =
Area Percent Report
=\0
4 Sample: QA #2345 Date: 04-Mar-85 and \R
5 Column: Sephadex Operator:GIO
6 Solvent: Methanol/Water Inst No.,:LC #1234
7 Notes: Report Using a MACRO to IMPORT Data
8> ■- ■
9 Peak No. Ret. Time Area % Total Area
10
ERR
G
1
Press Alt-R to
[GOTO}'al0~
/FIN{?}~
/XNPrint This R
/XIYORN<=0~/XGG
/PPAGPQ
[GOTO}g2~
/XQ
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
ERR
ERR
ERR
ERR
ERR
ERR
ERR
0 ERR
РИС. 5.13.
«Подсказка», выдаваемая предыдущей макрокомандой, для опре¬
деления файла, из которого будут извлечены данные.
А10: 1
Print This Report 0=NO 1=YES ?
CMD EDIT
А В C D E F
1
Liquid Cnranatograpy Data
YORN
2
Area Percent Report
3
-\ (A
-\0
4
Sample:
QA #2345
Date: 04-Mar-85
and
5
Column:
Sephadex
Operator:GIO
6
Solvent:
Methanol/Water
Inst No.:LC #1234
7
8
9
Notes:
Report Using a MACRO to IMPORT Data
Peak No.
Ret. Time
Area
% Total Area
10
1
2.34
12345
j 1.160
11
2
2.67
34567
' 3.248
12
3
3.68
78904
7.414
13
4
4.98
5674
0.533
14
5
6.89
12356
1.161
15
6
9.78
896654
84.249
16
7
10.76
9223
0.867
17
8
13.45
14568
1.369
j.o
19
1064291
100.000
20
G
1
Press Alt-R to
(GOTO}al0~
/FIN{?}~
/XNPrint This R
/XIYORN<=0~/XGG
/PPAGPQ
(GOTO)g2~
/XQ
РИС. 5.14. Отчет, высвечиваемый на экране. Отчет может быть также напе¬
чатан по команде «печать», имеющейся в «меню».
Электронные таблицы 113
чены данные, проведены вычисления и результаты появятся
на дисплее, как показано на рис. 5.14. Отчет может быть напе¬
чатан выбором других разделов «меню».
Программы, упоминаемые в этой главе
Lotus 1-2-3 version 2 ($495), Lotus Development Corp., 161. First Street,
Cambridge, MA 02142. (617) 577-8500.
Lotus Symphony ($695), Lotus Development Corp., 161 First Street, Cambridge.
MA 02142. (617) 577-8500.
Framework II ($495), Ashton-Tate, 10150 West Jefferson Blvd., Culver City,
CA 90230. (213) 204-5570.
Javelin, ($695) Javelin Software Corporation, One Kendall Square, Building
200, Cambridge, MA 02139. (800) JAVELIN.
VP-planner ($99), Paperback Software International, 2830 Ninth Street, Berke¬
ley, CA 94710. (415) 644-2116.
Глава 6
ГРАФИКА
Графические образы передают идеи быстрее и нагляд¬
нее, чем текст или компьютерные распечатки. В научных или
инженерных разработках графическое представление помогает
наблюдать за тенденциями изменения, выявлять сложные взаи¬
модействующие факторы и упрощает сопоставление данных. Та¬
ким образом, использование графики облегчает анализ инфор¬
мации. На персональном компьютере фирмы IBM (или анало¬
ге), оснащенном графическим дисплеем и соответствующей
адаптерной платой, можно создавать графические образцы быст¬
ро и просто. При подключении к основной системе дополнитель¬
ных мониторов, графических плат и графопостроителей можно
организовать рабочую станцию с развитыми графическими
средствами для анализа данных или передачи информации.
Графически ориентированное программное обеспечение позво¬
ляет легко использовать компьютерную систему как новичкам,
так и опытным пользователям. Применение графических знаков
как пиктограмм вместо слов помогает сократить время обуче¬
ния применению компьютера.
Графические возможности персонального компьютера IBM
быстро возрастают: первоначальные несовершенные системы с
низкой разрешающей способностью сменили современные мощ¬
ные системы с повышенным быстродействием и дополнительны¬
ми вычислительными возможностями (PC/AT). Некоторые из
этих систем могут обеспечить разрешение 1024X1024 элементов
растра с возможностью представления до 16,7 млн. цветовых
оттенков.
Перспективы применения графики представляются весьма
обнадеживающими. Уже четко определились два основных рын¬
ка потребителей. Научный и инженерный рынок, пополняемый
главным образом за счет развития систем автоматизированно¬
го проектирования, САПР (CAD, Computer Aided Design),
к концу этого десятилетия должен иметь более 2 млн. систем.
Между тем ожидается, что число персональных компьютеров,
предназначенных для графических приложений в сфере бизне¬
са, составит к концу десятилетия более 10 млн.
Графика 115
График эквивалентен информации в 1000 точек
Ученые могут использовать графику на двух главных направ¬
лениях. Во-первых, графика может служить для анализа дан¬
ных. Графический анализ такого типа не является новым в на¬
учных исследованиях. Так, на первых этапах применения мик¬
рокомпьютеров в научных лабораториях с их помощью прово¬
дился графический анализ данных в режиме реального време¬
ни. Персональные компьютеры IBM развивают это направление
использования вычислительных систем (рис. 6.1). Второе на¬
правление применения графики — представление результатов
анализа данных. В том случае, когда такие результаты пред¬
ставлены в наглядной форме, облегчается систематизация и
анализ массива данных, взаимосвязи между которыми сразу же
становятся заметными (рис. 6.2). Как средство представления
информации графика не имеет себе равных. Графика способст¬
вует повышению качества, позволяет быстро и эффективно соз¬
давать выразительные, доходчивые и убедительные изобра¬
жения.
Для передачи идей или результатов пользуются графикой
двух сортов: «для внутреннего пользования» и высококачест¬
венной (presentation-quality). В первом случае обычно достаточ¬
но черно-белого выходного изображения на простой бумаге,
тогда как высокое разрешение и цвет являются важными со¬
ставляющими качественных изображений на слайдах или про¬
зрачной пленке.
«Встроенная» графика в повседневнохм анализе данных мо¬
жет оказать положительное влияние на качество лабораторных
результатов. Сравните два формата представления данных, по¬
казанные на рис. 6.3. Графические образы скорее привлекут
внимание оператора прибора к возникающим проблемам и побу¬
дят его предпринять соответствующие действия.
На что следует обратить внимание при использовании
графики
Применение графики, подобно любым другим вариантам ис¬
пользования персональных компьютеров, предполагает соответ¬
ствующее сочетание аппаратного и программного обеспечения.
Огромное число и многообразие выпускаемых разными фирма¬
ми вариантов программного и аппаратного обеспечения вызы¬
вает неоднозначную реакцию у пользователей. С одной сторо¬
ны, такое многообразие приветствуется, поскольку позволяет
создать компьютерную систему, отвечающую специфическим
потребностям пользователя. Но, с другой стороны, для графиче¬
ских приложений почти нет стандартов, пусть даже неформаль-
8*
т
'' л.
-L
-. •:"
■ * •
* ’У
Т-.
*
•
\ •-
• \
и '
.."•Т •
ч..;.
о
о
а
о
о.
z
Ч-»
-4—1
с
CD
CD
Z3
С
С-
н
О)
£
о
с
с
£
Q-
сл
S
С
о
о
Price MPG Trunk Weight Length TurnCiг Displ .Gear
РИС. 6.1. Эффективное использование графики для анализа статистических данных. STATA-Graphics делит экран на 64 «ок¬
на», в каждом из которых показывается зависимость между любыми двумя переменными (всего до восьми;. 1а-
кой просмотр данных очень полезен, так как на экране сразу видны как переменные, которые, вероятно, кор-
релированы, так и полностью независимые.
Графика В7
Relational Databases
ield Names
Relates Data from Multiple Files
РИС. 6.2. Высококачественное изображение, полученное на IBM PC с исполь¬
зованием программы Freelance.
Name
Address
City
State
Zip
J. Сох
22 A ST
Weed
CA
95124
D. Box
18 J St
Chico
CA
9Б789
С. Рох
12 L St
Rim
CA
80987
Using Common Fields in. Files
Files
ных, подобных существующим на программное обеспечение и
аппаратуру, дисководы, кассетные магнитофоны или текстовые
печатающие устройства, так что можно приобрести такие аппа¬
ратные средства и программы, которые будут работать, но нс
дадут ожидаемых результатов.
Я предлагаю руководствоваться тем же принципом, что и в
других случаях. Сначала приобретите необходимое программ¬
ное обеспечение, а после этого покупайте такую аппаратуру, на
которую оно рассчитано.
Во многих публикациях, рекламных проспектах и обзорах
представлены результаты применения этой техники, но такие
результаты можно получить лишь при определенной комбина¬
ции аппаратного и программного обеспечений. Тот же самый
пакет графических программ может работать и с другим набо¬
ром технических и программных средств*, но полученные ре¬
зультаты будут менее привлекательны. Например, некоторые
фирмы рекламируют графические платы с высоким разреше¬
нием— 640X400 элементов растра и возможностью воспроизво¬
дить цвет, однако эти платы обеспечивают цветную графику
лишь при разрешении 320x200 элементов. Единственный ре-
* Автор имеет здесь в виду «неграфические» внешние программы, на¬
пример ОС ит. п. — Прим. ред.
CM >—I CM
РИС. 6.3. Два представления одних и тех же данных. Слева отчет представлен просто в ви¬
де распечатки, а справа — в графическом виде с выделением важных для принятия реше¬
ний позиций.
0)
□
Графика 119
альный способ проверки любой системы — это попытаться вы¬
полнить приобретаемые программы на вашем компьютере с ва¬
шей конфигурацией*. Большинство производителей программ¬
ного обеспечения предлагают «демонстрационные» диски, так
что каждый может испытать их для различных вариантов аппа¬
ратного обеспечения.
Графические прикладные программы в большей степени за¬
висят от аппаратуры, чем любые другие, которые мы будем об¬
суждать. Если правильное (для данного пакета) сочетание мо¬
нитора и графической платы не обеспечено, программы не рабо¬
тают. Аналогично, наличие сверхвысокого разрешения, много¬
цветной графической платы монитора и многоперьевого графо¬
построителя не гарантирует того, что приобретенное программ¬
ное обеспечение сможет использовать достоинства конфигура¬
ции полностью или хотя бы в какой-то мере. Графика высокого
разрешения только сейчас начинает обеспечиваться специаль¬
ными пакетами программного обеспечения, ориентированными
на этот метод.
Эта путаница исчезнет, если поставщики программного
обеспечения ПК вслед за IBM поддержат независимые от уст¬
ройств графические стандарты, такие, как Virtual-Device Inter¬
face (VDI) и Graphical-Kernel System (GKS). Эти стандарты,
если они будут приняты, позволят фирмам, предлагающим про¬
граммное обеспечение, разрабатывать единственную версию
программы, пригодную для многих различных устройств вывода,
графических контроллеров и мониторов. Часть производителей
программных средств слабо ориентируется (или вообще не
ориентируется) на эти графические стандарты вследствие боль¬
шой потери в скорости программ, использующих принцип неза¬
висимости от устройств.
Эта потеря в скорости обусловлена дополнительными шага¬
ми программы, которые должны быть выполнены при примене¬
нии стандарта. Поскольку такая ситуация имеет тенденцию к
продолжению, пользователи должны проявлять осторожность
при покупке какого-либо программного обеспечения графики.
Лишь очень немногие из сегодняшних новинок — графиче¬
ских плат высокого разрешения позволяют использовать свои
возможности программам на языке высокого уровня. До тех
пор пока не появятся и не получат распространения новые
версии компиляторов или интерпретаторов, новые платы могут
быть использованы только с помощью написанных на языке ас¬
семблера драйверов, вызываемых программой на языке высо¬
* Понятие «конфигурация» в широком смысле слова включает все ап¬
паратные и системные программные средства компьютера и всю совокуп¬
ность установленных режимных параметров. — Прим. ред.
120 Глава Г
кого уровня. Этот образ действий будет обычен, пока не будут
разработаны и не получат широкого распространения стандар¬
ты на графику. Но, если развитие аппаратных графических
средств не замедлится, что вряд ли произойдет в ближайшие
4—6 лет, программное обеспечение графики будет отставать от
аппаратного обеспечения.
Достаточно осторожно следует подходить и к такой пробле¬
ме, как вывод графических изображений на бумагу. То обстоя¬
тельство, что графическая программа может дать красивую кар¬
тинку или диаграмму на экране, совсем не означает, что полу¬
чить ее копию на бумаге также легко. В большинстве случаев
можно воспользоваться для этого матричным печатающим уст¬
ройством, но, чтобы программа «рисовала» на графопостроите¬
ле, необходима специальная дополнительная подпрограмма,
управляющая этим устройством. Программное обеспечение, не¬
обходимое для использования графопостроителя, коренньим об¬
разом отличается от того, которое требуется для вывода на гра¬
фический монитор. Программное обеспечение графопостроите¬
ля должно посылать устройству серию команд, указывающих,
где и как вычерчивать линии на бумаге. Эти команды опреде¬
ляют положение начала и конца каждого вектора или линии
на графопостроителе. Программное же обеспечение, предназна¬
ченное для построения изображений на мониторе, посылает
команды, указывающие, какие элементы растра на экране сле¬
дует высветить и каким цветом. Это программное обеспечение
основано на экранном, или точечном принципе. Вычерчивание
же на графопостроителе требует программного обеспечения,
основанного на векторном подходе.
Графическое программное обеспечение для IBM PC
Программное обеспечение графики для IBM PC и PC/AT очень
разнообразно и предусматривает как простейшие программы
графического представления данных и рисования на экране, так
и совершенные системы автоматизированного проектирования
и построения изображений высокого качества. Эти программы
подразделяются на две категории. Вычерчивающие программы
позволяют представлять данные в виде графиков и диаграмм;
типы графиков диктуются программным обеспечением. Про¬
граммы рисования, обеспечивая свободное манипулирование
каждым элементом растра на экране, позволяют создавать изо¬
бражения «вручную». Вычерчивающие программы наиболее по¬
лезны для анализа и представления данных, а программы ри¬
сования необходимы при подготовке научных сообщений.
Вычерчивающие программы. Этот вид программного обеспе¬
чения позволяет создавать графики различных типов. Такие
Графика 121
графики предназначены для представления результатов и ана¬
лиза данных. Мы рассмотрим графическое программное обеспе¬
чение, входящее в три пакета программ: Lotus 1-2-3, в котором
графические средства объединены со средствами электронных
таблиц, Graphwriter 4.2, автономную графическую программу,
обеспечивающую широкий выбор типов графиков, и AutoCAD—
пакет САПР, действующий в режиме вычерчивания «от руки».
Эти программы являются представительными примерами более
чем 90 программ такого назначения, производимых более чем
70 поставщиками программного обеспечения графики.
Одной из наиболее мощных возможностей программы Lotus
1-2-3 является способность обрабатывать данные в электронной
таблице и затем, после нажатия лишь нескольких клавиш, вы¬
водить данные на график на экране компьютера. Генерируются
такие графики быстро; изменив в диалоговом режиме способ
обработки данных, можно практически сразу увидеть их на
графике. Эти графики можно напечатать с помощью подходя¬
щего печатающего устройства либо вычертить посредством
подходящего графопостроителя.
Lotus 1-2-3 позволяет строить простые графики, столбцовые
и круговые диаграммы. Если требуются другие типы графиче¬
ского представления данных, следует прибегнуть к специально¬
му пакету программ, подобному Graphwriter. Большинство та¬
ких пакетов используют данные из электронных таблиц про¬
граммы Lotus, так что пользователь может повторно не вво¬
дить эту информацию.
Самым простым и наиболее широко распространенным яв¬
ляется линейный график. Lotus позволяет одновременно вычер¬
чивать до шести линейных графиков, причем в любом масштабе.
Обсудим далее некоторые примеры применения линейных гра¬
фиков.
График: шаг за шагом. Построение спектра по данным атом¬
но-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой
(ICP). Для анализа этого примера необходимы программа Lo¬
tus 1-2-3 и подходящие (совместимые) графический монитор и
плата. Изучите инструкции к Lotus, чтобы определить, какая ап¬
паратура требуется для выполнения графических операций.
Многие серийные приборы обладают способностью пересы¬
лать данные к внешнему компьютеру (см. разд. 3, в котором
описывается согласование прибор — компьютер). Когда эти
данные накоплены, их можно передать в Lotus 1-2-3 и вывести
на дисплей в графической форме. Прибор Leeman Labs Plasma-
Spec имеет интерфейс типа RS-232C и может пересылать дан¬
ные в персональный компьютер IBM. Данные для каждой точ¬
ки спектра при ICP-сканировании пересылаются в форматеро¬
казанном на рис. 6.4. Информация накапливается и далее за-
122 Глава 6
"$PHG1
1
1474
11"
"$PHG1
2
1732
0F"
”$PHG1
3
2116
0D”
”$PHG1
4
2628
16”
"$PHG1
5
3364
15”
"$PHG1
6
4528
19”
”$PHG1
7
6636
1C”
"$PHG1
8. ’
10896
30”
"$PHG1
9
19632
2E”
"$PHG1
10
36464
38”
"$PHG1
11
75264
ЗА"
"$PHG1
12
152256
48"
"$PHG1
13
257664
52"
"$PHG1
14
333440
46"
"$PHG1
15
353344
4C"
”$PHG1
16
300160
41"
”$PHG1
17
204464
4C"
”$PHG1
18
114560
4A”
"$PHG1
19
58048
43"
”$PHG1
20
33392
36"
"$PHG1
21
22448
37"
"$PHG1
22
16416
36”
"$PHG1
23
13040
2D"
"$PHG1
24
10356
35"
"$PHG1
25
8520
26”
”$PHG1
26
7216
28"
”$PHG1
27
6244
29”
"$PHG1
28
5392
2D”
"$PHG1
29
4744
2E"
"$PHG1
30
4180
20"
”$PHG1
31
3756
29”
"$PHG1
32
3344
23”
РИС. 6.4. Формат данных, передаваемых ICP-спектрометром. Каждое значе¬
ние начинается с буквы Р, далее следует номер экспериментальной
точки и интенсивность.
гружается в Lotus 1-2-3 с использованием команды File Import
Numbers (см. гл. 5). Эта ценная команда Lotus позволяет про¬
читать из файла текстовые символы и превращает все цифры
текста в числа, заполняющие электронную таблицу. Эти числа
обрабатываются обычным образом. Данные могут быть пред¬
ставлены в графическом виде.
Графическое представление данных требует серии соответ¬
ствующих команд Lotus. Данные выглядят, как показано на
рис. 6.5. Набираем /Graph, чтобы ввести графические коман¬
ды. Далее для построения графика выбираем данные из ячеек
А1—А32 путем введения команды А и А1..А32, после чего вы¬
бираем тип графического представления, используя команду
Type Line.
Дав команду View, можно увидеть результаты проделанной
работы. Изображение на экране должно выглядеть так, как по-
Графика 123
A
1
1474
2
1732
3
2116
4
2628
5
3364
6
4528
7
6636
8
10896
9
19632
10
36464
11
75264
12
152256
13
257664
14
333440
15
353344
16
300160
17
204464
18
114560
19
58048
20
33392
А40:
А В С D
21
22448
22
16416
23
13040
24
10356
25
8520
26
7216
27
6244
28
5392
29
4744
30
4180
31
3756
32
3344
33
34
35
36
37
РИС. 6.5. «Импортированные» данные в электронной таблице программы Lo¬
tus.
казано на рис. 6.6. Для получения такого «чернового» графика
не требуется много времени. Заголовки и названия осей можно
добавить к графику следующим образом.
Выбираем команду Titles Commands. Под «подсказкой»
First title вводим ICP Data, под Second title — Hg Standard
Data, под Y-axis — Intensity, под X-axis — nm.
124 Глава 6
РИС. 6.6. Первоначальное графическое представление 1СР-данных.
ICP Data
РИС, 6.7. График, построенный по данным ICP-спектрометрии, теперь вклю¬
чает заголовки и подписи.
Графика 125-
ICP Data
РИС. 6.8. График, построенный по данным ICP-спектроскопии; масштабиро¬
вание выполнено вручную, а не автоматически.
На дисплее должно появиться изображение, показанное на
рис. 6.7. Этот график можно сохранить для вывода на печатаю¬
щее устройство или графопостроитель, если выбрать в «меню»
Save и ввести имя файла. Данные для графика будут записаны
в дисковый файл с указанным именем, дополненным расшире¬
нием .PIC. Файлы типа .PIC сохраняют графики или рисунки,
полученные с использованием Lotus. Далее эти файлы считыва¬
ются программой печатания графиков или другими программа¬
ми, такими, как Freelance, так что график можно напечатать
или вывести на графопостроитель.
Масштаб графического изображения можно изменить, с тем
чтобы увидеть данные в деталях. Выберем в «меню» Scale.
В данный момент установлен режим автоматического выбора
масштаба; выберем теперь Manual (ручной режим) и устано¬
вим нижний и верхний пределы. Введем 50000 для верхнего
предела (upper limit) и 0 — для нижнего предела (lower limit).
График должен теперь выглядеть, как на рис. 6.8.
На график можно вывести еще два спектра (Lotus позволя¬
ет выводить до шести), переслав («импортировав») данные в
столбцы В и С. Данные заносятся в таблицу, начиная с теку-
126 Глава 6
А
В
С
1
1474
1179
884
2
1732
1385
1039
3
2116
1692
1269
4
2628
2102
1576
5
3364
2691
2018
6
4528
3622
2716
7
6636
5308
3981
8
10896
8716
6537
9
19632
15705
11779
10
36464
29171
21878
11
75264
60211
45158
12
152256
121804
91353
13
257664
206131
154598
14
333440
266752
200064
15
353344
282675
212006
16
300160
240128
180096
17
204464
163571
122678
18
114560
91648
68736
19
58048
46438
34828
20
33392
26713
20035
А
В
С
21
22448
17958
13468
22
16416
13132
9849
23
13040
10432
7824
24
10356
8284
6213
25
8520
6816
5112
26
7216
5772
4329
27
6244
4995
3746
28
5392
4313
3235
29
474-i
3795
2846
30
4180
3344
2508
31
3756
3004
2253
32
3344
2675
2006
33
34
35
36
37
РИС. 6.9. Электронная таблица с данными об 1СР-спектрах.
щей позиции курсора. Это позволяет вводить множество блоков
данных в ту же электронную таблицу без потери ее текущего
содержимого и помещать новые данные в нужное место. После
пересылки результатов двух указанных сканирований элек¬
тронная таблица должна выглядеть так, как показано на
рис. 6.9.
Теперь эту информацию можно представить в графической
форме, определив для графика новые области В и С. Область
выводимых на график данных может быть задана как любой
диапазон чисел из электронной таблицы. То, что в рассматри¬
Графика 127
ваемом примере области графика А, В и С отвечают столб¬
цам А, В и С электронной таблицы, просто совпадение. Опре¬
делим области графиков Ви С командой /Graph ВВ1..В32
СС1..С32.
Теперь график должен выглядеть так, как показано на
рис. 6.10. Для дополнения графика подрисуночной подписью
(легендой) выберем в «меню» legend, введем для Legend А:
Sample, для Legend В: High Standard и для Legend С: Low
Standard. Нажмите клавишу Escape или используйте команду
quit, чтобы вернуться в «меню» снова на уровень Graph, и по¬
смотрите на график; он должен выглядеть так, как показано на
рис. 6.11. Описанный метод позволяет представить в графиче¬
ском виде любой набор данных. Построение графиков по ре¬
зультатам многократного сканирования облегчает сравнение
данных.
Интерактивное вычерчивание графиков: построение градуи¬
ровочного графика по методу наименьших квадратов. В гл. 5
была рассмотрена электронная таблица программы Lotus для
построения линии регрессии методом наименьших квадратов по
градуировочному набору данных. При помощи этой же элект¬
ронной таблицы можно вывести данные на график. Начинают
с вычислений, как описано в гл. 4 и показано на рис. 6.12. После
этого следует построить линию регрессии, найденную методом
наименьших квадратов, и обозначить каждую эксперименталь¬
ную точку. Для выполнения этой процедуры необходимо опре¬
делить две области графика, и для каждой из них использовать
различные форматы изображений. По умолчанию линейный
график строится Lotus как последовательность линий, соеди¬
няющих экспериментальные точки, причем каждая эксперимен¬
тальная точка изображается на графике символом. Способ
представления графических результатов можно изменить. В на¬
шем случае построим сначала в одной области линию регрес¬
сии, не отмечая точки символами, а во второй области размес¬
тим помеченные символами градуировочные данные, но не со¬
единим их.
Для построения полного графика необходимо проделать сле¬
дующее: сформируйте новый столбец таблицы для данных МНК.
Он должен содержать значения для точек линии регрессии, рас¬
считанные по полученным методом наименьших квадратов ко¬
эффициентам. Этот столбец будет представлен в области гра¬
фика А.
После этого определите область В по градуировочным точ¬
кам. Просмотрите данные, изображение должно выглядеть, как
на рис. 6.13. Заметьте, что в режиме построения графиков по
умолчанию каждому набору данных соответствуют и линии,
и символы. Теперь формат графика для каждой области можно
ICP Data
Intensify 3 Intensify
(Thousands) p (Thousands)
6.10. Несколько ICP-спектров на одном графике.
РИС. 6.11. График (ICP-спектры) дополнен пояснениями.
Графика 129
А
В
C
D
1
Calibration Data
For Methane
2
3
Concentration
Area/1000
4
5
0
106.5
106.5
6
100
210
21000
205
7
200
304
60800
303.5
8
300
397
119100
402
9
400
489
195600
500.5
10
500
610
305000
599
11
600
697.5
697.5
12
13.
Slope of Line:
0.985
14
Y-Axis Intercep
106.5
15
16
17
18
19
20
после вычислении по методу
наименьших
РИС. 6.12. Электронная таблица
квадратов.
РИС. 6.13. Градуировочный график.
9 Г. Учи
130 Глава 6
РИС. 6.14. График, демонстрирующий удачное сочетание линии и символов;,
представляющих отдельные точки.
изменить. Для области А введите Options Format A Lines. Да¬
лее укажите формат области В (только символы) командой
Format В Symbols. После этих изменений график должен вы¬
глядеть, как на рис. 6.14.
При любом изменении в градуировочных данных результат
можно немедленно увидеть на графике. В качестве примера из¬
меним интенсивность для второй точки на 50000. Теперь по¬
смотрите на новую линию, найденную методом наименьших
квадратов простым нажатием клавиши F10 («ключ графики»).
На дисплее будет отображен последний из строившихся гра¬
фиков.
Таким образом, мы получили алгоритм для построения ли¬
нейного градуировочного графика методом наименьших квад¬
ратов; его можно использовать почти для любого прило¬
жения.
Одновременное построение нескольких графиков: карты, кон¬
троля качества данных. В гл. 5 мы начали обсуждение элек¬
тронной таблицы для контроля качества данных. Встроенные
функции были использованы для вычисления среднего и стан¬
1'рафика 131
дартного отклонения набора экспериментальных значений. Те¬
перь эти данные можно представить (и посмотреть) в графиче¬
ском виде. Можно также установить многочисленные варианты
формата графиков и сохранить установки, что позволит про¬
сматривать данные, переходя от одного варианта к другому.
Начнем со следующей электронной таблицы данных: в АЗ —
100, А4—ПО, А5—120, А6—105, А7—130, А8—112, А9 —
111, А10—109, АН —108, А12—108, А13—110, А14—111,
А15—109, А16—ПО, А17—109 и А18—108. Чтобы предста¬
вить в графическом виде данные и расчетные величины, следу¬
ет сформировать три новые области: область для представле¬
ния среднего, область для среднего плюс одно стандартное от¬
клонение и область для среднего минус стандартное отклонение.
Чтобы построить график, необходимо определить последова¬
тельность клеток, содержащих средние значения и стандартные
отклонения. Большое число клеток будет содержать одно и то
же значение. Его можно занести в таблицу, используя такие
возможности Lotus, как абсолютные ссылки и приписывание
имен последовательностям клеток.
В то время, когда команда копирования Lotus осуществля¬
ет переписывание содержимого клетки или последовательности
клеток в другие клетки таблицы, она автоматически модифици¬
рует ссылки на клетки, встречающиеся в формулах внутри ко¬
пируемых клеток. Например, если столбец чисел суммируется
по команде +@SUM(A1..A3O) и содержимое клетки с этой фор¬
мулой переписывается в столбцы В, С и D, ссылки на клетки
автоматически изменятся: +@SUM(B1..B3O), +@SUM(C1..C3O)
и +@SUM(D1..D3O) соответственно. Такая модификация ссы¬
лок по умолчанию применяется во всех командах копирования
Lotus. В ряде случаев требуется команда копирования без мо¬
дификации ссылок. Если такая ситуация возникает, идентифи¬
катором клетки должна служить абсолютная ссылка. Чтобы
обозначить идентификатор клетки как абсолютную ссылку, пе¬
ред идентификатором столбца или строки, или их обоих поме¬
щается знак доллара, $. Например, абсолютной ссылкой на
клетку В4 является $В$4. Подобным образом абсолютной
сылкой на последовательность клеток является $А$1..$А$30,
а в случае именованной последовательности перед именем сле¬
дует поставить $. Когда ячейка, содержащая такую абсолютную
ссылку, копируется, идентификатор не сохраняется прежним и
не модифицируется. Такое копирование понадобится при подго¬
товке карты контроля качества.
Теперь следует создать последовательность клеток, содержа¬
щих одно и то же значение; проще всего это сделать, пользуясь
абсолютной ссылкой на необходимую клетку с последующим
переписыванием ее содержимого во все клетки последователь-
9*
132 Глава 6
ности. Текущие данные помещены в столбец А. Прежде всего
создадим именованную последовательность клеток, содержа¬
щую анализируемые данные. Это выполняется командой
/Range Name Create DATA A3..A13.
Теперь можно подсчитать среднее и занести его в клетку ВЗ;
для этого введем туда формулу + @AVG($DATA). Данную
формулу можно скопировать в другие клетки столбца В коман¬
дой /Сору ВЗ..ВЗ to В4..В13. Далее следует сформировать верх¬
нюю и нижнюю границы (стандартного отклонения) от средне¬
го; занесем формулу + @AVG($DATA) + @STD($ DATA) в
клетку СЗ и формулу + ©AVG ($ DATA)—@STD($ DATA) —
в клетку D3. Эти значения можно размножить по команде
/Сору C3..D3 to C4..D13.
Наконец, четыре столбца данных следует вывести на гра¬
фик. Прежде всего определим последовательности, которые
предназначены для вывода. Припишем при помощи команды
/Graph A DATA области графика А последовательность данных
по имени. После этого определим данные для областей В, С,
D командой В B3..B13 С C3..C13 D D3..D13. Выберем линейный
график командой Type Line. Изображение должно выглядеть
так, как показано на рис. 6.15. Чтобы график стал более «про¬
фессиональным», над ним еще нужно поработать.
Прежде всего удалим символы с линий среднего и границ
стандартного отклонения, а также линии, соединяющие экспе¬
риментальные точки. Воспользуйтесь для этого командой For¬
mat выбора режима Graph. Введите команды Options Format А
Symbols В Lines С Lines D Lines Quit Quit и посмотрите на
результат. Изображение на дисплее должно выглядеть, как на
рис. 6.16.
Теперь к каждой графической области следует добавить на¬
звание, обозначение и поясняющую подпись. Введите следую¬
щие команды:
Options Titles First Quality Control Chart
Options Titles Second May Week 2
Options Titles X-Axis Days
Options Titles Y-Axis Intensity
Options Legend A Data В Average C Avg+lStd D
Avg—IStd
Посмотрите на результаты работы; полученный график дол¬
жен быть аналогичен показанному на рис. 6.17. Этот вариант
карты уже вполне приемлем. Однако ее можно улучшить и на¬
чать следует с добавления данных на график*. При этом вы
* Страницей раньше автор включил в данные для графика лишь часть
приведенных в таблице цифр. Не удивляйтесь — это обычный педагогиче¬
ский прием. — Прим. ред.
150
80 -
70 -
60 -
50 -I 1 1 1 1 1 1— 1 1 г
РИС. 6.15. Первоначальный вид диаграммы контроля качества.
РИС. 6.16. Удачное сочетание символов и линий на диаграмме контроля
качества.
Quality Control Chart
May Week 2
*150
Days
□ Data Avg — Avg —1S+d Avg + lS+d
РИС, 6.17. Диаграмма контроля качества, дополненная названиями осей
и пояснениями.
Quality Control Chart
о Data
Days
Avg - 1Std
Avg Avg-1Std Avg + 1 Sfd
РИС. 6.18. Диаграмма контроля качества, содержащая большее число экспе¬
риментальных точек (новые данные могут быть легко добавлены
к полученным ранее).
Графика 135
сможете оценить преимущества использования имен последо¬
вательностей. Добавим к данным пять точек, содержащихся в
клетках А14—А18. Чтобы включить эти точки в расчеты, просто
переопределите последовательность данных командой /Range
Name Create Data A3..A18. Все расчеты сразу же будут повто¬
рены с этой новой последовательностью клеток. Перед вычер¬
чиванием графика скопируем среднее и стандартное отклонение
в увеличившееся число клеток и переопределим области графика
В, С и D. Необходимые команды таковы: копирование данных
/Сору B3..D3 to B14..D18; переопределение областей графи¬
ка— /Graph В ВЗ..В18 С СЗ..С18 D D3..D18. Теперь посмотрите
на результат. Он должен выглядеть так, как показано на
рис. 6.18.
Чтобы сделать график более наглядным, можно изменить его
масштаб и разметку. По умолчанию масштаб выбирается так,
чтобы точка с максимальным значением соответствующей коор¬
динаты размещалась на одном краю графика или вблизи него,
а точка с минимальным значением — у другого края. Масштаб
можно поменять в ручном режиме, задав верхнее и нижнее
значения. Чтобы изменить масштаб по оси Y, введите /Graph
Options Scale Y-Scale Manual Lower 0 Upper 20 Quit. После это¬
го посмотрите на результат (рис. 6.19). Попробуем теперь до¬
биться, чтобы экспериментальные точки не попадали на края
графика (по оси X), а линии среднего и стандартных отклоне¬
ний доходили до краев. Чтобы выполнить эти требования, необ¬
ходимо переопределить графические области, включив до и пос¬
ле данных пустые клетки; последовательности клеток, содержа¬
щих среднее и стандартные отклонения, должны быть дополне¬
ны двумя заполненными клетками. С этой целью проводят ко¬
пирование содержимого клеток, отвечающих линиям, в столб¬
цы 2 и 19 по команде /Сору B3..D3 to B2..D2 и /Сору B3..D3 to
B19..D19 соответственно. Теперь переопределим области графи¬
ка командами /Graph А А2..А19 В В2..В19 С С2..С19 D D2..D19*.
Посмотрите на результат; он должен выглядеть, как на
рис. 6.20.
Иногда целесообразнее расположить надписи на линиях,
а не в нижней части графика. Это можно также сделать с по¬
мощью графических средств Lotus, используя команду data la¬
bels. Сначала следует оставить с правой стороны графика
большее поле для обозначений. Сделайте это, включив серию
пустых клеток в выводимые последовательности командой
/Graph А А2..А25 В В2..В25 С С2..С25 D D2..D25. Теперь можно
поместить у последней точки каждого набора данных соответ-
♦ В этот момент область А как раз и дополняется пустыми клетками
А2 и А19. — Прим. ред.
Quality Control Chart
May Week 2
140
c
100 -El
90-
80
т 1 1 1 1 1 1 I | 1 г
РИС.
Days
q Da+a — Avg — Avg-1S+d •— Avg+1S+d
6.19. Диаграмма контроля качества в масштабе, заданном пользовате¬
лем. Изменен масштаб по оси У.
Quality Control Chart
РИС.6.20. На диаграмме слева и справа оставлено пустое место. Это улучша¬
ет ее вид и позволяет отодвинуть от краев первую и последнюю
экспериментальные точки.
Графика 137
Quality Control Chart
140
130
120
110
100
90
80
May Week 2
□
□
Avg 4-1 Std
n ° n—□ n Ave r a qe
a □ n D D □ У
□ Avg - 1 Std
□
Days
□ Data ’
РИС. 6.21. Диаграмма контроля качества с пояснительными надписями непо¬
средственно у линий. Такое представление экспериментальных ре¬
зультатов более наглядно.
ствующие обозначения. В итоге график должен выглядеть по¬
добно представленному на рис. 6.21.
Вывод на печатающее устройство или графопостроитель.
Lotus 1-2-3 обеспечивает возможность выводить графики на бу¬
магу посредством печатающих устройств или двухкоординатных
графопостроителей. Для этого используется отдельная програм¬
ма Print Graph. Программа Lotus Print Graph «поддерживает»
широкий набор устройств вывода, так что копии графиков мож¬
но получить при помощи матричного печатающего устройства
или двухкоординатного графопостроителя (высококачественные
копии на прозрачных пленках). Чтобы напечатать или вычер¬
тить любые графики, прежде всего «сохраните» текущий график
на диске командой Save в режиме Graph. Изготовить бумажные
копии графиков непосредственно с экрана при использовании
стандартного программного обеспечения Lotus невозможно.
Если все же необходимо быстро получать копии экрана на мат¬
ричном печатающем устройстве, обратитесь в фирму DOMUS
Software. Она распространяет сервисную программу для копи¬
138 Глава 6
рования содержимого экрана, находящегося в графическом ре¬
жиме, на бумагу при нажатии клавиши PrtSc.
Большинство графиков для этой книги получено при помо¬
щи матричного печатающего устройства EPSON FX-80. Lotus
обеспечивает четыре уровня плотности печати на EPSON FX-80.
Каждый следующий уровень соответствует большей плотности
и облегчает восприятие графика. Кроме того, каждый следую¬
щий уровень требует большего времени для печати.
Графики также могут быть вычерчены с использованием
подходящих графопостроителей. Если имеется многоперьевой
графопостроитель, то автоматически можно изготовить цветные
графики. Если желательно получить различные цвета, не за¬
будьте сохранить график, предварительно дав команду Color
(она входит в «меню» Graph Options). При наличии только
одноперьевого графопостроителя различные цвета также мож¬
но получить при помощи команд программы Print Graph, за¬
программировав паузы после каждого выводящегося на график
набора данных. Такая пауза позволяет пользователю сменить
перо.
Для быстрого копирования графиков с монитора на бумагу
приобретите программу PRINT SCREEN у компании DOMUS
Software Limited. Это дополнительная программа — одна из мно¬
гих предназначенных для Lotus 1-2-3. Она обеспечивает немед¬
ленный вывод графиков с экрана на матричное печатающее
устройство. Качество печати при этом несколько хуже, чем по¬
лучаемое посредством программы Print Graph, но, если необхо¬
димы моментальные распечатки, PRINT SCREEN представляет
собой прекрасный компромисс.
Lotus позволяет также представлять данные с помощью
столбцовых, составных столбцовых и X—У-диаграмм. Приме¬
ры таких диаграмм представлены на рис. 6.22—6.25. Здесь мож¬
но применять те же методы, которыми мы пользовались при
построении линейных графиков.
Graphwriter 4.2: более сложные графики. Lotus 1-2-3 позво¬
ляет создавать графики ограниченного числа типов. Другие
программы, например Graphwriter 4.2 (фирма Graphics Commu¬
nications), обеспечивают более широкие возможности графиче¬
ского представления информации. Graphwriter может строить
графики множества видов, отсутствующих в Lotus 1-2-3
(рис. 6.26—6.33). Программа способна считывать данные из
файлов Lotus; пользователь может также ввести данные непо¬
средственно.
САПР на базе персональных компьютеров. Программное
обеспечение САПР позволяет оператору перемещать, копиро¬
вать, масштабировать и вращать любой заданный объект. Мо¬
дификации этих систем для персональных компьютеров сохра-
Графика 139
IZZ1 Data A IV\] Data В Ч77А Data C
РИС. 6.22. Столбцовая диаграмма, построенная программой Lotus.
300 -| Г77-Т ;
ZZJ Data A Data В Ч/7Л Data C
РИС. 6.23. Ступенчатая столбцовая диаграмма, построенная программой
Lotus.
140 Глава 6
Scientific & Engineering Computer Use'
РИС. 6.24. Круговая диаграмма, построенная программой Lotus (с разреше¬
ния фирмы IBM).
Samples Analyzed
60
55 -
□
□
С1
50 -
45 -
□
□
□
40 -
□
35 -
.□
□
30 -
I
25 ч
]
]
1 1 1
1 1 1
1 1
1
Ф 1 1 1 1— 1 1 1
3 4 5 6 7
Number of Instruments Used
РИС. 6.25. Двумерная диаграмма, построенная программой Lotus.
General Brands Company
New Product Z-50
Advertising and Production Schedule
1984
Mar Apr May Jun Jul Al
04
0)
(/)
as
_c
CL
<D
(Л
as
JZ
CL
РИС. 6.26. Диаграмма Ганта '(см. гл. 8).
142 Глава 6
PRODUCT DEVELOPMENT CYCLE
РИС. 6.27. Схема управления (с разрешения фирмы Graphic Communications),.
WINNERS AND LOSERS IN THE U.S. OIL SHAKEOUT
SOCIAL
UNION OIL
SHELL OIL
0.0%
0,0%
ATL. RICHFIELD
STANDARD OIL
-0.4%
GETTY OIL
-1.4% g
PHILLIPS
MOBIL
SUN
-5.5%^
i
-6.0
-5.0
-4.0
-3.0
-2.0
-1.0
0.0
To%
Annual % change in US production, 1982 - 1985
РИС. 6.28. Горизонтальная столбцовая диаграмма (с разрешения фирмы
Graphic Communications).
Графика 143
Billions of Dollars
Other —1.37
Computer Graphics Business Graphics
РИС. 6.29. «Сдвоенные» диаграммы (с разрешения фирмы Graphic CommU'
nications).
U.S. TELECOM MARKET SHARES
(Source: International Data Corporation)
INDEPENDENT TELCOS
SPECIALIZED CAHRIEHS
OATACOM SUPPLIERS
INTERCONNECT COS.
1982
$86 Billion
U. S. TELECOM MARKET BY SERVICE
1987
$165 Billion
MATS (800 NUMBERS)
YELLOW PACES
PRIVATE LINE-f
COMPETITION"^
L0N6 DISTANCE
CUSTOMER EQUIPMENT
LOCAL CALLS
1982
$86 Billion
FOUR PROPORTIONAL PIES - LABELS COLOR KEYED
RED PIES MOVED DOWN - HEADING LEFT JUSTIFIED
COMMENT LINE AS SECOND HEADING
INTEREXCHANGE
РИС. 6.30. Диаграммы с «нарезкой» (с разрешения фирмы Graphic Communi¬
cations).
144 Глава 6
CONSUMER CAN MARKET
CUSTOMER GROWTH vs. PRODUCT GROWTH
CUSTOMER GROWTH (1981- 1985)
25
20
15
ID
5
0
25 2.0 15 10 5 0 «.
PRODUCT GROWTH (1981 - 1985)
РИС. 6.31. «Пузырьковая» диаграмма (с разрешения фирмы Graphic Commu¬
nications).
Units (ООО)
THE BUSINESS/PROFESSIONAL MARKET
FOR DESKTOP COMPUTERS IS AND WILL BE THE LARGEST
Home/Hobby
РИС. 6.32. «Рельефная» диаграмма. Различные сочетания черного и белого
отвечают различным цветам на дисплее (с разрешения фирмы
Graphic Communications).
Educational
Scientific
Business/
Professional
Графика 145'
няют большинство особенностей, характерных для универсаль¬
ных ЭВМ и миникомпьютеров, включая моделирование типа
мультипликации, увеличение изображения и трехмерное кар¬
касное моделирование. Если использовать ПК с усовершенство¬
ванными аппаратными средствами, например PC/AT, имеющий
довольно высокую скорость обработки данных и обладающий
более совершенным графическим дисплеем, соответствующие
пакеты САПР вполне эффективны и достаточно мощны для ин¬
женерных приложений.
Одной из наиболее популярных программ САПР, предназ¬
наченных для персональных компьютеров, является AutoCAD.
Нынешняя версия этой программы включает два модуля изго¬
товления чертежей и дополнительно способна выполнять (с не¬
которыми ограничениями) трехмерное проектирование. Auto¬
CAD «поддерживает» многие устройства ввода данных, вклю¬
чая «мышь» и панели координатного ввода; она дает также воз¬
можность вывода информации на различные типы графопост¬
роителей любых размеров, обладает способностью использовать
общие с САПР на универсальной ЭВМ файлы и может хра¬
нить графические объекты в отдельной базе данных. Система
имеет язык макрокоманд, который позволяет опытному пользо¬
вателю быстро строить чертежи, пользуясь специальными про-
7?eaching $35 Million in 85 Requires Acquisitions
Yielding $3 Million in 1983 8 $7 Million in 1985
Dollars in Millions
$40
Fiscal Year Ending September
Medium Forecast
GNP Growth of 3-4%
Low Forecast
GNP Growth 2-3%
Historical Sales
РИС. 6.33, Комбинированная диаграмма. Штриховые и штрих-пунктирные
линии отвечают различным цветам на экране (с разрешения фирмы
Graphic Communications).
High Forecast
Acquisitions • Needed-
10 Г. Учи
146 Глава 6
•РИС. 6.34. Чертеж, созданный AutoCAD (с разрешения фирмы AutoDesk).
цедурами внесения изменений на рисунок. На рис. 6.34 пред¬
ставлен типичный вариант чертежа, выполненного этой про¬
граммой.
Программы рисования. Только что рассмотренные програм¬
мы вычерчивания способны отображать данные различными
способами и в различных форматах. Программы рисования от¬
личаются тем, что они позволяют очень легко создавать изо¬
бражения и манипулировать ими на экране дисплея. Эти про¬
граммы предлагают пользователю не перебирать команды мно¬
гоуровневого «меню», а рисовать самому, создавая изображе¬
ния движением руки. Каждому движению будут соответство¬
вать появляющиеся на экране контуры и цвета. Такие програм¬
мы лучше всего использовать с помощью специальных уст¬
ройств— графических манипуляторов, таких, как «мышь»,
джойстик или координатная панель.
PC Paint. PC Paint — одна из многих программ, позволяю¬
щих создавать новые изображения или улучшать полученные
посредством других программ. Эту программу особенно легко
использовать с помощью «мыши», двигая которую вы заставляе¬
те двигаться «кисточку» на экране. Программа позволяет ма¬
нипулировать на экране контурами и линиями. Пиктограммы и
ступенчатое «меню» облегчают выбор необходимых операций;
операции включают копирование изображения, вращение, сти¬
рание и увеличение. Можно добавить или исправить на рисунке
текстуру и цвет, в частности, используя «пульверизатор».
Эти программы прекрасно помогают сделать более нагляд¬
ными экранные изображения или организовать на экране демон¬
страцию «слайдов». Однако они несколько проигрывают в ча¬
Графика 147
сти копирования рисунков на бумагу. На бумаге можно ожи¬
дать изображения не лучшего качества, чем на экране. Чтобы
получить высококачественный «дубль» на бумаге, необходимо
прибегнуть к программе САПР или программе, подобной
Freelance.
Freelance, чемпион среди гибридных программ. Многочис¬
ленные программы рисования, подобные PC Paint, позволяют
манипулировать ячейками памяти компьютера, определяющи¬
ми вид изображения на экране. Каждым из элементов экранно¬
го растра можно управлять, что дает возможность получить
желаемую картинку или изображение. Этот вариант формиро¬
вания изображения позволяет пользователю создавать слож¬
ные рисунки на дисплее персонального компьютера и обеспечи¬
вает только «сброс» содержимого экрана на бумагу, при кото¬
ром рисунок воспроизводится «один к одному». Разрешение
печати при этом не достаточно для получения высокого ка¬
чества.
Программа Freelance не просто манипулирует элементами
растра, она еще и сохраняет рисунки в виде набора формирую¬
щих изображение векторов. Такой способ хранения образа
сложнее, однако он полностью себя оправдывает, если получен¬
ные изображения пересылаются на графопостроитель. Графо¬
построитель же способен выполнить качественное изображение
с высоким, а не средним или низким разрешением.
Таким образом, Freelance является гибридной программой,
предоставляющей пользователю возможность создавать и ото¬
бражать нужные образы на экране персонального компьютера
и получать на бумаге рисунки в режиме высокого разрешения,
подобно системам автоматизированного проектирования. Дру¬
гим основным способом ввода информации, помимо «ручного»
рисования, для Freelance является считывание данных из гра¬
фических файлов Lotus 1-2-3 (PIC-файлов).
Можно записать на диск библиотеки, содержащие распро¬
страненные изображения, и обращаться к ним при необходимо¬
сти. Компания BREGO Research создала библиотеку, включаю¬
щую более 200 структурных формул. Эти формулы легко из¬
влечь из библиотеки, подправить и использовать для создания
рисунков профессионального уровня в считанные минуты. В ка¬
честве примера на рис. 6.35 представлена хроматограмма; рису¬
нок получен с помощью Lotus 1-2-3. Этот рисунок можно счи¬
тать в программу Freelance и улучшить. На рис. 6.36 представ¬
лен результат такого улучшения. Показанные на этом рисунке
химические структурные формулы взяты из библиотеки
(рис. 6.37). Все улучшения, в частности, касающиеся располо¬
жения и шрифта надписей, а также изменения размеров сде¬
ланы посредством программы Freelance.
10'
148 Глава 6
HPLC Analysis
Analysis of Compound XGR-789
340
320
3C0
280
260
240
220
2 00
180
£ S 1S0
c ° 140
Ь 120
100
80
60
40
20
0
0 1 2 3 4 5
Minutes
РИС. 6.35. Хроматограмма, построенная при использовании графических
средств программы Lotus.
Analysis of Compound XGR-789 Formulation
HPLC Analysis
340
320-
300-
280-
260-
240-
220-
200-
1 80-
160-
140-
1 20-
1 00-
,-tl
(Л □
с СЛ
<u 5
-+- о
c .c
— H
Metabolite А
Metabolite В
22.5 mg/ml XGR-789
Minutes
РИС. 6.36. Та же хроматограмма, вид которой заметно улучшен при помощи
программы Freelance. Структурная формула нанесена с использо¬
ванием библиотеки химических структур Freelance.
Formulation
Compounds
“О
’ г—I
и
о
с
г~I
Е
<С
m §
-5 я
XX / ™
о —о Ь^х
X
LT)
<
fw
X °
о 8
гм ft гм Г*
XXX / **
0-0-0
\
х О
с
оЦ-
X
ш
С_)
я=
X СО
X
о
x 8
m о /
XX / »м
о-о-^х
ч
X
хГ
<
- 5 " 1
XXX / «*
и»-0-0
X
СТ)
<
-U-
V
СО
I
О
о
о
г-
L / СП
/ и
X
-г- О
6 8
г;
X / ™
о 6^»х
\ —
ч
СП
с
! i
о „ р
XX / гм
0 — 0 Ь^Х
\ Z
X
со
<
о
о
сч. Р
X X / <М
X
X
СП
О
О* §
5-Zx
\
х 00
СО
="_Л
\ Z
ч
X
СМ
С
Гй
О <-3
со 8
см гм ./
XX / О1
О — О X
\ Z
X
о
<
б
•и
Q гм /
□ X / гм
о — о (Ч^х
\ Z
X
(XI
СО
- Л
и
"'Хсган
Al
- §
X г, g
ох о
N и
X X / см
о-о~^х
X
ю
с
Ч... I
S-S-S-fCj
Хг—<
СО
X
10
1 °
РИС. 6.37. Часть библиотеки химических структур Frcelancee.
15Э Глава 6
Графические мониторы и графические платы для IBM PC
Аппаратное обеспечение графических возможностей IBM PC
распространяется многими поставщиками. Основными компо¬
нентами необходимой аппаратуры являются мониторы, графи¬
ческие платы, печатающие устройства и графопостроители. Эти
устройства последние несколько лет непрерывно совершенство¬
вались. Каждая новая система обеспечивает более высокое раз¬
решение, большее число цветовых оттенков и большие воз¬
можности.
Рассматривая графические мониторы и адаптерные платы
для IBM PC, прежде всего обратимся к истории развития гра¬
фических средств персональных компьютеров фирмы IBM. Пер¬
вые персональные компьютеры этой фирмы оснащались мони¬
торами трех типов и дисплейными платами двух видов, которые
можно было выбирать. Доступные варианты включали комби¬
нацию монохромной платы и монитора, не обладающего графи-
фескими возможностями; плату цветной графики, которая мог¬
ла управлять формированием изображения на экране телевизо¬
ра через композитный видеовход или на экране цветного мони¬
тора (RGB-монитора — от red-green-blue) с одновременным
отображением четырех цветовых оттенков из шестнадцати воз¬
можных в режиме среднего разрешения (320x200 элементов
изображения) или только черного и еще одного цвета по вы¬
бору в режиме высокого разрешения (640x200 элементов).
Ни одна из этих ранних систем не могла вызвать восторга спе¬
циалистов по компьютерной графике, но наличие основных
графических средств у IBM PC и очевидная распространен¬
ность этого компьютера стимулировали развитие улучшенных
графических систем.
Поскольку фирма IBM медлила с выпуском графических си¬
стем более высокого разрешения, развернулось хаотичное сра¬
жение между другими («независимыми») поставщиками мони¬
торов и плат, решившими заполнить «вакуум». На сегодняш¬
ний день более 20 фирм производят дисплейные платы и мони¬
торы для IBM PC и PC/AT. Недавно, наконец, и фирма IBM
вошла в список производителей графических систем высокого
разрешения: она разработала дисплейную плату IBM Enhanced
Graphics Adapter (EGA) и соответствующий монитор (16 цве¬
товых оттенков, 640x350 элементов), а также плату IBM Pro¬
fessional Graphics Controller и монитор (256 цветовых оттенков,
640x480 элементов).
Всего разработано четыре группы графических плат и мо¬
ниторов для персональных компьютеров IBM. Первую группу
образуют средства обеспечения монохромной графики — один
цвет, разрешение 640x348. Системы средней разрешающей спо-
Графика 151
РИС. 6.38. График, построенный с использованием монитора и платы CGA
(показан черно-белый вариант).
РИС. 6.39. График, 1 построенный с использованием стандарта Plantronics
(черно-белый вариант) (с разрешения фирмы Paradise Systems).
собности напоминают персональные системы цветной графи¬
ки— разрешение 640x200 при отображении одного цвета на
черном фоне или 320x200 при использовании четырех цветов
(рис. 6.38); они относятся ко второй группе. Третья группа ха¬
рактеризуется разрешением 640x200 или 640x400 элементов
(рис. 6.39 и 6.40) с возможностью отображения 16 цветовых от¬
тенков. Наконец, для самых серьезных графических приложе¬
ний используется четвертая группа — системы с разрешением
1024X1024 элементов и представлением 16,7 млн. цветовых от¬
тенков.
Hercules: фактический стандарт на одноцветную графику.
Одна из первых усовершенствованных графических систем была
введена фирмой Hercules Computer Technology. Основатель
компании Hercules приобрел IBM. PC с монохромным дисплеем
и был крайне разочарован, обнаружив, что эта система не име¬
ет графических возможностей. Он быстро понял, что из этой
проблемы можно извлечь выгоду: если он разочарован отсут¬
ствием графических средств, то и другие пользователи должны
испытывать то же. И пока другие компании концентрировали
усилия на очевидном пути производства многоцветных систем
повышенного разрешения, он разработал свою плату. Плата
Hercules может управлять обычным монохромным дисплеем
IBM, обеспечивая графику достаточно высокого разрешения
(720x348 элементов) (рис. 6.41).
152 Глава 6
РИС, 6.40. Пример изображения с высоким разрешением (черно-белый ва¬
риант), полученного при использовании платы EGA и соответству-
щего монитора (с разрешения фирмы Paradise Systems).
Разработка платы Hercules, как и любого аппаратного сред¬
ства, явилась хорошим примером полезного приложения элект¬
ронной техники. К сожалению, программное обеспечение, спо¬
собное использовать преимущества новой техники, вначале от¬
сутствовало, и система Hercules стала по-настоящему популяр¬
ной лишь с появлением новой версии программы Lotus 1-2-3,
которая позволила применять эту систему благодаря возмож¬
ности включения в конфигурацию различных программных
драйверов. Версия 1.1 программы Lotus 1-2-3 помогла распро¬
странению платы Hercules; тысячи таких плат были проданы
после появления этой версии. Сейчас плата Hercules в силу со¬
вершенства одноцветной графики стала фактически стандарт¬
ной. Этому способствовали и сотни других программ, ориенти¬
рованных на графику, в том числе Lotus Symphony, Ashton¬
Tate’s Fratework, Microsoft Flight Simulator, AutoCAD, а так¬
же программы обработки хроматографических данных фирмы
Nelson Analytical.
Ряд других производителей, например фирмы AST Rese-
cules.
arch, Sigma Designs и Tseng Labs, предлагают в настоящее
время платы монохромной графики, аналогичные плате Her-
Графика 153
РИС. 6.41. Пример монохромной графики Hercules ^оно-белый вариант (с лю¬
безного разрешения фирмы Paradise Systems).
Графика среднего разрешения. Платы графики и мониторы
среднего разрешения в настоящее время поставляются многи¬
ми фирмами. Этот уровень разрешения наиболее распростра¬
нен, и поэтому он в наибольшей степени обеспечен подходящи¬
ми программами. Режим среднего разрешения удобен для пред¬
ставления информации в виде столбцовых и круговых диа¬
грамм, линейных графиков; он является оптимальным для ком¬
мерческих приложений. Этот режим можно использовать и в
научных задачах, особенно если программное обеспечение до¬
пускает вывод на графопостроитель. Для анализа научных дан¬
ных непосредственно на экране больше подходят графические
системы высшего уровня, однако на системы с максимальным
разрешением рассчитано лишь незначительное число пакетов
программного обеспечения.
Системы повышенного разрешения. С выпуском фирмой IBAA
графической платы EGA системы повышенного разрешения
должны привлечь особое внимание производителей программ¬
ного обеспечения. Этот уровень разрешения более чем достато¬
чен для большинства научных приложений, в которых требует¬
ся анализировать данные на экране. Одним из критериев уров¬
ня четкости графики является размер текстовых символов, ге¬
155 Глава 6
нерируемых платой. В большинстве случаев для построения
символов используется матрица размером 5X7 точек растра
внутри рабочей области, или «клетки», размером 8x8 точек
(рис. 6.6). Для получения символов с большей четкостью не¬
которые фирмы используют повышенное число точек. Так, на¬
пример, платы Dazzler и Dazzler2 фирмы Sigma Design фор¬
мируют символы размером 5x7 внутри «клеток» размером
8X16 точек.
Фирмы IBM, Plantronics, Quadram, Sigma Design и Tseng
Labs также производят аналогичную продукцию для этого ре¬
жима.
Графика высокого разрешения
Графика высокого разрешения начинается с систем, дающих
разрешение 640x480 элементов с 64—512 цветовыми оттенка¬
ми*. Эти системы могут иметь разрешение 1024x1024 элементов
с миллионами цветовых оттенков**. Большинство систем тако¬
го разрешения в настоящее время используется в САПР. Аппа¬
ратное обеспечение этого уровня легко справится с большинст¬
вом научных приложений. Однако ни одна из этих систем не
имеет прикладного программного обеспечения, рассчитанного
на такие аппаратные средства. В течение нескольких ближай¬
ших лет должны, видимо, появиться пакеты программ для гра¬
фического анализа научных данных, ориентированные на дан¬
ную технику.
Устройства вывода: печатающие устройства
и графопостроители
Большинство пакетов графического программного обеспечения
рассчитано на работу с широким кругом печатающих устройств
и графопостроителей. Для получения бумажных копий со сред¬
ним разрешением пригодны матричные печатающие устройства.
Такие рисунки могут быть полезными для повседневной рабо¬
ты и анализа данных. Не все матричные устройства способны
воспроизводить изображения. Если предполагается применять
для вывода печатающее устройство, программное обеспечение
должно быть рассчитано на работу с ним. Графика, применяе¬
мая в печатающих устройствах фирмы EPSON, ранние модели
(МХ-80) которых распространялись фирмой IBM, стала по сути
стандартом на точечно-матричную графику. Большинство про¬
* Стандарт IBM Video Graphics Adapten (VGA). — Прим. ped.
** В этом случае пока часто говорят и о «сверхвысоком разрешении».—
Прим. ред.
Графика 155
грамм, выполняющих изображения этим способом, ориентиро¬
ваны на графические средства EPSON.
Графики наивысшего качества требуют использования гра¬
фопостроителей. Стоимость графопостроителей, совместимых с
IBM PC, колеблется от 400 до 6000 долл. При покупке графо¬
построителя нужно быть абсолютно уверенным, что выбранная
модель совместима с программным обеспечением. В отличие от
печатающих устройств, которые имеют стандартный формат вы¬
вода текста (это позволяет печатать текст практически из лю¬
бой программы), управлять графопостроителем нужно с по¬
мощью конкретных наборов команд. С этой целью производи¬
тели обеспечивают графопостроитель встроенным языком гра¬
фических команд. Несмотря на то что стандартного языка для
графопостроителей еще не создано, язык графики фирмы
«Хьюлетт-Паккард» (Hewlett-Packard Graphics Language,
HPGL), как и ее графопостроители, фактически становится
стандартом. Большинство программ для графических приложе¬
ний в настоящее время рассчитывается на графопостроители,
применяющие язык HPGL.
Программы и фирмы, упоминаемые в этой главе
PRINT SCREEN ($50), DOMUS Software Limited, 251 Cooper St., Ottawa,
Ontario K2P OG2 Canada. (613) 230-6285.
PC Paint ($99), Mouse Systems Corp., 2600 San Tomas Expressway, Santa
Clara, CA 95051. (408) 988-0211.
Graphwriter ($595), Graphics Communications Inc., 200 Fifth Ave., Waltham,
MA 02254. (617) 890-8778.
Freelance ($395), Graphics Communications Inc., 200 Fifth Ave., Waltham,
MA 02254. (617) 890-8778.
Chemical Structures for Freelance ($99), BREGO Research, 5989 Vista Loop,
San Jose, CA 95124. (408) 723-0947.
AutoCAD ($ 1000-$ 2500), Autodesk, 2320 Marinship Way, Sausalito, CA 94965.
(415) 331-0356.
Enhanced Color Display ($849) and Enhanced Graphics Adapter ($524), IBM,
1000 N. W. 51st St., Boca Raton, FL 33532. (800) 447—4700.
Hercules Graphics Board ($495), Hercules Computer Technology, 2550 Ninth
St., Berkeley, CA 94710. (415) 540-6000.
Dazzler 2 ($495), Sigma Designs Inc., 2023 O’Toole Ave., San Jose, CA 95135.
(408) 943-9480.
AST Research, 2121 Alton Ave., Irvine, CA 92714. (714) 863-1333.
Tseng Labs, 205 Pheasant Run, Newtown, PA 18940. (215) 968-052.
Quadram Corp., 4355 International Blvd., Norcross, GA 30093. (404) 923-6666.
Plantronics Inc., 1751 McCarthy Blvd., Milpitas, CA 95035. (408) 945-8711.
Paradise Systems, 217 E. Grand Ave. South, San Francisco, CA 94080. (415)
588-6000.
Глава 7
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
БАЗАМИ ДАННЫХ
Компьютерные системы управления базами данных
(СУБД) использовались вначале на больших ЭВМ и мини¬
компьютерах. Однако, по мере того как персональные компью¬
теры становились широко доступными и более мощными, было
разработано большое число серьезных программ управления
данными и для них. Эти программы охватывают широкий
спектр приложений —от файловых систем с одним файлом
данных, которые так же легко использовать, как телефон Rolo¬
dex, к полноценным реляционным СУБД с теми же возможно¬
стями, что и на больших компьютерах. Среди имеющихся про¬
грамм каждый может найти ту СУБД, которая в точности под¬
ходит к его задачам. Это означает, что базу данных можно
создать и эксплуатировать даже с применением флоппи-дисков.
Компьютер IBM PC/AT с 30 и более мегабайтами памяти или
локальная вычислительная сеть (более подробно она обсужда¬
ется в гл. 9) обеспечивает достаточные объем дискового про¬
странства и быстродействие, чтобы работать с полноценной
СУБД.
Появившееся на рынке новое поколение СУБД в полной
мере использует самые последние достижения аппаратного и
программного обеспечения компьютеров. Программы, подобные
R:Base5000 (Microrim), dBase III (Ashton-Tate) и Knowledge¬
man (MDBS), обеспечивают эффективность как на большом
компьютере по микрокомпьютерным ценам. Последние новинки
СУБД включают CLOUT (Microrim)—шаг в направлении об¬
щения с пользователем на естественном языке; объединение
данных с графикой в Reflex (Borland/Analytica); объединение
управления базой данных с электронной таблицей в Lotus 1-2-3,
Lotus Symphony, Knowledgeman (MDBS) и совместную попыт¬
ку Ashton-Tate и Lotus с Informatics обеспечить передачу ин¬
формации из базы данных на большом компьютере в базу дан¬
ных, функционирующую на IBM PC. Программы R:Base5000
и dBase III имеют версии, пригодные для работы с сетями
компьютеров. Эти версии могут функционировать в локальной
вычислительной сети и выполнять необходимую защиту файлов
и записей для безопасного хранения данных.
Системы управления базами данных 157
Еще одна тенденция в развитии систем управления данны¬
ми на ПК состоит в том, что многие пакеты СУБД для уни¬
версальных ЭВМ теперь совместимы с ПК. Эти программы, на¬
пример PC/FOCUS, обычно имеют все возможности исходного
варианта и те же команды; пользователю большой ЭВМ не
нужно переучиваться. Этот подход использует преимущества
опыта и знаний, накопленных при работе на большом компью¬
тере. Комбинация ПК с большими ЭВМ, возникшая за счет
общего программного обеспечения, естественно, должна стать
популярной у многочисленных пользователей СУБД.
Что такое СУБД!
Базы данных знакомы всем — мы сталкиваемся с ними еже¬
дневно. База данных (БД) —это просто определенным образом
организованная совокупность данных, предназначенная для вы¬
полнения определенных задач. Другими словами, БД обеспечи¬
вают данными для ответа на определенные вопросы. Примера¬
ми БД могут служить телефонная книга, словари, Handbook of
Chemistry and Physics, энциклопедии, книжный каталог в мест¬
ной библиотеке. Базы данных интересны тем, что информация,
в них представляется в соответствии с тем или иным отноше¬
нием между объектами, поэтому интересующую информацию
получить легко. В телефонной книге адреса и номера телефонов
отнесены к фамилиям абонентов, которые приводятся в алфа¬
витном порядке. Поэтому, если нужная фамилия найдена, иско¬
мые адрес и номер телефона отыщутся в той же строчке.
Аналогичный подход применен и в Handbook of Chemistry
and Physics, где химические соединения перечислены в алфавит¬
ном порядке по основному названию. Карточки библиотечного
каталога упорядочивают данные по фамилии автора, предмету
и названию книги.
Компьютерные базы данных обеспечивают хранение данных,
и поиск информации такими же простыми способами, что и в
случае напечатанных баз, но имеют дополнительные возможно¬
сти. Главные из этих возможностей — это быстрый поиск, сор¬
тировка и простая генерация отчетов в заранее выбранной
форме. Например, если известна только температура плавления
компонента, найти его название или формулу в Hanbook of
Chemistry and Physics весьма затруднительно, так как инфор¬
мация в справочнике упорядочена по молекулярным формулам
и названиям. В компьютерной же БД информацию можно сор¬
тировать, показывать или искать по любым элементам этой
базы (рис. 7.1).
СУБД — пакет программ, обеспечивающих создание БД и.
организацию данных; СУБД позволяет вводить, разыскивать и>
158 Глава 7
►
'35-38
I Uieus Edit Print/File Records List
Set Conditions..
Apply Filter
Renove Filter
Keep Records
Compound Nane
N-Phenylbenzulanine
4-Toiuidine
1- Hexadecanol
2.5- Dichloroaniiine
Diphenylanine
2- Aninopyridine
4-Anisidine '
N-Phenyl-l-naphthyianine
2.4.5- Trinethylani1ine
4-Brohoaniline
3- Phenylenedia«ine
4- Chloroani line
2-lii troani 1 ine
HleltPoint
41-44
= 48-50
Т 49-51 7
• 52-54
Т57-69
57-69
^69-62
Т62-65
762-65
^64-66
i 68-71
: 71-73
Go to next record Meeting search condition
■?ИС. 7.1. В компьютерной базе данных содержимое любого поля можно най¬
ти и использовать для сортировки.
редактировать данные. Само по себе хранение данных в БД
не столь уж ценная возможность. Все СУБД позволяют поль¬
зователям вводить новые данные, редактировать содержимое,
сортировать данные и запоминать их. Кроме того, СУБД предо¬
ставляют средства для «разумного» извлечения данных. Основ¬
ными методами поиска (извлечения) данных являются про¬
граммная генерация отчетов для печатания стандартных сводок
и частные запросы для получения той или иной информации,
когда она потребуется.
Генераторы, отчетов (или составители отчетов) позволяют
создать форму справки-отчета, обычно на экране дисплея, точно
указав, какую информацию и в каком месте необходимо пред¬
ставить. Затем отчет можно сгенерировать простой командой.
Непрограммируемый, частный запрос — другой тип поиска дан¬
ных. Большинство СУБД имеют язык команд запроса, с помо¬
щью которых пользователь при необходимости может получить
нужные частные сведения. Синтаксис, используемый в этих за¬
просах, должен обычно точно отвечать правилам. В случае па¬
кета программ CLOUT (Microrim) эти запросы могут иметь
более общий вид (менее структурированный) и пользователь
гложет определить новые ключевые слова для своих задач.
Системы управления базами данных 159
Программы управления данными для IBM PC
Программы управления данными организуют данные в три
основные структурные единицы: файлы, записи и поля. Приме¬
ром неавтоматизированной базы данных может служить ящик,
каталога с индексными картами; соответствующая аналогия
удобна для пояснения терминов. Сам ящик эквивалентен файлу
компьютерной БД, каждая карточка каталога — записи. Каждая
индексная карта имеет одно или несколько полей информации.
Для IBM PC разработаны три типа программ управления
базами данных. Они различаются по способу хранения и обра¬
ботки данных, по простоте применения программы и способу
поиска данных. Возможности СУБД должны соответствовать
задаче. Наиболее просто реализуются несложные приложения
типа ведения архива; для них обычно требуется только соответ¬
ствующая файловая система (программа). Если имеется необ¬
ходимость в привлечении данных для обработки текстов, выпол¬
нения графиков или ведения электронных таблиц, можно
воспользоваться интегральными пакетами (программами-ком¬
байнами) с возможностями управления данными. Наконец, для
большой БД требуется много различных файлов, а возможно и
компьютерная сеть для ввода данных и их коллективного
использования; в этих случаях можно применить полноценную
реляционную СУБД.
Мы рассмотрим четыре пакета программ управления данны¬
ми: однофайловые программы PC-File II, Reflex и Lotus 1-2-3
и программу R : Base 5000 — реляционную базу данных, которая
хранит данные в нескольких файлах.
Файловые программы. Файловые программы — простейший
вид программ управления данными. Они позволяют вводить,
хранить, редактировать и отыскивать данные в единичном дис¬
ковом файле. Эти программы являются электронным эквива¬
лентом карточек каталога. Покажем на примере, насколько
легко использовать их для создания базы данных о химических
реактивах в лаборатории. Такая база данных включает назва¬
ния соединений, сведения о производителях, даты приобретения,
некоторые физические свойства соединений и данные о количе¬
стве реактивов. Сведения, записанные в базе данных, подобны
информации на карточке каталога. Информация о каждом
реактиве содержится на отдельной карточке или в записи базы
данных. Каждый блок информации в записи называется полем
(рис. 7.2). Базу данных можно создать с помощью одной из наи¬
более популярных файловых программ, например PC-File IL
PC-File II. Эта программа разработана Джимом Баттоном
и распространяется его компанией ButtonWare. Программа по¬
лучила широкое признание благодаря полезности и низкой стой-
160 Глава 7
Записи
Поля Фамилия
Фамилия
Адрес
Город
Штат
Индекс
J. Сох
22 A ST
Weed
CA
95124
D. Box
18 J St
Chico
CA
96789
С. Рох
12 L St
Rim
AZ
80987
□
□
□
Файлы
РИС. 7.2. Соотношение между полями, записями и файлами.
мости. Она распространяется свободно (freeware), поставляется
^бесплатно любому желающему. Постоянных пользователей
фирма просит выслать 25 долл, для поддержки дальнейшего
развития программы. Этот способ распространения программ¬
ных средств оказался весьма удачным в случае PC-File II.
Компания ButtonWare усовершенствовала PC-File II; появились
программы PC-File III и PC-File Relational. Последняя програм¬
ма продается обычным образом, но по приемлемой цене, тогда
как PC-File III распространяется свободно.
Создавая базу данных о складе химических соединений,
прежде всего необходимо решить, какие данные следует хра¬
нить. На этом этапе проектирования базы подумайте, какого
рода вопросы к базе данных будут наиболее существенны. База
данных должна помогать исследователю следить за тем, какие
химические реактивы находятся на складе, где они размещены,
сколько их в наличии и когда нужно посылать новый заказ на
некоторые из них. Ниже приводится список позиций, которые
сбудут использованы в базе данных:
Химическое название
Местонахождение
Имеющееся количество
Производитель
Заказываемое количество
Цена
Дата приобретения
Когда последний раз использовался
Последнее лицо, бравшее реактив
Системы управления базами данных 161
Создание этой базы данных с помощью пакета программ
PC-File II происходит следующим образом. PC-File II распро¬
страняется вместе со всеми необходимыми программами и до¬
кументацией; последняя находится на диске в файле PC-
FILE.DOC. Распечатать эту инструкцию можно путем копирова¬
ния файла документации на печатающее устройство. Поместите
дистрибутивный диск в дисковод А: и введите команду
A>COPY PC-FILE.DOC LPT1:. Как вы увидите, документация
невелика по объему, но полна и легко читается.
Загрузите программу командой A>PC-FILE. Далее исполь-
йте диск В: для данных и укажите имя файла базы данных,
ажем CHEMICAL. Поскольку файл данных еще отсутствует
этом диске, программа запрашивает, будут ли задаваться
зиции базы данных. Теперь можно ввести имена полей и чис¬
ло символов, резервируемых для каждого поля. Можно исполь¬
зовать исходный список и представить имена полей и число
символов следующим образом:
Химическое название NAME 30
Местонахождение LOC 5
Наличное количество САМТ 8
Производитель VENDOR 10
Заказываемое количество REORDAMT 8
Цена PRICE 8
Дата приобретения PURDATA 8
Когда последний раз использовался LASTDAY 8
Последнее лицо, бравшее реактив LPERSON 10
Теперь база данных определена и можно ввести некоторые
данные. После определения структуры базы данных пользовате¬
лю предоставляется основное «меню», в котором можно выб¬
рать различные варианты ввода данных и получения справок.
Чтобы выбрать ввод данных, следует нажать клавишу F3. На
экране появится бланк ввода. Теперь в каждое поле можно вве¬
сти соответствующие значения. Введем следующие данные:
ACETONE, 12D,200, Kodak, 50,22.5,1/12/86,1/20/86, J. Jones
TOLUENE, 1 ID,300, Kodak, 50,34.50,1/13/86,1/18/86, K. Smith
BENZENE, 10D,500, Kodak, 50,10.50,1/4/86,1/23/86, L. Larson
Эти данные могут быть распечатаны, как показано на рис.
7.3. Их можно отсортировать, например, по дате последнего
использования реактивов (рис. 7.4). Такое упорядочивание поз¬
волит пользователю узнать, какие реактивы применяются чаще.
Следовало бы, в сущности, добавить еще одно поле, прямо ука¬
зывающее на частоту употребления. Назовем это новое поле
NUMUSED (число обращений за данным веществом). Каждый
11 Г. Учи
РИС. 7.4. Данные, упорядоченные по дате последнего использования химических реактивов.
Системы управления базами данных 163
раз, когда кто-то берет реактив, это число увеличивается на
единицу, так что частота использования реактива будет из¬
вестна.
Если информация введена в БД, чтобы добавить новое поле
данных, воспользуйтесь просто командой clone для вывода дан¬
ных. Далее определите новую БД с дополнительными полями и
считайте в нее старые данные.
На начальном этапе работы с базой данных пользователь
может пожелать добавить новые поля и, возможно, удалить
некоторые старые. Это весьма распространенный случай. По
этой причине вначале следует применить простую СУБД; прие¬
мы, освоенные при первых попытках, будут очень, ценны впослед¬
ствии. Кроме того, важно начинать с простых в обращении
программ. Чем проще обращение с программой, тем меньше
вероятность появления ошибок из-за недопонимания ее требо¬
ваний.
PC-File II — прекрасная программа для обучения работе с
БД, с ней легко работать, и то, что она делает, она делает
хорошо.
Reflex, СУБД Reflex обладает многими возможностями, от¬
сутствующими у PC-File II; она распространяется фирмой Bor¬
land International. Своей популярностью Reflex обязана глав¬
ным образом простоте в применении, возможности просматри¬
вать записанные данные под разными «углами зрения» и очень
низкой цене (95 долл.). Кроме того, эта СУБД содержит много¬
функциональный генератор отчетов и обладает целым рядом
свойств, характерных для более дорогих систем. (На самом
деле до недавнего времени и Reflex стоила 495 долл.)
Создание базы данных. Предположим, что мы хо¬
тим создать базу химических данных и что на этот раз жела¬
тельно хранить в ней также сведения о некоторых физических
свойствах веществ. Эта база будет использоваться для поиска
веществ, имеющих определенную температуру кипения или пока¬
затель преломления. Создать такую базу данных достаточно
просто. Для начала составим список необходимых для каждого
соединения параметров, включив в него и число символов,
резервируемых для представления каждого параметра, и тип
хранимой величины (число, целое число или текст) (рис. 7.5).
После того как мы запустим программу командой A>REFLEX,
появится основное «меню» (рис. 7.6).
Выберем функцию создания новой базы данных. Далее
введем информацию о числе, размере и типе каждого поля.
Рис. 7.7 показывает структуру базы данных; использовано пред¬
ставление данных «на бланках» (form). Те же данные можно
также представить в виде таблицы (list, рис. 7.8) и отредакти¬
ровать.
11*
164 Глава 7
'Acetone
I ViewsEditPrint/FileRecordsSearchFont
flMiliB
Solvent Database
Маме: ЯНШЗ
Location: R18
Soiling Point deg Ci 56
Density 25 deg С: в.786
Flash Point C: -18
Price 4X4L: $23.98
Dielectric Constant: 28.78
Refractive Index: 1.3598
Flash Point F: -8
Price Spec Grade; $25.58.
РИС. 7.5. Информация о физических свойствах, которую следует ввести в ба-
зу данных.
| Views Edit Print/File Records Search
rawiMia
Helcone to Reflex - The Analytic Database
FORM
LIST
REFLEX
L
XTAB
GRAPH
To choose a nenu, press the slash (/) key, For Help, press the Fl key,
Copyri^it (c) 1984,1985 finalgtica Corporation, All Rights Reserved,
РИС. 7.6. Основное «меню» программы REFLEX. Выбор позиций облегчается
возможностью передвижения по «меню» курсором или «мышью».
Системы управления базами данных 165
1
| Uiews Edit Print/File Records Search Foril
гишшихкшл—
Маме
'Solvent Database
J
Location
Boiling Point deg С
Dielectric Constant
Density 25 deg С 1
Refractive Index
Flash Point C
Flash Point F
Price 4x4l
Price Spec Grade
Line: 608 Col: 019
РИС. 7.7. -Создание базы данных в СУБД REFLEX с использованием бланка
на экране.
1.359
I Views Edit Print/File Records Search Lisi
1МИ . . ■ ■ , ■
Nane ' Locat : Boil
Dens it
Diele ;
Refract i
Flas
Price 4x
Price Sp
Acetone
R10
56
0.786
20.70 1
-18
$23.90
$25.50
Chloroforn
R4
61
1.471
4.81
1.4475
$48.50
$49.94
Carbon let
R5
77
1.583
2.24
1.4631
$43.50
$51.95
Cyclohexan
R6
81
0.772
2.02
1.4263
-28
$31.55
$41.80
Acetonitri
R14
82
0.775
37.50
1.3441
8
$39.60
$68.50
Butyl Alco
R1
118
0.806
17.51
1.3993
29
$31.50
Acetic Anh
R12
148
1.069
20.70
1.3904
53
$54,53
Aniline
R3
184
1.818
1.59
1.5863
76
$67.80
РИС. 7.8. Создание базы данных в СУБД REFLEX с помощью табличной
формы,
166 Глава 7
| Views Edit Print/File Records Search Fora
rUHilil
Nane: Methylene Chloride
Location: R23
Boiling Point йеэ С: I
Density 25 dee C:
Flash Point C:
Solvent Database
Dielectric Constant:
Refractive IndexL.
Flash Point F: 32
Price 4x4L:
Price Spec Grade:
РИС. 7.9. Ввод данных с использованием бланков (формуляров). На экране
могут быть имитированы бумажные бланки.
Ввод данных. Данные можно вводить вручную или за¬
грузить в базу данных из файлов на диске, записанных в соот¬
ветствующем формате (рис. 7.9). Введем данные путем запол¬
нения «бланка» на экране. Развитые СУБД, такие, как Reflex,
дают возможность воссоздавать «бумажные» документы на
дисплее компьютера. Представление данных в виде «бланка»
позволяет размещать надписи и вводить данные в любом месте
экрана.
Редактирование данных. Данные можно просмат¬
ривать или редактировать в тех же форматах, что и при созда¬
нии базы данных. К БД можно добавить дополнительные запи¬
си, заполняя пропуски на «бланках» или в таблице.
Поиск и сортировка данных. Данные могут быть
объектом поиска и сортировки. Эти возможности компьютерных
баз данных компенсируют пользователям все время, затрачен¬
ное на организацию информации. Допустим, вы занимаетесь
синтезом соединения TX45Z и вам нужен растворитель с темпе¬
ратурой кипения в интервале 65—75 °C. Просматривая в БД
перечень растворителей, упорядоченных по температуре кипения,
вы легко можете отыскать подходящее вещество.
Различные типы представления данных.
Одной из наиболее привлекательных черт СУБД Reflex является
способность различным образом представлять информацию, хра¬
нящуюся в базе данных. Возможные варианты включают режи¬
Системы управления базами данных 167
мы List, Graph, Form и Grosstab. Каждый из этих вариантов
представления данных находит широкое применение. Рис. 7.10—
7.13 показывают различные режимы отображения информации.
Режимы можно «смешивать»: на экране дисплея можно видеть
до трех представлений файла одновременно.
Генератор отчетов в Reflex. СУБД Reflex имеет
великолепную программу-генератор отчетов. С ее помощью
можно генерировать печатное сообщение почти любого типа.
Кроме того, генератор отчетов можно применять для создания
дисковых файлов данных в определенных форматах. Это особен¬
но полезно при совместном с другими программами использова¬
нии данных, так как Reflex точно обеспечит необходимый фор¬
мат файла. Возможности генератора отчетов могут также при¬
меняться для определения формата входных данных, так что
данные других программ можно без ошибок заносить в базу
данных.
Lotus 1-2-3: ведение БД при помощи интегральных приклад¬
ных программ. Большинство из распространенных интегральных
прикладных программ включают ведение БД как одну из воз¬
можностей. Соответствующие функции, включенные в такие
программы, обычно находятся на уровне файловых программ.
Можно создать базу данных, ввести данные, редактировать,
искать информацию и сортировать. Большинство интегральных
программ включает генератор отчетов для получения необходи¬
мых справок. Действительная ценность этих систем заключается
в том, как много можно сделать с данными, один раз занеся их
в базу. Функции СУБД обычно заканчиваются напечатанием
или высвечиванием на экране отчета или ответа на запрос.
Возможности интегрального программного обеспечения этим
только начинаются.
Рассмотрим в качестве примера применение команд ведения
БД Lotus 1-2-3 в сочетании с расчетами по таблице и графичес¬
кими средствами этой программы. Пример касается создания
■системы наблюдения за анализом образцов в лаборатории; ко¬
манды управления данными используются для извлечения ин¬
формации из основной базы данных, сортировки и представле¬
ния результатов в графическом виде.
Журнал результатов анализа. Такой журнал
может служить для хранения информации о результатах анали¬
за готовой продукции или промежуточных изделий. Журнал
можно легко модифицировать, чтобы выполнять ряд функций.
Данные в него вводят двумя способами: вручную при помощи
клавиатуры или посредством «импорта» файлов данных, посту¬
пающих непосредственно от приборов. Затем данные можно
интерпретировать, прокоррелировать и обобщить, используя
команды управления БД и графики Lotus 1-2-3.
168 Глава 7
РИС. 7.10. Графическое представление данных. Возможно получение графи¬
ков многих типов, включая столбцовые, ступенчатые и круговые
диаграммы, линейные и поточечные графики.
’Acetic Anhydride
! is: i • a,
Uiews Edit
Print/Fi!e
Records
Search L
.lit
П
г GRAPH
19® н
1
•
——-
1
58-
8-
--A
</ " v
.. i
1 i
! 1
; 1 • I
1 ! '
1 ■■ 1 -4 3
8
2S
48
60 88 195 l‘i$
Boiling Point deg C
US
169 288
Ф Price 4x4L
01
J
лиц
toe
Locat
: Boil
lisas it! "ish
fefiKt . ?!
. Price
1
Carbon let
R5
77:
1.583 2.24
1.4631
$51.95
Cyclohexan
Ro
81 :
8.772: 2.82
: 14263: ‘
*2B
131.S-Sf $41.88'.
Acetonitri
R14
82 :
8.775 : 37.58
: 1.3441 :
8:
$39.68 : $68.58 :
Butyl Alco
Pl
118:
8.986: 17.51
= 1.3993 :
29 ;
$31.58:
►
им
1
R12
148 !
1.869 : 28.78
; 1.3984;
53 :
$54.58 ;
РИС. 7.11. Представление данных в виде списка (табличном). Списки могут
иметь любой порядок расположения позиций и любой формат.
Системы управления базами данных 169
Density 25 deg С
| Vieus Edit Print/File Records Search Graph Type |
г FORM j
Solvent Datab
M
' 2.0-1
Маме: Acetic Anhydride
Location: Ri2
Boiling Point deg C: 148
Density 25 deg C: 1,869
Flash Point C: 53
Price 4x4l: $54.58
: 1.5-
1.8'
8.5-
0.0-
4
> 4
LZ
1
I i
(
) 58
100 150 200
Boiling Point deg C
0 ilflimCKlil П1
l
РИС. 7.12. Представление данных «на бланках». Бланки — простейший способ
ввода данных.
Наиб = 'Acetic Anhydride'
I Views Edit Print/File Records Search Crosstab
]
naau’JiwJiir— ■
5иммагу: | GAUG | Field: i Boiling Point deg C
j
Flash Point C
-28 i
-18 • 8:
29 :
53 ■
76 :
ALL:
H
149 ■
148 :
Э
H
: Acetone
56
e
! Acetoni
82
82 i
i
1 Aniline
184 :
184 :
.Butyl A
118 i
ns i
i Carbon
.TV Г
! Chlorof
i
,*
’ ‘’ . el Г
■ Cyclohe
81;
817’”
ALL
81;
56 i 82
118 :
14@;
184 ;
10@ :
РИС. 7.13. Матричное представление данных. Этот способ представления
позволяет легко находить взаимосвязи между блоками данных.
12 г. Учв
170 Глава 7
После того как накоплено достаточное количество данных,
можно открыть журнал результатов анализа. Журнал делится
на две части, предназначенные для регистрации данных и для
запроса информации. Секция регистрации содержит список дан¬
ных о проведенных анализах, включая идентификационный но¬
мер образца, дату получения образца, вид анализа, определяе¬
мое вещество или измеряемое свойство образца, цифру, выра¬
жающую непосредственный результат измерения, результат ана¬
лиза, дату проведения анализа и комментарий, содержащий
прочую информацию. Раздел запроса данных служит для обоб¬
щения и извлечения данных из регистрационной секции журна¬
ла (базы данных).
В примере создания журнала используется та же термино¬
логия, что и в инструкции к Lotus 1-2-3. Этот пример впервые
был опубликован в февральском номере PC World за 1984 г.
Первый шаг заключается в построении «бланка»для ввода
регистрируемых данных. Обеспечьте себе пустую исходную
таблицу командой /Worksheet Erase Yes.
В ячейку Al введите ***Laboratory Analysis Logbook***. Пе¬
рейдите к A5 и наберите Data Log.
Поместите в А6 последовательность знаков равенства, введя
\ = . Скопируйте содержимое клетки А6 в клетки В6—16 коман¬
дой СоруАб < ENTER > В6.. 16< ENTER >.
Теперь введите названия полей в строку 7: в А7 — «Ref. по.,
в В7 — «Rec Date, в С7— Submitted by, в D7 — Analysis, в Е7 —
Analyte, в F7 — «Raw Value, в G7 — Amount, в Н7 — Date Anal,
в 17 — Memo.
Чтобы закончить ввод, перейдите к А8 и введите последова¬
тельность дефисов, набрав \-. Используйте команду копирования
для завершения линии от В8 до 18.
После этого установите ширину столбца Св 20 знаков.
Подведите маркер к произвольной клетке столбца С и дайте
команду /Worksheet Column Set 15<ENTER>.
Используя ту же команду, установите ширину столбцов D и
Е в 8, столбцов F и G — в 12, столбца Н — в 9 и столбца I—в
15 символов.
Большинство цифр в таблице будет представляться с двумя
знаками после запятой. Установите этот формат для всей табли¬
цы командой /Worksheet Global Format Fixed 2<ENTER>.
В столбцах «Ref. no. и «Raw Value данные должны быть
представлены в виде целых чисел. Установите для столбцов А
и F представление чисел с фиксированной длиной без дробной
части командой /Range Format FixedO<ENTER>A9..A500
<ENTER>. Рабочая таблица должна выглядеть так, как пока¬
зано на рис. 7.14. Запишите ее на диск: /File Save PCLAB
<ENTER>.
Системы управления базами данных 171
АВ С Б Е F 6 Н I
1 hi Laboratory Analysis Loqboak ш
2
3
4
5 Data Log
7 Ref no. Rec Date Submitted by Analysis Analyte Raw Value Aeount Date Anal Meat)
8
РИС. 7.14. Рабочая таблица, подготовленная к вводу данных.
Чтобы проиллюстрировать, как можно использовать журнал,
введем некоторые данные, типичные для лаборатории химиче¬
ского анализа. Допустим, что лаборатория выполняет 6 видов
анализа: газохроматографический (GCHROM), жидкостно-хро¬
матографический (LCHROM), спектрометрический с индуктив¬
но-связанной плазмой (ICP), УФ-спектрометрический (UV),
ИК-спектрометрический (IR), гель-хроматографичсский (GPC).
Посредством этих анализов определяют семь соединений
(элементов): пропан, аспирин, ртуть (Hg), бутан, полиэтилен
(винил), метан и этан. При поступлении образца на анализ в
журнал вносятся его идентификационный номер, дата поступ¬
ления, имя заказчика, вид анализа, определяемое вещество.
После завершения анализа регистрируются результат измере¬
ния, содержание вещества и дата анализа; в графу memo вво¬
дятся любые комментарии. Если проводится градуировка при¬
бора, ее результаты также регистрируются; в этом случае вместо
имени заказчика записывается Calibration.
Даты вводятся следующим образом: первые две цифры пред¬
ставляют год, две следующие — номер месяца, дробная часть —
число. Подобный метод очень практичен, если используются
команды запроса и сортировки, поскольку даты представлены
цифрами. Единственным отрицательным моментом здесь явля¬
ется то, что метод не совсехМ удобен при подсчете числа дней
между двумя датами.
Введем данные, как показано на рис. 7.15. В этот момент
рабочую таблицу следует еще раз записать на диск: /File Save
PCLAB<ENTER>Replace.
Следующий этап познакомит нас с некоторыми особенностя¬
ми 1-2-3. Чтобы журнал мог использоваться для сортировки и
ответа на запросы по командам 1-2-3, необходимо присвоить
имена различным последовательностям клеток в рабочей табли¬
це. Сначала дайте имя INPUT всей области хранения введенных
данных, подведя маркер к клетке А7 и дав команду /Range
Name Create INPUT<ENTER>A7..1500<ENTER>.
Эта команда присваивает имя INPUT области клеток от А7
до 1500 и помещает нижнюю границу журнала в строку 500.
12'
172 Глава 7
1
2
3
4
5
6
7
В
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
4i)
41
42
43
44
45
46
47
АВ С О Е
ш Laboratory Analysis Logbock
Н I
Data Log
Ref no,
Rec Date
Sub/»i tted by
Analvsi5
Analyte Raw
Value
Aeount
Date Anal
101
8308.01
Sai th
GCHROM
propane
201045
400.00
8308.u4
102
8308.01
Jones
LCHRCM
asprin
45346
385.i)0
8303.04
103
8308.02
Breen
ICP
Hq
2314560
25.60
8308.05
104
8308.03
Brown
ICP
Hg
2150780
25.50
8308.05
105
8308.03
Johnson
uv
asprin
35245
340.00
8308.07
1US
8308.04
Edger
lR
asprin
40563
358.00
8308.07
107
8308.04
Johnson
GCHROM
butane
235oB
229.86
8308.0Б
108
8308.04
Heaver
6PC
polyv
342789
469.23
8308.08
109
8308.05
Mills
ICP
Ho
1894670
25.30
8309.1'8
110
8309.06
Peterson
GPC
vinyl
3456790
456.00
8308,10
2001
8307.05
Calibration
6CHR0M
propane
230145
500.00
930*7.05
2002
8307.05
Calibration
6CHR0M
■ethane
150032
500,00
830Л05
2003
8307.05
Calibration
GCHROM
ethane
120132
500.00
8307.05
2004
8307.12
Calibration
GCHROM
propane
234024
500.00
830'. 12
2005
8307.12
Calibration
GCHROM
■ethane
160054
500.00
830".12
2006
8307.12
Calibration
GCHROM
ethane
124098
500.00
8307.12
2007
8307.19
Calibration
6CHR0M
propane
228023
500.00
6307.19
2008
8307,19
Calibration
GCHROM
■ethane
145045
500.00
830'.19
2009
8307.19
Calibration
GCHROM
ethane
118043
500.00
8307.1s
2010
8307.26
Calibration
GCHROM
propane
232076
500.00
8307.26
2011
B307.26
Calibration
GCHROM
■ethane
155076
500.00
8307.26
2012
8307.26
Calibration
6CHR0M
ethane
112043
500.00
8307.26
2013
8308.02 Calibration
GCHROM
propane
227032
500.00
8308,02
2014
8308.02 Calibration
GCHROM
■ethane
130102
500.00
83-08.02
2015
8308.02 Calibration
GCHROM
ethane
107021
500.00
8306.02
2016
8308.09
Calibration
GCHROM
propane
225021
500.00
8308.0?
2017
8308,09
Calibration
GCHROM
■ethane
120034
500.00
8308.09
2018
B308.09
Calibration
GCHROM
ethane
100103
500.00
8308.0?
2019
8308.16
Calibration
6CHR0H
propane
220012
500.00
8308,16
2020
8308.16
Calibration
GCHROM
■ethane
125013
500.00
8308.16
2021
8308.16 Calibration
6CHR0M
ethane
97035.
500.00
8308.16
2022
8308.23
Calibration
6CHR0M
propane
215078
500.00
83v8.23
2023
8308.23
Calibration
GCHROM
■ethane
110021
500.00
8308.23
2024
8308.23
Calibration
GCHROM
ethane
94002
500.00
8308.23
2025
8308.30
Calibration
GCHROM
propane
210037
500.00
8308.30
2026
8308.30
Calibration
GCHROM
■ethane
90103
500.00
8308.30
2027
8308.30
Calibration
GCHROM
ethane
90106
500.00
8303.30
2028
B309.06
Calibration
GCHROM
propane
208016
500.00
830s.0c
2029
8309.06
Calibration
GCHROM
■ethane
74091
500.00
8309.06
2030
8309.06
Calibration
GCHROM
ethane
82001
500.00
8309.06
РИС. 7.15. Данные для БД.
Системы управления базами данных 17 С
J К L И N О Р 0 R
1
2 Query
4 Ref no. Rec Date Submitted by Analysis Analyte Raw Value Aeount Date Anal Meeo
5 Calibration
7 Ref no. Rec Date Submitted by Analysis Analyte Raw Value Aeount Date An^l Heeo
РИС. 7.16. Секция запроса в рабочей таблице.
Заметим, что эту область мы начали со строки 7, чтобы вклю-
чить названия, приведенные над каждым столбцом. Так нужно
сделать, чтобы правильно работали команды запроса данных и
сортировки.
Теперь можно создать раздел запроса данных. Перейдите к
клетке J1 и введите ’’QUERY. Затем перейдите к ячейке J2 и
заполните ее знаками равенства \ = . Скопируйте содержимое
J2 в клетки К2—R2 командой /Сору J2<ENTER>K2..R2
<ENTER>.
Скопируйте названия из строки 7 столбцов секции регистра¬
ции данных в клетки J3—R3 командой /CopyA7..I7<ENTER>
J3..R3<ENTER>.
Поместите также копию содержимого клеток J2—R3 в клет¬
ки J6—R7: /CopyJ2..R3<ENTER>J6..R7<ENTER>.
Установите ширину столбцов, подгоняя их под столбцы сек¬
ции регистрации. Секция запроса данных должна выглядеть,
как на рис. 7.16.
Перед тем как использовать команды запроса и сортировки
данных, следует создать еще несколько именованных последо¬
вательностей клеток. Во-первых, создайте область выбора, или
критерий, присвоив клеткам J3—R4 имя CRITERION посредст¬
вом команды /Range Name CreateCRITERION<ENTER>
J3...J4<ENTER>.
После этого присвойте клеткам J7—R500 имя OUTPUT (вы¬
вод) командой /Range Name CreateOUTPUT< ENTER >J7.t
R500<ENTER>. И наконец, присвойте клеткам J8—R500 имя
SORT (сортировка) командами /Range Name CreateSORT<EN-
TER>J8..R500<ENTER>.
Области критерия и вывода включают строку с названиями
столбцов, тогда как в области сортировки они отсутствуют.
Теперь все области с названием могут быть связаны в одно
целое, чтобы их могли использовать команды запроса и сорти¬
ровки данных 1-2-3. Следует указать Lotus области ввода, выво¬
да, сортировки и выбора; для этого сначала введите команду
/Data Query InputINPUT<ENTER>, которая определяет об¬
ласть А7—1500 как область ввода. Далее в «подменю» Data
174
Глава 7
С К L И N О Р Q R
1
2 Query
4
г
L
Ret
по,
Rec Date Submitted by
Analysis Analyte
IGF ’
Raw Value
Aflount
Date Anal
Meso
ь
Ref
по.
Rec Date Submitted by
Analysis Analyte
Raw Value
Aflount
Date Anal
Meao
9
103
0303.02 Green
IGF Hg
2314560
25.60
8303.05
9
104
8308.03 Brown
1CF Hg
2150730
25.50
8508.05
10
109
3308.05 Mills
IGF Hq
1894670
25.30
8308.08
U
РИС. 7.17. Подходящие данные отображаются в области вывода рабочей
таблицы.
дайте команду /CriterionCRITERION<ENTER>, которая опре¬
деляет область J3—R4 как область выбора. Команда /Output
OUTPUT<ENTER> определяет область J7—R500 как область
вывода данных. Теперь нажмите клавишу Esc, чтобы вернуться
в основное «меню». Наконец, командой Sort Data-RangeSORT
<ENTER> определите область J8—R500 как область сортиров¬
ки данных.
Команда запроса данных дает пользователю два варианта
выбора информации из блока регистрации данных. Простейшим
является метод поиска. Допустим, нужно просмотреть каждый
из результатов ICP-анализа. Введите в клетку М.4 под метку
вида анализа ICP. Теперь после выполнения команды /Data
Query Find на экране появится область регистрации данных
(область ввода) с более ярко высвеченной третьей строкой. Это
первая запись в области ввода, соответствующая критерию ICP.
Нажмите теперь клавишу «курсор вниз». Светлый прямоуголь¬
ник передвинется на следующую строку, которая отвечает об¬
разцу заказчика Грина (Green). Снова нажмите на ту же кла¬
вишу, светлый прямоугольник перескочит на образец Милза
(Mills); нажмите на клавишу «курсор вверх», и «подсветка»
вернется к образцу Грина. После просмотра данных нажмите
клавишу Esc, и экран вернется к изображению «меню» запроса.
Другим методом запроса данных является извлечение. Удов¬
летворяющие запросу данные в этом случае отображаются в об¬
ласти вывода. В качестве примера работы в этом режиме извле¬
чем данные ICP-анализа. Выполните команду /Data Query
Extract.
Строки с искомыми данными высвечиваются так, как показа¬
но на рис. 7.17. Теперь можно выделить, например, все градуи¬
ровочные данные. Перейдите к клетке М4 и сотрите ее содер¬
жимое командой /Range Erase<ENTER>.
Системы управления базами данных 175
Перейдите к клетке L4 и введите Calibration. После этого
выполните команду/Data Query Extract. Через несколько секунд
в области вывода возникнут строки, содержащие Calibration.
Можно было бы ввести значения и в другие именованные обла¬
сти, например methane в столбец определяемого вещества. Тогда
бы извлекались только строки, содержащие одновременно Calib¬
ration и methane. В качестве критерия отбора можно, кроме
того, использовать численные значения и формулы. Так, напри¬
мер, введя формулу +F87>2000000, мы получили бы только три
строки (каждая с данными ICP), так как только они содержат
значения необработанного сигнала большие 2 миллионов.
Поэкспериментируйте с возможностями запросов Lotus
1-2-3. Заметьте, что, когда критерий поиска сформулирован,
клавиша запроса F7 позволяет найти отвечающие ему данные.
Кроме того, извлеченные данные можно отсортировать и
представить графически. Пусть в области вывода находятся
данные градуировки. Перейдите к клетке N8 и выполните коман¬
ду /Data Sort Primary-Key Descending<ENTER>. Эта команда
присваивает столбцу определяемого вещества роль первичного
ключа сортировки.
Теперь перейдите к клетке К8 и напечатайте Secondary-Key
Ascending<ENTER>. Эта команда присваивает дате получения
образца роль вторичного ключа. Так как область сортировки
уже определена, просто нажмите Go. Эта процедура сортирует
и представляет в графической форме извлеченные данные.
Перед сортировкой градуировочные данные располагаются,
как показано на рис. 7.18. Весь перечень из 30 позиций отсорти¬
рован (сгруппирован) по определяемым веществам, а внутри
каждой группы данные упорядочены по дате анализа (рис. 7.19).
Теперь сгруппированные данные можно представить в гра¬
фической форме. Вернитесь к основному «меню» нажатием кла¬
виши Esc. Выберите данные для графика: /Graphics A-Data
<ENTER>O8..O17<ENTER>.
Эта команда ставит в соответствие области А данные по про¬
пану. Аналогично выбираются области В и С для данных по
метану и этану: B-Data<ENTER>O18..O27<ENTER>, C-Data
<ENTER>O28..O37<ENTER>.
Теперь можно выбрать вид графика — цветную столбцовую
диаграмму и просмотреть рисунок с помощью команды Tvpe
Bar-Graph<ENTER>Options Color<ENTER> View.
После добавления подписей и заголовков получается пока¬
занный ниже рисунок (рис. 7.20).
Различные приложения. Хотя мы использовали
Lotus 1-2-3 для управления и графического представления дан¬
ных, можно изобрести гораздо больше способов применения
этой гибкой программы. Ряд основных свойств ее даже не упо¬
176 Глава 7
минался. Так, например, можно построить таблицы данных с
использованием команды data tables (см. стр. 205 инструкции по
применению 1-2-3 или PC World, т. 1, № 6, стр. 192); макроко¬
манды последовательностей клавиш можно применить для про¬
граммирования рабочей таблицы (см. стр. 107 инструкции к
1-2-3). Обработка данных в 1-2-3 отлично подходит для непос¬
редственного согласования с приборами, так как с помощью
этой программы можно реализовать желаемый способ сжатия и
отображения данных. Если вариант сжатия/отображения данных
неосуществим в 1-2-3, можно составить специальную программу.
В Lotus, кроме того, имеется 1-2-3 генератор отчетов, явля-
К L
И
N
0
P
0
fi
1
2
Duery
о
4
Ref ne.
Rec Date Submitted by
Analysis Analyte
Raw Value
Amount
Date Anal
Мечо
5
Calibratien
а
1
Ref по.
Rec Date Subaitted by
Analysis
Analyte
Raw Value .
Amount
Date Anal
9
2001
. 8307,05 Calibration
есняом
propane
230145
.500.00
8307.05
9
2002
8307,05 Calibration
6CHR0N
•ethane
150032
500.00
8302.05
1!)
2003
8307.05 Calibration
6CHR0M
ethane
120132
500.00
8307.05
И
2004
8307,12 Calibration
GCHROM
propane
234024
500.00
8307.Г
12
2005
8307.12 Calibration
GCHROM
•ethane
160054
500.00
8307,12
13
2006
8307.12 Calibration
GCHROM
ethane
124093
500.00
8307.12
14
2007
8307.1° Calibration
GCHROM
propane
228023
500.00
8307.19
15
2008
8307.19 Cal ibratiori
GCHROM
•ethane
145045
500.00
8307.1?
16
2009
8307.19 Calibration
GCHROM
ethane
118043
500.00
8307.19
17
2010
8307.26 Calibration
GCHROM
prepane
232076
500.00
0307,26
18
2011
8307,2'6 Calibration
GCHROM
•ethane
155976
500.00
L3GL 2,6
19
2012
8307.26 Calibration
GCHROM
ethane
112043
500.00
1ЛС7.26
20
2013
8308.02 Calibration
GCHROM
propane
227032
500.00
8333.02
21
2014
9308.02 Calibration
GCHROM
•ethane
130102
500.00
8308.0?
22
2015
8308.02 Calibration
GCHROM
ethane
107021
500.00
83Qb.b2
23
2016
8308.09 Calibration
GCHROM
propane
225021
500.00
G3CS.09
24
2017
8308.09 Calibration
GCHROM
•ethane
120034
500.00
830.1.09
25
2018
8308.09 Calibration
GCHROM
ethane
100103
500.00
8308.09
26
2019
8308,i6 Calibration
GCHROM
propane
220012
500.00
8300 JO
27
2020
8308.16 Calibration
GCHROM
•ethane
125013
500.00
8303.16
28
2021
8308.16 Calibration
GCHROM
ethane
97035
500.00
8308.1.:
29
2022
8308.23 Calibration
GCHROM
propane
215079
500.00
8308.23
30
2023
8308.23 Calibration
GCHROM
•ethane
110021
500.00
8303.2j
31
2024
8308.23 Calibration
GCHROM
ethane
94002
500.00
8308.23
32
2025
8308.30 Calibration
GCHROM
propane
210037
500,00
8308.30
33
2026
8308.30 Calibration
GCHROM
•ethane
90103
500.00
8308,30
34
2027
B308.30 Calibration
GCHROM
ethane
90106
500.00
8308.30
35
2028
8309.06 Calibration
GCHROM
propane
208016
500.00
0309.06
36
2029
8309.06 Calibration
GCHROM
•ethane
74091
500.00
8309.06
37
2030
8309.06 Calibration
GCHROM
ethane
82001
500.00
8309.06
РИС 7.18. Данные до сортировки.
Системы управления базами данных
ющийся одной из многочисленных программ расширения. Гене¬
ратор отчетов предусматривает подготовку сообщений по дан¬
ным Lotus с использованием средств, обычно имеющихся только
в более усовершенствованных СУБД.
Мощные базы данных. Файловые программы и средства
управления данными в интегральных программах позволяют
решать большую долю задач управления компьютерными БД.
Очень часто только эти средства и требуются. Третью группу
программ обеспечения БД, доступную на ПК, обычно называют
мощными. Эти программы проектировались после СУБД для
больших ЭВМ, и они могут работать аналогичным образом.
Во многих случаях на ПК такие программы оказываются более
J К
L
M
N
0
P
Q
1
2
Query
3
4
Ref no.
Rec Date
Submitted by
Analysis
Analyte
Raw Value
Aiount
Date Anal
5
L
Calibration
О
7
Ref по.
Rec Date
Subaitted by
Analysis
Analyte
Raw Value
Aeount
Date Anal
8
2001
8307.05
Calibration
GCHROM
propane
230145
500.00
8307.05
9
2004
8307.12
Cali brat i on
GCHROM
propane
234024
500.00
8307.12
10
2007
8307.19
Calibration
GCHROM
propane
228023
500.00
8307.19
11
2010
8307.26
Calibration
GCHROM
propane
232076
500.00
8307.26
12
2013
8308.02
Calibration
GCHROM
propane
227032
500.00
8308.02
13
2016
8308.09
Calibration
GCHROM
propane
22502!
5OO.0O
8308.09
14
2019
8308.16
Calibration
GCHROM
propane
220012
500.00
8308.16
15
2022
8308.23
Calibration
GCHROM
propane
215078
500.00
8308.23
16
2025
8308.30
Calibration
GCHROM
propane
210037
500.00
8308.30
17
2028
8309.06
Calibration
GCHROM
propane
208016
500.00
8309.06
18
2002
8307.05
Calibration
GCHROM
■ethane
150032
500.00
8307.05
19
2005
8307.12
Calibration
GCHROM
■ethane
160054
500.00
8307.12
20
2008
8307.19
Calibration
GCHROM
■ethane
145045
500.00
8307.19
21
2011
8307.26
Calibration
GCHROM
■ethane
155076
500.00
8307.26
22
2014
8308.02
Calibration
GCHROM
■ethane
130102
500.00
8308.02
23
2017
8308.09
Calibration
GCHROM
■ethane
120034
500.00
8308.09
24
2020
8308.16
Calibration
GCHROM
■ethane
125013
500.00
8308.16
25
2023
8308.23
Calibration
GCHROM
■ethane
110021
500.00
8308.23
26
‘2026
8308.30
Calibration
GCHROM
■ethane
90103
500.00
8308.30
97
2029
830°.06
Calibration
GCHROM
■ethane
74091
500.00
8309.06
28.
2003
8307.05
Calibration
GCHROM
ethane
120132
500.00
8307.05
29.
2006
8307.12
Calibration
GCHROM
ethane
124098
500.00
8307.12
30
2009
8307.19
Calibration •
GCHROM
ethane
118043
500.00
8307.19
31
2012
8307.26
Calibration
GCHROM
ethane
112043
500.Q0
8307.26
32
2015
8309.02
Calibration
GCHROM
ethane
107021
500.00
8308.02
33
2018
8308.09
Calibration
GCHROM
ethane
100103
500.00
8308.09
34
2021
8308.16
Calibration
GCHROM
ethane
97035
500.00
8308.16
35
2024
8308.23
Calibration
GCHROM
ethane
94002
500.00
8308.23
36
2027
8308.30 Calibration
6CHR0M
ethane
90106
500.00
8308.30
37
2030
8309.06 Calibration
GCHROM
ethane
82001
500.00
8309.06
РИС. 7.19. Данные после сортировки.
178 Глава7
240
Ten Week Stability Study
Gasoline Analysis by GC
220
200
1 80
и
•о
sf
U "
<g
X
1 40
1 20
ао -р/
|/\А
so -/\%
и
/
/
/
/
/
л
/
/
/
И
И
/
/
40 -
20
1/71 Propane
7/
/\й
A?
Ж
Weeks
1\\] Methane
Ethane
Ж
/
0
т
т
1
т
т
т
М
7,
33
РИС. 7.20. Диаграмма, показывающая градуировочные данные (рис. 7.18
и 7.19).
мощными, чем их предшественники на универсальных ЭВМ, так
как самые последние нововведения в программном обеспечении
разрабатываются и опробываются именно на ПК.
Мощные программы располагают всеми функциями более
простых файловых программ. Кроме того, они имеют более со¬
вершенные генераторы отчетов и более совершенные методы
ввода данных, а большинство из них и процедурный язык, так
что необходимые применения могут быть запрограммированы.
Эти процедурные языки подобно нормальным языкам стандарт¬
ного программирования могут использоваться при составлении
программ для принятия решений и автоматической обработки
данных. В отличие от обычных языков программирования про¬
цедурные языки имеют команды, которые позволяют отыскивать
или запоминать данные в БД. Многие мощные пакеты, например
dBase III и R : Base 5000, имеют генераторы программ, так что
даже начинающий может составлять программы посредством
выбора в «меню» и заполнения пустых мест в таблицах.
Мощные СУБД рассчитаны на большее количество данных,
людей и процедур, чем в случае файловых или интегральных
Системы управления базами данных 179
программ. Мощные базы данных используются для обслужива¬
ния таких лабораторий, в которых число сотрудников достигает
50 человек, или небольших фирм. Прежде чем создавать первую
базу данных, потребуется больше внимания уделить планирова¬
нию, а для этого необходимы и более мощные средства ведения
БД. Для решения задачи управления большими БД логически
подразделить ее на более простые задачи (модули) проще,
чем решать всю целиком. Мощные программы обеспечивают
этот подход с помощью реляционного построения БД.
Реляционные СУБД имеют выраженные преимущества перед
менее мощными файловыми системами. Вместо одной базы дан¬
ных с фиксированным числом полей, хранимой в одном файле,
реляционная СУБД предоставляет возможность иметь много
баз данных и файлов, связанных отношениями (связями) меж¬
ду полем в одной БД с одним или большим числом полей в дру¬
гих БД. Если в реляционную базу требуется добавить новые
поля данных, просто создается другая база данных и устанав¬
ливается связь между новой и уже существующими БД. Добав¬
ление же нового поля в случае файловой системы требует
извлечения данных, изменения структуры базы данных и пере^
загрузки старых данных в новую БД.
Проектирование базы данных
Проектирование полезной и мощной базы данных требует
вначале построения модели данных для рассматриваемых при¬
ложений. Поскольку в этой главе мы уже создавали три базы
данных, многие механизмы управления БД нам уже известны,
Теперь более детально рассмотрим проектирование и планиро¬
вание управления БД.
Составление модели данных. Физические модели создаются
с целью проверки теории или проекта до начала разработки
реального объекта. Модель базы данных будет рассматриваться
в том же ключе. Работающая «на бумаге» модель даст нам
эскизное представление о реальной мощной базе данных.
Воспользуемся для разработки модели следующим приме¬
ром. Допустим, что лаборатория проверки продукции располага¬
ет испытательными станциями и лаборантами, а нуждающаяся
в проверке продукция поступает от различных служб компании.
Почти все возможные вопросы о деятельности лаборатории
будут касаться этих людей и продуктов. Соответствующие ин¬
формационные таблицы создать легко. Рис. 7.21 показывает
простую модель данных для этой лаборатории.
Даже располагая такой простой моделью данных о работе
лаборатории, можно ответить на множество вопросов типа при¬
веденных ниже.
180 Глава 7
Сколько времени требуется для полного тестирования
изделия?
Какое время в среднем затрачено на тестирование
изделий в марте 1984 г.?
Кто из лаборантов выполнил наибольшее число ис¬
пытаний?
Кто из лаборантов был самым медлительным в лабо¬
ратории?
Когда в последний раз выполнялось профилактичес¬
кое обслуживание оборудования?
Какой отдел представляет на испытания наибольшее
число образцов?
Employee Information
First Name
Last Name Work in the Lab
Employee No.
Joe
Johnson 12/4/82
5
Pete
Peterson 11/18/81
3
Heidi
Hill 3/29/83
23
Test Station Identification
Test Station No.
Name Last Maintenance
1
Strength
5/2/84
2
Buoyancy
4/6/84
3
Resistance
3/5/84
4
Strength
5/3/84
Test Data
Test Employee Widget
Station No.
Log
Department
•No.
Type
Start
End
2
803
R&D
5
Red
2/4/84
3/4/84
3
804
Manufact
23
Blue
3/2/84
3/28/84
1
805
R&D
23
Green 3/4/84
4/4/84
4
806
Manufact
3
Red
2/4/84
3/4/84
РИС. 7,21. Данные,
организованные
в три
таблицы.
Первая таблица содер-
жит информацию о каждом из работников; в нее легко можно до¬
бавить большее число полей (столбцов) данных, таких, как домаш¬
ний адрес, номер телефона. Вторая таблица содержит данные
о каждой испытательной станции. Сведения о работнике и испы¬
тательной станции меняются нечаста, Последняя таблица содержит
массив данных проверок. В него, в частности, входят идентифика¬
ционный номер работника и номер станции. С помощью этой связи
данные из других таблиц можно соотнести с данными проверки
изделий.
Системы управления базами данных 181
Чему равно стандартное отклонение (в %) результа¬
тов, полученных работником № 5 на станции № 3?
Заметим, что все компоненты модели представлены как стро¬
ки и столбцы таблицы. Во всех строках одинаковое число по¬
зиций— по одной на каждый столбец. В каждом столбце каж¬
дая позиция, образуемая пересечением со строкой, содержит
данные одного и того же типа. Порядок же расположения
столбцов или строк сам по себе не имеет значения.
По терминологии СУБД каждая строка в этом примере на¬
зывается записью, или кортежем, каждый столбец — полем, или
атрибутом, а вся таблица в целом — файлом, или отношением.
Этапы проектирования базы данных. Проектируя БД, необ¬
ходимо выполнить три основных этапа: составить список объек¬
тов или людей, имеющих отношение к данной области деятель¬
ности; определить, что важно и что не важно для будущей БД;
тем или иным образом выразить отношения (взаимосвязи) меж¬
ду объектами или людьми.
Перечень объектов и сотрудников для нашего примера уже
составлен. Имеются три таблицы с информацией об объектах
и персонале; условно их можно обозначить как «лаборант»,
«проверочные станции» и «продукция».
Чтобы решить, что полезно или важно для БД, нужно хоро¬
шо обдумать, на какие вопросы придется отвечать с помощью
проектируемой базы данных. Если какие-либо сведения вряд ли
понадобятся, их не следует включать в БД; если же впоследст¬
вии соответствующая дополнительная информация потребуется,
ее надо добавить к БД.
Представляя взаимосвязи между объектами или сотрудника¬
ми, следует определить их как связи типа «один — один»,
«один — много» или «много — много». Отношение «лаборанты —
проверочные станции» — это отношение типа «один — много»,
так как один лаборант может работать на нескольких станци¬
ях. Между продукцией и станциями контроля существует взаи¬
мосвязь типа «много — много», так как множество изделий
можно проверить на многих станциях. Диаграмма этих отноше¬
ний показана на рис. 7.22. Как и в других базах данных, следует
подобрать имена, обозначающие каждое поле, и указать тип
соответствующего значения (целый, текстовый или действитель¬
ный). Имена полей и типы данных для нашего примера показа¬
ны в табл. 7.1. С помощью этой проектной информации можно
создать базу данных для рассматриваемого примера, используя
одну из распространенных мощных СУБД. Даже если при
проектировании допущена ошибка, данные или соотношения
между ними могут быть легко добавлены или удалены из БД.
Реализация проекта с использованием R: Base 5000. R: Ba¬
se 5000 имеет замечательное средство создания БД, именуемое
182 Глава 7
РИС. 7.22. Диаграмма отношений между элементами базы данных.
«application express». Как только проектная информация готова,
реализовать проект легко. В режиме application на экране
появляется таблица с пустыми полями, в которые нужно ввести
имена полей и атрибуты. Программа «проводит» пользователя
через этапы создания БД, дозапрашивая у него необходимую
информацию.
Определение структуры базы данных. Загрузите R : Base
и выберите из общего «меню» «application express». Когда по¬
явится основное «меню» этого режима, выберите позицию 1,
которая означает определение новой базы данных. В ответ на
запрос об имени БД введите TESTLAB. На экране появится
таблица, служащая для определения БД. Введите для названия
таблицы имя Roster, а для первого столбца — имя EmpID. Ког¬
да вы нажмете клавишу Enter, система представит на выбор
шесть типов данных: Text, Integer, Real, Dollar, Date и Time.
Выберите Text для типа данных текущего столбца. Можно было
бы выбрать и Integer, но, поскольку с этим полем не будут вы¬
полняться никакие вычисления, целесообразнее предпочесть
клавишу Text. Текст можно записать в несколько байтов памя¬
ти, и пользователю будет обеспечена большая гибкость при по¬
иске «по образцу»: для поиска заданных текстовых строк можно
использовать специальный знак, обозначающий произвольный
текст. (Этот знак считается «совпадающим» с любыми другими
символами.) Звездочка [*] обычно служит в качестве знака
для одного и более символов, а [?] —только для одного симво¬
ла. Например, если вы желаете найти в базе данных все имена,
начинающиеся с буквы G, просто дайте запрос на поиск имени
G*. Эта команда позволит найти тех, чьи фамилии начинаются
Системы управления базами данных 183
Таблица 7.1. Поля и атрибуты базы данных и связанные с ними таблицы
Поле (столбец)
Тип данных
Число символов
Таблица
EmplD
Текст
5
Roster
La st Name
—»—
15
Roster
FrstName
—»—
15
Roster
HireDate
Дата
Roster
StatlD
Текст
5
TStation
StatType
—»—
15
TStation
LastMain
Дата
TStation
Product
Текст
15
ProdLog
Empld
—»—
5
ProdLog
StrtDate
Дата
ProdLog
EndDate
—»—
ProdLog
Submiter
Текст
15
ProdLog
Result
Действительный
ProdLog
StatNum
—»—
ProdLog
LogNum
Текст
5
ProdLog
с данной буквы. Теперь можно ввести остальные данные в таб¬
лицу, которую мы назвали Roster. После того как будет введено
последнее значение, нажмите клавишу Esc.
Продолжим процесс с еще двумя таблицами TStation и
ProdLog. Когда вводится имя столбца, которое уже определено
в предыдущей таблице, система автоматически подставляет
соответствующие тип данных и длину поля. Если допущены ка¬
кие-то ошибки, можно использовать клавишу F2 для удаления
и клавишу F1 для вставки столбца. Когда вы закончите описа¬
ние таблиц, вернитесь к основному «меню» «application express».
Разработка «меню» системы. Система также позволяет поль¬
зователю вводить собственные «меню», чтобы человек, не
интересующийся механизмом работы программы, мог вводить
данные, осуществлять их поиск и распечатывать справки. По
окончании сеанса работы с «application express» СУБД создает
дополнительную программу на процедурном языке R: Base
5000. Эту программу затем можно применить в том же виде или,
если есть необходимость, модифицировать, или приспособить к
другим задачам. Пользуясь процедурным языком, можно соз¬
дать очень сложные системы.
Система, созданная с помощью «application express», состоит
из «меню» основного и низших уровней — всего до трех. «Меню»
могут быть горизонтальными и вертикальными. Вертикальное
расположение удобнее для «меню» с девятью и меньшим числом
позиций. Рис. 7.23 демонстрирует «меню», разработанное для
этой системы. Каждая позиция позволяет перейти к «меню»
следующего уровня или выполняет определенную команду
R:Base. R:Base может выполнить шесть основных функций:
184 Глава 7
загрузку, редактирование, удаление, просмотр, выбор и распе¬
чатку данных.
При загрузке данных «application express» «ведет» пользо¬
вателя, предлагая вводить данные подряд, сверху вниз. При
более сложном формате записей можно использовать команды
R:Base, предназначенные для ввода и редактирования данных.
Команда Edit (редактирование) позволяет корректировать
существующие данные в БД} используя заданный командами
RrBase формат или вертикальный формат, применявшийся для
ввода данных.
Команда Delete (удалить) позволяет пользователю исклю¬
чать отобранные записи из базы данных.
Команда Browse (просмотр) представляет на экране данные,
сгруппированные в столбцы. Если имеется большее число столб¬
цов данных, чем может поместиться на экране, пользователь
может сдвигать изображение и просматривать нужные столбцы.
Команда Browse позволяет редактировать показываемые дан¬
ные и сортировать их (до трех столбцов).
Команда Select аналогична команде Browse, но теперь поль¬
зователь может выбрать для просмотра один и более столбцов
данных, удовлетворяющих заданным критериям. Высвеченные
Главное „меню
Product Testing Lab
(1) UPDATE Records
(2) ADD Records
(3) REMOVE Old Records
(4) BROWSE through Data Base
(5) PRINT Reports
(6) ADD New Product Data
Модификация
Update Data Base
(1) Roster by Employee Number
(2) Roster by Employee Name
(3) Test Station Maintenance
(4) Product Test Data by Log No.
Дополнение
Add New Records
(1) New Employee
(2) New Test Station
РИС. 7.23. «Меню», разработанное в
изделий.
Удаление
Remove Old Data
(1) Old Employee
(2) Old Test Station
(3) Old Test Data by Date
(4) Old Test Data by Station
Просмотр
Review Data
(1) Employee Data
(2) Test Station Data
(3) Product Test Data
Вывод отчетов
Print/Display Reports
(1) Employee Data
(2) Test Station Data
(3) Product Tests by Product
(4) Product Tests by Station
(5) Product Tests by Operator
(6) Product Tests by Submitter
примере БД для лаборатории проверки
Системы управления базами данных 185
по команде Select данные нельзя ни редактировать, ни переме¬
шать с целью просмотра не поместившихся на экране столбцов.
Команда Print (печать) позволяет выводить данные на печа¬
тающее устройство или экран в ранее заданном формате.
Если необходимы справки специального вида, можно вос¬
пользоваться командой Report R:Base.
Вернемся к созданию нашего «меню». Выберите позицию 3,
Doline a New Application из основного «меню» «application
express». После этого система показывает существующие базы
данных и предлагает пользователю выбрать одну из них. Выбе¬
рите TESTLAB и дайте создаваемой нами системе имя THS-
ТАРР. Выбрав вертикальный тип расположения позиций,
введите заголовок и позиции нашего основного «меню», как
показано на рис. 7.23. Укажите, что выход из него будет произ¬
водиться нажатием клавиши Esc. Затем задайте поясняющую
информацию, которая будет выводиться на экран, когда пользо¬
ватель нажмет клавишу F10.
Теперь можно определить функции каждой позиции основного
«меню». Каждая из них, за исключением позиции 6, выводит
пользователя к «меню» следующего уровня. Выберите «меню»,
вызываемое первой позицией, и введите в это «меню» (UPDATE
Records) соответствующие записи. Последовательно выбирайте
остальные позиции и вводите для соответствующих «меню»
требуемые данные. Для шестой позиции укажите не «меню»
следующего уровня, а команду загрузки. Эта команда загружа¬
ет данные о проверяемых изделиях в таблицу, которую мы уже
назвали ProdLog. Данная таблица и позиция «меню» в дальней¬
шем используются наиболее широко, поэтому обращение к таб¬
лице помещается в основное «меню». Далее будут показаны
перечень форматов ввода данных для этой таблицы и ключевое
слово New. Выберите New, поскольку нам нужно определить
новый формат ввода. В ответ на запрос системы об имени, при¬
писываемом формату ввода, задайте ProdLog. Теперь на экране
высвечиваются названия столбцов, так что пользователь может
выбрать, какого типа данные следует вводить. Пользователь
может выбрать ввод только в некоторые или во все столбцы.
В этом примере данные вводятся во все столбцы. Далее разме¬
стите на экране «подсказки», поясняющие пользователю, где
вводить данные для каждого столбца; на этом проектирование
формата экранного ввода будет закончено. Когда при работе
с БД пользователь выберет в «меню» загрузку, на экран будет
выведена эта форма (бланк) и пользователь сможет вводить
данные о проверяемых изделиях.
Мы определили действия, вызываемые обращением к позици¬
ям основного «меню». Теперь определим действия, выполняемые
с помощью «меню» нижнего уровня. Это делается таким же
13 Г. Учи
186 Глава 7
образом, как и в случае позиции 6 основного «меню». Определим
теперь форматы для редактирования, просмотра и выбора дан¬
ных в соответствии с каждым «меню». Продолжим ввод для
оставшихся позиций.
После того как все определения завершены, система записы¬
вает на диск соответствующие коды на процедурном языке
R:Base 5000 в двоичном формате и формате ASCII. Версию
ASCII можно модифицировать с помощью редактора текстов и
скомпилировать, БД следует приспособить к определенным тре¬
бованиям заказчика. Выполняйте такие коррекции «вручную»
весьма осторожно, по крайней мере если используете режим
«application express» для модификаций: все коррекции, сделан¬
ные «вручную», пропадут, если «application express» применен
при работе с БД в старом режиме.
Для работы с БД выйдите из «application express», выберите
R:Base в основном «меню» и позицию 1 — командный режим
R : Base. Светящееся приглашение R> указывает, что R : Base
готова принимать команды. Наберите RUN TESTAPP IN
TESTLAB.АРХ и нажмите клавишу Enter. TESTLAB.АРХ — это
имя файла, содержащего двоичные коды, обеспечивающие рабо¬
ту с нашей БД. На экране появится основное «меню» системы.
Выберите из него позицию 2 и введите соответствующие данные
в каждую таблицу. Попробуйте посмотреть, какие действия вы¬
зываются обращением к другим позициям «меню».
Этот пример можно было бы реализовать с помощью других
реляционных СУБД, таких, как dBase III или PC-File Relatio¬
nal. Способ реализации при использовании других программ был
бы иным, но принципиальная сторона (наличие таблиц со свя¬
занными данными) оставалась той же.
Программы, упоминаемые в этой главе
PC-File II (freeware, $25), PC-File III (freeware, $49) and PC-File Relational
($149): ButtonWare, Inc. P.O. Box 5786, Bellevue, WA 98006. (206) 746-4296
or the 24-h order line 1-800-J BUTTON.
Reflex ($99), Borland International, 4585 Scotts Valley Drive, Scotts Valley,
CA 95066. (408) 438-8696.
Lotus 1-2-3 ($495), Lotus Development Corp, 55 Cambridge Pkwy., Cambridge,
MA 02142. (617) 577-8500.
1-2-3 Report Writer ($150), Lotus Development Corp, 55 Cambridge Pkwy.,
Cambridge, MA 02142. (617) 577-8500.
dBase III ($695), Ashton-Tate, 10150 W. Jefferson Blvd., Culver City, CA 90230.
(213) 204-5570.
PC/Focus ($ 1595), Information Builders, 1250 Broadway, New York, NY 1000L
(212) 736-4433.
Paradox ($695), Ansa Software, 1301 Shoreway Rd., Suite 221, Belmont,
CA 94002. (415) 595-4469.
R: Base 5000 ($695), Microrim, Inc., 3380 146th Place, S. E., Bellevue, WA
98007. (206) 885-2000.
Глава 8
УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТАМИ И ПРОГРАММЫ
СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Главный смысл деятельности многих людей состоит в
том, чтобы добиться выполнения планов в требуемый срок, не
превысив при этом запланированные расходы. Планы бывают
различных масштабов: от простых планов короткой деловой
поездки до больших проектов, подобных запуску космического
челнока «Шаттл». Независимо от того, насколько проект мал
или велик, для успешного завершения требуется хорошее управ¬
ление. Программное обеспечение ПК может оказаться полез¬
ным средством решения многих задач управления проектами.
Управление проектами и компьютеры
Управление проектами (разработками)—дело не новое. Даже
наиболее сложные задачи управления можно решать, пользуясь
карандашом и бумагой. Ключевым фактором роста производи¬
тельности при использовании программ управления проектами,
как и в случае электронных таблиц и редакторов текстов, явля¬
ется устранение механической работы. При наличии ПК черте¬
жи и диаграммы можно скомпоновать и напечатать в считанные
минуты, тогда как обычно эта работа занимает часы или дни.
Сотни задач или видов деятельности можно координировать и,
как следствие, тщательно контролировать выполнение плана и
расходование ресурсов, с тем чтобы и сроки выполнения работ и
затраты соответствовали проектным. Но эти программы явля¬
ются лишь инструментом, подобно молотку, которым забивают
гвозди. Наличие хорошего молотка еще не означает, что гвозди
будут забиты прямо, вы должны еще и уметь пользоваться инст¬
рументами.
Основные подходы, применяемые программами управления
проектами, — это метод критического пути (МКП) и метод оце¬
нивания приоритетов и наблюдения за результатами (метод
ПЕРТ). Оба варианта успешно практикуются с 50-х годов. Ру¬
ководители фирмы Du Pont пользовались МКП в 50-с годы при
планировании и строительстве многих химических предприятий;
метод ПЕРТ был впервые использован в связи с разработкой
подводной лодки «Поларис». Кроме того, большинство программ
13*
187
188 Глава 8
управления проектами включает возможность построения схем
Ганта и другие средства визуализации. Пример схемы Ганта
показан на рис. 8.1.
Оба метода (МКП и ПЕРТ) основаны на так называемом
сетевом планировании. Сеть — это диаграмма, показывающая
соотношение между отдельными задачами и работами, которые
необходимо выполнить, чтобы завершить проект. Чтобы прове¬
сти какую-то работу или решить определенную задачу, необхо¬
димы время и ресурсы. Если работа выполнена, она называется
событием. Приведенная на стр. 189 схема показывает работы и
события для небольшого проекта — сооружения ограды. Неко¬
торые из необходимых работ могут быть выполнены только
после завершения других работ. Так, например, при сооружении
ограды ворота можно навесить только после того, как поставле¬
на ограда, щиты ограждения нельзя прибить к каркасу, пока
каркас не установлен; каркас нельзя собрать, пока не вкопаны
столбы, а последнее нельзя сделать, пока не выкопаны ямы.
Такие задачи последовательно представлены на сетевой диаг¬
рамме.
Ряд работ можно проводить параллельно; так, например,
пока навешивают ворота, можно покрыть ограду первым слоем
краски. Такие операции показаны в одном ряду с другими неза¬
висимыми задачами, но сгруппированы с зависимыми задачами.
Рис. 8.2 показывает сеть для простого проекта. Квадратики с
Дни
О
к
4
Столбы
| Ямы
4-Заказ
Установка
4
Получение
Каркас
Покраска
Сборка
Джим
Установка
Ямы
[Установка
Каркас
|Покраска
Сборка
^—Ворота.
РИС. 8.1. Схема Ганта для проекта сооружения ограды; составлена при по¬
мощи Gantt Lab. Manager (Gantt Systems).
5
cL
о
x
о
о
X
00
с:
х
О-
X
к
X
н
2
ю
с
о
3
ь
о
\о
X
Он
CD
X
X
\о
о
о
х
Е-
о
\о
х
О.
<ъ>
х
н
3
\о
о
О
оз
Е-
О
Ю
03
О
о
X
Е-*
3
ю
о
г ?
X
Е-
О
ю
X
о
X
CD
<D
н
X
X
о
X
X
X
о
н
X
X
X
3
X
3
«=5
X
X
X
X
Он
X
Он
о
со
си
ь
X
Е-
X
X
X
л
X
о
X
о
X
X
Е-»
X
X
X
X
X
со
X
X
н
Чг*
3
Оч
X
X
X
X
Он
о
Он
CD
н
с
ф
н
X
X
S <м
190 Глава 8
РИС. 8.2. Сетевой график для плана сооружения ограды. Работы показаны
в виде квадратиков, соединенных линиями.
номерами — это события, линии между ними — работы. Если
известно, сколько примерно времени и ресурсов требуется на
проведение каждой работы, можно предсказать, сколько всего
времени и ресурсов необходимо для выполнения проекта в це¬
лом. Каждая операция имеет конечную продолжительность, так
что время завершения всего проекта можно определить, склады¬
вая продолжительность выполнения отдельных задач.
Проект, показанный на рис. 8.2, имеет две возможные после¬
довательности событий: а—b—с—е или а—b—d—е; они требу¬
ют для выполнения определенного времени. Критический путь —
последовательность, на выполнение которой затрачивается наи¬
большее время. Если проект должен быть завершен за строго
отведенное время, задачи и работы на критическом пути долж¬
ны оставаться в пределах регламента.
Продолжительность выполнения плана можно сократить
привлечением дополнительных ресурсов к решению задач кри¬
тического пути. Однако, если выполнение работ на критическом
пути значительно сокращено во времени, другой путь может
неявно оказаться критическим.
Обзор временных затрат на выполнение отдельных фаз пла¬
на дает схема Ганта, которую можно построить так, как пока¬
зано на рис. 8.1. Схема показывает, какие работы следует вы¬
полнять и в какое время.
Программные средства управления проектами
Программное обеспечение управления проектами обычно
позволяет пользователю анализировать план при помощи одного
или нескольких методов сетевого анализа. В качестве входной
информации в этих программах следует указать вид работ и
продолжительность их выполнения. После этого программа по¬
казывает критический путь; можно также построить сетевой
график и схему Ганта. Выбирая программные средства управ¬
ления проектами, необходимо обратить внимание на следующие
характеристики:
Управление проектами и программы статистического анализа 191
Легкость в обращении. (Насколько легко редактиро¬
вать выполнение операций? Все ли команды имеют
одинаковую структуру? Сколько времени потребуется
на освоение программы?)
Логические связи фрагментов данных. (Можно ли из¬
менить дату или время начала выполнения плана и
прочие сроки, не прибегая к ручной корректировке?)
Графики и рисунки. (Можно ли строить высококачест¬
венные графики на двухкоординатном графопострои¬
теле?)
Ресурсы и затраты. (Насколько важно распределение
ресурсов для выполнения плана? Насколько сущест¬
венны цены?)
Показать, как ПК может быть использован для извлечения
из данных нужной информации, — одна из центральных задач
этой книги. Как говорилось выше, для этого недостаточно про¬
сто «войти» в соответствующую программу и дать команду на
анализ. ПК — вычислительное средство, а не универсальный
«ответчик». ПК можно предоставить данные для обработки, но
только пользователь может интерпретировать результаты.
Программное обеспечение статистического анализа дает
пользователю вычислительные средства, способные превратить
малозначащие сами по себе ряды цифр, заполняющие целые
диски, в информацию, помогающую принимать решения. Это
программное обеспечение позволяет пользователю обобщать и
интерпретировать «сырые» данные, выявлять тенденцию, прово¬
дить корреляцию, выполнять регрессионный анализ. Однако
чтобы применить эти мощные вычислительные средства, мало
просто вставить в дисковод диск и набрать («приступить к об¬
работке»). Как и все новые приборы и инструменты, программы
статистического анализа необходимо тестировать на уже «обка¬
танных» наборах данных, чтобы убедиться в правильности ра¬
боты программы и правильности интерпретаций ее результатов.
Другими словами, даже самые мощные вычислительные средст¬
ва не дают облегченных решений и чрезвычайно важным оказы¬
вается «интеллектуальное обеспечение». Не жалейте времени,
постарайтесь понять, как работает программа и что означают
ее результаты!
Для интерпретации данных необходимы средства четырех
видов:
1. Способные выполнять вычисления, манипулировать с дан¬
ными, преобразовывать их, коррелировать их с другими величи¬
нами и выполнять регрессионный анализ. Программы, которые
могут делать это, относятся к классу электронных таблиц.
2. Способные хранить данные и проводить поиск. Данные
должны быть записаны логическим образом, что облегчает
192 Глава 8
пользователю проведение анализа. Записанные «прошлые» дан¬
ные могут указать на тенденции. Необходимо также хранить
градуировочные данные и уметь их находить. Электронные таб¬
лицы и СУБД предоставляют эти возможности.
3. Способные строить графики и отображать данные. Графи¬
ки позволяют легко увидеть тенденции изменения данных. Со¬
ответствующие возможности дают электронные таблицы, графи¬
ческие программы и некоторые СУБД.
4. Способные работать с данными наблюдений, осложненных
статистическим «шумом». Это (по соответствующим формулам)
могут выполнить статистические программы и электронные таб¬
лицы.
Электронные таблицы попадают во все четыре категории.
Разнообразие возможностей таких программ обусловило их
чрезвычайную распространенность. Электронные таблицы пре¬
восходно подходят в тех случаях, когда необходимо из необра¬
ботанных данных извлечь осмысленную информацию. Некото¬
рые обозреватели называют их системами программной под¬
держки принятия решения, так как они помогают пользователю
проводить эту работу. Многие особенности, характерные для
автономных статистических программ, теперь имеют электрон¬
ные таблицы и СУБД. Так, например, Lotus 1-2-3 (версия 2)
включает регрессионный анализ. Другие новые программы, по¬
добные Reflex, Javelin и Paradox, дают сходные вычислительные
и графические возможности, но используют для хранения дан¬
ных БД, а не электронную таблицу. Электронные таблицы поз¬
воляют выполнять статистические расчеты. Большинство этих
программ реализует наиболее простые вычисления — расчет
среднего, стандартного отклонения, дисперсии, минимумов и
максимумов с помощью встроенных функций. Эти программы
представляют пользователю вычислительные средства, помогаю¬
щие в принятии решения относительно изучаемых данных. По¬
этому, хотя собственно статистические программы и являются
быстродействующими, другими программами, которые могут
решать те же задачи, не следует пренебрегать.
STATA и Statgraphics — автономные статистические програм¬
мы. Обе задумывались как универсальные статистические про¬
граммы, предназначенные для IBM PC и совместимых ПК. Обе
программы могут вычислять средние, стандартные отклонения и
коэффициенты корреляции, могут выполнять одно- или много¬
мерную регрессию. Они позволяют представлять данные графи¬
чески в разнообразных форматах. Различие между ними заклю¬
чается в способе общения с пользователем. STATA управляется
специальными командами, Statgraphics — посредством «меню».
Последняя версия STATA имеет дополнительный блок «меню»,
который вызывается нажатием клавиши FI0. При этом пользо¬
Управление проектами и программы статистического анализа 193
вателю показывается весь перечень возможных команд. STATA
дает несколько меньшее число заранее запрограммированных
функций, но пользователь может сам задать любую функцию,
необходимую для статистического анализа. Statgraphics имеет
большее число заранее подготовленных процедур; такшм обра¬
зом, чтобы начать успешно работать, пользователю не нужно
много знать о статистике. Конечно, чтобы обучиться работать с
программой и быть полностью уверенным в полученных резуль¬
татах, потребуется определенное время.
STATA. Программа STATA отображает данные сведенными
в столбцы, как в электронной таблице. Команды STATA дают
возможность пользователю вводить данные в столбцы с клавиа¬
туры или из файлов ASCII («импортировать»). Кроме того, эти
команды позволяют манипулировать данными — сортировать,
редактировать, маркировать и объединять. Команды расчетов
дают разнообразные возможности. По команде SUMMARIZE
рассчитываются средние, стандартные отклонения, дисперсия,
минимумы, максимумы, асимметричность, эксцесс и квантили
распределений. Команда CORRELATE служит для вычисления
корреляционной матрицы, команда TABULATE дает сводки о
частотах и процентных долях. По команде REGRESS рассчиты¬
ваются коэффициенты множественной линейной регрессии,
стандартные отклонения, /-критерий, таблицы дисперсионного
анализа (ANOVA) и Акритерий. Можно также выполнить
полиномиальную регрессию.
STATA может строить графики, помечая точки текстовы¬
ми символами — вертикальными линиями, штрихами или звез¬
дочками. Дополнительный модуль STATA позволяет получать
черно-белые рисунки с высоким разрешением — столбцовые и
круговые диаграммы, просто графики с нанесенными точками.
В последнем случае изображаются и линии регрессии. Матрица
графиков — наиболее, по-видимому, полезное в этой программе
графическое средство, позволяет рассматривать до 8 перемен¬
ных. При этом экран делится на несколько отдельных окон
(макси.чум 64), в каждом из которых вычерчивается корреля¬
ционный график для одной из возможных попарных комбинаций
восьми переменных. Таким образом, пользователь может сразу
же увидеть на экране, какие переменные коррелированье а ка¬
кие полностью независимы.
STSC Statgraphics. Автономная статистическая программа
Statgraphics предназначена для тех, кто работает с языком
APL, которым пользуется большинство статистиков. Хотя Stat¬
graphics работает гораздо медленнее, чем STATA (это интерпре¬
тируемая APL-программа), число статистических и численных
методов, доступных с помощью «меню», весьма внушительно.
Гауссова 32-точечная численная квадратура и линейное экспо¬
194 Глава 8
ненциальное сглаживание по Хольту — лишь два примера из
150 позиций «меню».
Программа также предусматривает много типов графиков,
включая двух- и трехмерные простые графики изображения по¬
верхностей, карты изолиний, двух- и трехмерные гистограммы,
круговые диаграммы. Данные могут быть введены посредством
«импортирования» из файлов в форматах ASCII, DIF (Data
Interchange Format) и из файлов Lotus 1-2-3.
Программы, упоминаемые в этой главе
Gantt Lab Manager ($395), Gantt Systems, Inc., 495 Main Street, Metuchen,
NJ 08840. (201) 494-7452.
STATA ($395, $195 graphics add-on module), Computing Resource Center,
10801 National Blvd., Los Angeles, CA 90064. (213) 470-4341.
Statgraphics ($695), STSC Inc., 2115 E, Jefferson St., Rockville, MD 20852.
(301) 984-5000.
Раздел III
СТЫКОВКА И СВЯЗЬ С ВНЕШНИМИ
УСТРОЙСТВАМИ
Знание бывает двух сортов. Либо мы
сами располагаем необходимыми сведе¬
ниями, либо знаем, где найти эти све¬
дения.
Самюэль Джонсон
Два важнейших требования, которым должна отве¬
чать информация, — это достоверность и своевременность. Ка¬
чественная информация отвечает этим двум требованиям, нека¬
чественная — одному или ни одному из них. Все ученые доста¬
точно хорошо знают об этом. Программные средства, рассмот¬
ренные нами выше, помогают получать правильные результаты.
Программное и аппаратное обеспечение, обсуждающееся в этой
части, помогает вам обеспечить получение информации теми, ко¬
му она нужна, и в нужное время.
Компьютеры могут посылать сообщения тысячам людей в
различные уголки земного шара. Если своевременность инфор¬
мации имеет чрезвычайно большое значение, то быстрое, хоро¬
шо организованное и хорошо представленное сообщение бесцен¬
но. Сообщение, передаваемое по электронным линиям связи,
достигает места назначения немедленно и демонстрирует, что
вы используете последние достижения технологической револю¬
ции.
Цель этого раздела — рассмотреть, как ПК может обмени¬
ваться данными с другими компьютерами и устройствами. Си¬
стема передачи данных ПК — это магистраль с двусторонним
движением. Входные данные поступают от измеряющих физиче¬
ские параметры датчиков, управляемых встроенными в прибор
компьютерами, из компьютеризованных баз данных или через
прямую связь с другими учеными посредством сетей или кана¬
лов связи компьютер — компьютер. Результатами анализа явля¬
ются выходные данные: отчеты, схемы, графики и таблицы, по¬
строенные по собранным данным. В случае управления экспе¬
риментом управляющие сигналы могут зависеть от результатов
обработки накопленных данных. В этой части книги обсуждает¬
ся вопрос о том, как ПК решает соответствующие задачи
коммуникации.
195
196 Глава 9
Глава 9
ИНТЕРФЕЙСЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Получение данных от внешних источников или пере¬
дача их требуют наличия определенных устройств интерфейсов,
связывающих компьютер с окружающим миром. В большинстве
случаев не нужно знать, как эти интерфейсы работают; их мож¬
но использовать как «черные ящики», выполняющие определен¬
ные функции. Обычно интерфейс — это печатная плата, которая
вставляется непосредственно в расширительное гнездо ПК, или
наружный блок, который подсоединяется через RS-232C или
другую линию коммуникации. Для организации работы его
просто вставляют или соединяют с компьютером и запускают
надлежащее программное обеспечение. Довольно трудно быва¬
ет разыскать интерфейс, отвечающий конкретной цели, а затем
разобраться в правильности его работы.
Интерфейсы, предназначенные для передачи данных между
компьютерами, относительно однотипны, поскольку оба компью¬
тера должны применять один и тот же интерфейс и один к тот
же способ передачи. Наиболее распространенным интерфейсом
межкомпьютерной связи является RS-232C. Используя его и
модем, пользователь может установить связь с другим компью¬
тером, находящимся в соседней комнате или на другом конце
света. Поскольку большинство лабораторных приборов имеет
встроенные компьютеры, пользователь может связаться с ни¬
ми— если возможность связи прибором предусмотрена. В этой
главе описаны наиболее общие методы стыковки компьютера с
компьютером, включая стыковку с прибором и связь компьюте¬
ров через сеть.
Асинхронная и синхронная передача данных
Термины «асинхронная и синхронная» используются для того,
чтобы описать, как происходят во времени передача сигналов
и прием передаваемых данных. Они описывают методы, посред¬
ством которых передающий и принимающий компьютеры изв¬
лекают значимые биты информации из непрерывного потока по¬
сылаемых или получаемых данных.
Если информация передается асинхронным методом, переда¬
ющий компьютер вводит в поток данных специальные символы,
называемые стартовым и стоповым битами, которые указывают,
где данные начинаются и где кончаются. Эти специальные биты
служат ограничителями битов данных. Стартовый бит — это
всегда двоичный нуль (он опознается по изменению фонового
напряжения на линии связи, представляющего двоичную едини¬
Интерфейсы передачи данных 197
цу). После стартового бита следуют биты данных, т. е. комби¬
нация двоичных нулей и единиц, представляющая отдельный
символ. Стоповые биты — это двоичные единицы, которые
поступают до тех пор, пока снова не появится нуль. Этот молод
позволяет посылать данные в любое время; не существует ника¬
ких проблем и в быстрых или медленных телефонных соедино пн¬
ях. Протокол — формализованная совокупность соглашений, при¬
меняемая для установления и поддержания контакта между
двумя обменивающимися устройствами. Наиболее распростра¬
ненным асинхронным протоколом аппаратного уровня является
RS-232C. Распространенные протоколы передачи файлов —
XMODEM и Kermit. Они предусматривают контроль ошибок для
обеспечения правильной передачи.
Синхронная передача — метод непрерывной передачи дан¬
ных, в котором блоки данных передаются без «окружения» каж¬
дого индивидуального символа стартовым и стоповым битами.
Вместо этого получающий информацию компьютер, используя
очень точный синхронизатор, выбирает, где требуется разделить
поток данных на отдельные символы. Кроме того, каждый блок
данных включает контрольную информацию, что позволяет вы¬
явить ошибки передачи данных. Этим строго синхронизирован¬
ным методом обычно пользуются только для передачи информа¬
ции между большими ЭВМ и их терминалами. Наиболее широ¬
кое распространение для ЭВМ фирмы IBM получили протоколы
BSC (Bisync), SDLC (synchronous data link control) и HDLC
(high-level data link control). Эти протоколы осуществляют
соединение, подтверждение установления связи и контроль за
ошибками, необходимые для передачи данных. В более старых
системах применяется BSC, в современных — SDLC.
Последовательная и параллельная передача
Сущность передачи информации между компьютерами заклю¬
чается просто в посылке и получении битов, нулевых и единич¬
ных. При использовании кодировки ASCII передать символ
означает передать (принять) восемь битов. Можно использовать
одну линию (электрическую цепь, по которой передаются дан¬
ные) и посылать биты последовательно, друг за другом. Если
послано (принято) 8 битов, передан один символ. В другом
методе предусмотрено 8 отдельных линий, каждая из которых
«несет» свой бит. В этом случае символ передается одновремен¬
но, в параллельном режиме. Данный метод позволяет передавать
данные в 8 раз быстрее, но требует 8 раздельных линий.
Распространение получили оба метода обмена данными.
Последовательная передача чаще всего встречается при установ¬
лении связи между удаленными компьютерами, так как для это¬
198 Глава 9
го требуются телефонные каналы, а телефоны имеют одну сиг¬
нальную линию. Параллельный метод применяется для связи
ПК с большинством печатающих устройств. Здесь требуется
8-жильный кабель; малое расстояние и повышенная скорость
печати увеличивают производительность компьютерной системы.
Передача и прием цифровых данных из компьютера в прибор
(и обратно) осуществляются посредством описанных ниже ин¬
терфейсов. Каждый из них имеет свой собственный метод пере¬
дачи данных и протокол управления передачей.
Асинхронная передача данных: RS-232C и модемы
Чтобы использовать асинхронную связь с другим компьютером,
следует оснастить оба компьютера тремя элементами: модемом,
портом или платой асинхронной передачи данных (последова¬
тельный порт или RS-232C) и программами обеспечения связи.
Модем. Модем — это устройство, которое подключает ком¬
пьютер к телефонной линии и позволяет связываться с другим,
удаленным компьютером. Слово модем составлено из двух
частей в соответствии с двумя основными функциями этого
устройства — модуляцией и демодуляцией. Модуляция — про¬
цесс превращения цифровых данных (битов), хранящихся в
компьютере, в аналоговые сигналы (частот речевого диапазона);
после преобразования данные можно передавать по телефон¬
ным линиям. Демодуляцией называют обратный процесс пре¬
вращения аналоговых сигналов в цифровые данные. Модемы
могут располагаться снаружи или встраиваться в компьютер.
В последнем случае модем подключается прямо в гнездо для
расширительных модулей; он оснащается обычным телефонным
разъемом для подсоединения к телефонной линии. В случае на¬
ружного расположения требуется наличие в компьютере порта
асинхронной связи; через него подключается модем, который в
свою очередь соединяется с телефонной линией. Модемы разли¬
чаются по скорости передачи данных и по дополнительным
возможностям (в частности, автоматический телефонный вызов
п ответ на запрос).
Порт асинхронной передачи данных. Асинхронную передачу
данных называют также последовательной передачей в стандар¬
те RS-232C. Шифр RS-232C обозначает набор правил передачи.
Эти правила установлены Институтом инженеров в области
электротехники и радиоэлектроники (IEEE — Institute of Elect¬
rical and Electronic Engineers).
Каналами связи при последовательной передаче служат мно¬
гожильные кабели (рис. 9.1). Каждый кабель содержит до 25
проводов. Обычно в качестве сигнальных или управляющих ли¬
ний используют не более 10 из них. Кабель присоединяется к
Интерфейсы передачи данных 199
разъему на печатной плате, вставленной в открытое гнездо для
расширительных модулей IBM PC. Асинхронные порты выпус¬
каются в виде отдельных плат или размещаются на плате общей
с четырьмя — пятью другими блоками (память, порт параллель¬
ной связи с печатающим устройством, порт джойстика, часы-
календарь и т. п.). Такие многофункциональные платы более
экономичны с точки зрения числа применяемых гнезд расшире¬
ния и стоимости каждой дополнительной функции.
Асинхронный метод основан на том же принципе, что и более
ранние электронные средства связи, такие, как телеграф.
По линии может передаваться сигнал с одним из двух возмож¬
ных значений напряжения, представляющих нулевой или еди¬
ничный бит. Каждый посылаемый символ кодируется как опре¬
деленная последовательность нулей и единиц. При параллельной
коммуникации одновременно передается 8 и более битов дан¬
ных. Каждый тип связи обладает своими достоинствами и недо¬
статками. Последовательная (побитовая) передача проще для
реализации и требует только одну линию для данных и одну для
заземления. Кроме того, она хорошо подходит для передачи
РИС. 9.1. Интерфейс RS-232C последовательной передачи данных для IBM PC
с разъемом и кабелем. Эта плата интерфейса вставляется в одно
из гнезд расширения на IBM PC.
200 Г1ява 9
+25 В—|
Логический I
0
+ЗВ —
-ЗВ —
Логическая
1
Бит четности
Число
Дополнение
Бит
единиц
до
четности
Нечетное
Нечетного
0
Четное
Нечетного
1
Нечетное
Четного
1
Четное
Четного
0
5,6,7 или 8 битов
данных
!
1
I
I
I
I
I
I
I
I
1
I
1
I
I
I
I
I
i
1
1
1
I
I
I
’258 Стартовый бит
Один логический 0
Столовый бит(биты)
1, 1,5 или 2
Логическая 1
м
и
РИС. 3.2. При передаче символа через последовательный интерфейс RS-232C
используются два уровня напряжения, отвечающих нулю и единице.
данных на большие расстояния по существующим телефонным
сетям.
При асинхронной связи группы битов передаются с произ¬
вольным временным интервалом между ними. Рис. 9.2 показы¬
вает типичную асинхронную передачу символов.
Рис. 9.3 иллюстрирует передачу символа G с использованием
кодировки ASCII. Данные передаются по линии путем выдачи
двух уровней напряжения, которые представляют два возмож¬
ных состояния бита. Логический 0 (SPACE, или «высокий»
уровень) представляется диапазоном напряжений от +3 до
4-оВ, а логическая I (MARK, или «низкий уровень») —диапазо¬
ном от —3 до —25В. Посылая данные, передающее устройство
сначала приводит линию в «высокое» состояние на время, соот¬
ветствующее прохождению одного бита (первый бит является
стартовым, нулевым). Вслед за тем передаются биты данных,
дополнительный контрольный бит четности и один или два сто¬
повых бита. Скорость передачи устанавливается в воспринимае¬
мых битах, или бодах. Оба устройства (передачи и приема ин¬
формации) должны использовать одинаковый протокол обмена;
в противном случае передача не будет успешной.
Передача данных посредством RS-232C. В любом сеансе
передачи данных принимают участие два компьютера, а осуще-
Интерфейсы передачи данных 20?
ствляться передача данных может одним из трех способов: в
одном направлении (симплекс), в двух направлениях со смеще¬
нием во времени (полудуплекс) или в двух направлениях одно¬
временно (дуплекс). Эти варианты должны быть заданы поль¬
зователем.
В симплексном режиме данные могут передаваться только
в одном направлении (улица с односторонним движением).
После подключения линии связи один компьютер назначается
передатчиком, а другой — приемником. Передатчик может
только посылать данные, но не может их получать, приемник,
наоборот, может получать, но не может посылать данные.
Полудуплексный режим позволяет каждому компьютеру и
посылать, и получать данные, но в каждый момент времени
передача может происходить только в одном направлении
(улица, по которой транспорт может двигаться утром только на
север, а вечером — только на юг, т. е. движение транспорта
происходит в принципе в обоих направлениях, но в каждый,
момент времени только в одном).
Дуплексный режим позволяет каждому компьютеру посы¬
лать и получать данные одновременно. (Это похоже на магист¬
раль с двусторонним движением: движение может происходить
в обоих направлениях одновременно.) В этом режиме оба ком¬
пьютера могут посылать и получать данные, но обычно один
компьютер работает на передачу, в то время как другой на
прием. Компьютер-приемник «дублирует» полученные данные,,
посылая их обратно компьютеру-передатчику для подтвержде¬
ния правильности передачи. Таким образом, передающий ком¬
пьютер фактически посылает и получает одни и те же данные^.
Заглавная буква G Двоичный код 1000111
7 битов данных с контролем по четности
Стартовый
бит 0
0
0 0
1
Линия свободна
111 Стоповый
бит
Бит четности
0 - Четное
число единиц
РИС. 9.3. Передача символа G с использованием RS-232C и кодировки ASCII
подобна посылке символа по телеграфу азбукой Морзе.
202 Глава 9
проверяет, не было ли ошибок, и снова посылает данные.
Режимы связи на обоих компьютерах должны быть одина¬
ковыми.
Число битов данных — это число битов, которое фактически
кодируют символ. Оно не включает стартового контрольного и
стопового битов. Кодировка ASCII 7-битовая; например, код
буквы R—10 100 10. Другие кодировки могут использовать 5, 6
или 8 битов.
Контроль по четности представляет собой метод регистрации
ошибок при передаче информации. Контрольный разряд явля¬
ется дополнительным и может быть установлен равным 1 (дво¬
ичной единице) или 0 (двоичному нулю), что позволяет выпол¬
нить проверку наличия ошибок. Контроль ведется путем подсче¬
та числа единиц в битах данных; контрольный бит должен
дополнять это число до четного или нечетного. Так, например,
если число битовых единиц в коде символа нечетно и задано
дополнение до нечетного, контрольный бит содержит 0 (нуль)
(рис. 9.2). Если число единиц в символе четно и установлен ре¬
жим дополнения до четного, бит четности также содержит 0
(нуль). Если четность числа единиц в коде символа и заданная
четность не согласуются (нечетное и четное или четное и нечет¬
ное), то в контрольный бит заносится 1.
Например, двоичный код буквы R содержит три единицы:
1010010. Если задано дополнение до нечетного, контрольным
разрядом является 0, если же задано дополнение до четного, то
это 1.
Стоповые биты в действительности не являются битами.
Передатчик просто поддерживает линию в «невозбужденном»
виде в течение времени, отвечающего числу этих «битов».
Скорость передачи измеряется числом битов, передаваемых в
секунду (бод). Существует соотношение между скоростью обме¬
на и максимальным расстоянием кабельной связи. Наибольшее
допустимое расстояние при скорости 9600 бод и уровне сигнала
±12 В составляет примерно 6 м. Однако при меньшей скорости
(300 бод) можно без осложнений использовать кабель длиною
150 м. Уровни напряжения и качество кабеля сказываются на
качестве связи, так что систему всегда следует проверять в ре¬
альных условиях.
Установление связи служит для передачи информации о сос¬
тоянии одного устройства другому. Оно может указывать на за¬
полнение буфера, наличие ошибок в полученных данных, состоя¬
ние модема и готовность к приему. Примерами протоколов
установления связи являются запрос/«разрешение» (ENQ/ACK)
и XON/XOFF.
Протокол ENQ/ACK используется некоторыми устройствами
последовательной связи для определения состояния «буфер
Интерфейсы передачи данных 203
заполнен» или «не готово». Когда передающее устройство посы¬
лает приемнику строку текста, она дополняется символом запро¬
са (ASCII, код 5). Передающее устройство ожидает подтверж¬
дения (ASCII, код 6) от получателя и лишь после его получе¬
ния посылает следующую строку.
Протокол XON/XOFF известен так же, как DC1/DC3. Во вре¬
мя передачи данных приемник следит за тем, чтобы в буферах
ввода было достаточно места по крайней мере еще для одной
строки данных. Если места не хватает, принимающее устройство
посылает передающему XOFF. Последнее приостанавливает
передачу до тех пор, пока получатель не пошлет ему XON, ука¬
зывая, что передачу можно возобновить.
Протоколы передачи файлов. Протоколы передачи файлов
используют протоколы аппаратного уровня для обмена целыми
файлами данных. Примерами таких протоколов, которые при¬
меняют установление связи и повтор передачи неправильно
принятых данных, служат XMODEM и Kermit.
XMODEM — это широко распространенный протокол, способ¬
ный контролировать ошибки. Информация с его помощью пере¬
дается и принимается блоками по 128 байт. После приема оче¬
редного блока осуществляется проверка на правильность пере¬
дачи. Блоки неправильно принятых данных передаются повтор¬
но до тех пор, пока не исчезнут ошибки. Передающий и прини¬
мающий компьютеры должны выполнять программу, реализую¬
щую протокол XMODEM. К счастью, именно этот протокол
используется в большинстве сетей и информационных систем;
он «встроен» и в большинство программ коммуникации для ПК,
таких как PC-TALK или QMODEM (обе эти программы распро¬
страняются свободно). Протокол XMODEM служит для переда¬
чи файлов в двоичных кодах, например, исполняемых (.EXE)
и командных (.СОМ) файлов программ и очень хорошо подхо¬
дит для передачи файлов от одного ПК к другому.
Контрольные суммы применяются для диагностирования
ошибок при передаче данных. После того как передан очеред¬
ной блок данных, посылается дополнительная величина — конт¬
рольная сумма. Она подсчитывается как сумма ASCII-кодов
в 128-байтном блоке, деленная на 255. После пересылки каж¬
дого блока принимающий компьютер вычисляет соответствую¬
щую контрольную сумму и сравнивает ее значение с поступив¬
шим от передающего компьютера. Если эти величины равны,
получатель отправляет символ подтверждения (АСК), разре¬
шающий передать следующий блок. Если же контрольные сум¬
мы не совпадают, получатель посылает символ «нет подтвержде¬
ния» (NAK), требующий повторной передачи последнего блока.
Дублирование повторяется до тех пор, пока блок не будет
передан без ошибок или пока не будет проделано 9 попыток.
204 Глава 9
Если и после этого не удается передать блок без ошибок, пере¬
дача прекращается.
Если требуется пересылать файл между компьютерами раз¬
ных типов, например от DEC-VAX к IBM PC или от PC к
IBM 370, следует обратиться к протоколу Kermit. Он использует
близкие к XMODEM принципы определения ошибок в переда¬
ваемых блоках (пакетах) данных. Протокол Kermit разработан
в Колумбийском университете для обеспечения обмена файлами
данных между различными компьютерами. Реализующие его
программы имеются для самых разнообразных компьютеров,
включая серию IBM 370 (под управлением операционной систе¬
мы VM/CMS), VAX-11 (ОС VMX, VAX или Sun), PDP-11
(UNIX), DECsystem-Ю или DECsystem-20 (TOPS-10 или
TOPS-20), PDP-11 (RT-11, RSX или RSTS), компьютеры с про¬
цессорами Intel-8080, Intel-8085 или Z-80 (CP/M-80), Intel-8088,
Intel-8086 или Intel-80286 (PC-DOS или MS-DOS) и Apple II
(Apple DOS).
Для работы протокола Kermit на обоих компьютерах долж¬
на функционировать соответствующая программа. После ее
запуска файлы можно пересылать от передающего компьютера
принимающему. Программы протокола Kermit — отличное сред¬
ство обеспечить совместное применение данных различными
компьютерами. Так как этот протокол разработан с использо¬
ванием правительственных субсидий, он является общедоступ¬
ным. Колумбийский университет готов предоставить все про¬
граммы, источники, руководства и другие материалы по Kermit
исследовательским или промышленным вычислительным цент¬
рам за небольшую плату, покрывающую расходы на носители,
печать, почтовую пересылку и подготовку материалов. Прекрас¬
ный цикл статей, описывающих этот протокол, появился в
июньском (стр. 255) и июльском (стр. 143) номерах журнала
BYTE за 1984 г.
Стыковка аппаратуры при последовательной связи. К сожа¬
лению, поскольку описание RS-232C дано неточно, разные по¬
ставщики коммуникационного оборудования интерпретируют
стандарт по-разному. Помните, что на IBM PC и большинстве
аналогов параллельный порт печатающего устройства исполь¬
зует тот же разъем DB-25. При установке компьютера убеди¬
тесь, что вы знаете, какие платы имеют параллельный порт, а
какие — последовательный. В противном случае вы можете быть
сильно разочарованы, если потребуется состыковывать два
устройства; оба могут иметь интерфейсы RS-232C, но быть
неправильно соединены. Существуют два стандарта на элект¬
рическую реализацию интерфейса DTE (data terminal equip¬
ment) и DCE (data communication equipment). Табл. 9.1 пока¬
зывает назначения некоторых штырьков 25-штырькового разъе-
Интерфейсы передачи данных 205
Таблица 9.1. Назначение некоторых контактов 25-контактного разъема
Контакт Название сигнала Функция
1
Земля (корпус)
Вывод данных для DTE
2
Передача данных
Ввод данных для DTE
3
Получение данных
Ввод данных, детектированных тер¬
миналом
4
Запрос на посылку дан¬
Указывает устройству передачи, что
ных
DTE готово к работе
5
Очистка для передачи
Указывает DTE, что готово принять
данных
данные
6
Данные готовы
Указывает, что устройство передачи
не находится в режиме теста и пита¬
ние включено
7
Земля для сигнала
8
Детектирование несущих
сигналов
DCE получает несущие сигналы
20
DTE готово
Сообщает DCE, что устройство гото¬
во к передаче
23
Скорость передачи сиг¬
Выбирает одну из двух скоростей на
налов
двухскоростном модеме
ма. Наряду с различными назначениями штырьков можно
столкнуться и с различными типами разъемов. Полный перечень
неполадок, возможных при соединении устройств, оборудован¬
ных RS-232C, выходит за рамки этой книги. Можно обратиться
к двум прекрасным книгам (см. конец главы), в которых приве¬
дены подробные инструкции для стыковки двух устройств пос¬
редством RS-232C.
Интерфейс «общая шина». Интерфейс «общая шина» (gene¬
ral-purpose interface bus — GPIB) предназначена для обеспече¬
ния механической, электрической, синхронизационной и инфор¬
мационной совместимости устройств, подчиняющихся этому
стандарту. Данный интерфейс обозначают также IEEE-488 и
HPIB. IEEE-488 — это шифр стандарта на метод коммуникации,.
HPIB — аббревиатура от Hewlett-Packard Interface Bus (это
аппаратная реализация стандарта IEEE-488 фирмой Hewlett-
Packard). Использование «общей шины» упростило сопряжение
IBM PC с другими устройствами. Вам можно не заботиться о
состыковке совместимых устройств, достаточно лишь опреде¬
лить, какие устройства будут обмениваться информацией. Все
устройства связываются друг с другом кабелями с двумя разъ¬
емами, как это показано на рис. 9.4. Одним концом такой кабель
присоединяется к устройству «общей шины», которых может
быть до 15; другой конец присоединяется к разъему на плате,
вставленной в одно из гнезд для расширительных модулей.
206 Глава 9
РИС. 9.4. Кабель интерфейса IEEE-488. Кабели могут стыковаться друг с
другом; впоследствии можно подсоединить дополнительные устрой¬
ства.
С точки зрения организации «общую шину» можно сравнить
с комитетом, все члены которого строго придерживаются опре¬
деленных правил. Каждое устройство «общей шины» имеет
свой номер, который обычно задается с помощью набора мик¬
ропереключателей. Одно устройство назначается председателем,
или контроллером системы. Обычно это IBM PC. Все остальные
устройства, необходимые для передачи информации, должны
быть источниками или приемниками сообщений, но не контрол¬
лерами. В комитете в каждый момент времени может говорить
только один человек, а представляет слово председатель. В слу¬
чае «общей шины» только контроллер может указать, какому
устройству разрешено «говорить», именно поэтому контроллер
должен быть только один. Устройство которому разрешено
«говорить», называется активным источником сообщений. Когда
источник посылает сообщение, другие устройства, подключенные
к шине, имеют возможность приема. Контроллер указывает, ка¬
кие устройства должны принимать сообщение.
Интерфейсы передачи данных 207
Если приобретена интерфейсная плата «общей шины», по¬
добная Ziatech ZT-1444, необходимо и программное обеспечение
связи через интерфейс. Фирма Ziatech поставляет с аппаратурой
или отдельно такое программное обеспечение. Эти программы
написаны на языке ассемблера и могут быть вызваны из про¬
грамм, написанных на Бейсике, компилируемом Бейсике, Пас¬
кале или Си.
Примерная строка программы на Бейсике для коммуникации
с помощью «общей шины» включает собственно оператор
(CALL ABSOLUTE), адрес устройства, которому посылается
сообщение (12), посылаемое сообщение (I) и адрес программы
на языке ассемблера (SENDS %). Вся строка записывается в
виде CALL ABSOLUTE («12», «I», SENDS%). Эта команда
посылает символ I в устройство «общей шины» под номером 12.
Чтобы реализовать эту возможность, следует сначала загрузить
в память программу на языке ассемблера ALL.МВ командой
BLOAD «ALL.МВ». Когда эта программа исполняется, перемен¬
ным (таким, как SENDS % и RECVS%) присваиваются значе¬
ния, которые соответствуют начальному адресу кодов команд.
Далее по команде CALL ABSOLUTE можно выполнить блок
программы на языке ассемблера, который осуществляет желае¬
мые действия. Параметры таких операций, например текст сооб¬
щения или команда и номер передающего или принимающего
устройства, задаются в команде CALL ABSOLUTE.
Аналогичным образом построенная команда CALL ABSO¬
LUTE («8», NEWDATAS, RECVS%) служит для получения дан¬
ных от устройства 8 «общей шины» и помещения данных в
переменную (строкового типа), называемую NEWDATAS.
Получить информацию о состоянии магистрали «общей ши¬
ны» или ошибках устройств можно по командам типа CALL
ABSOLUTE (STATUS%, ERRORST%). Эта команда присваива¬
ет определенное значение переменной STATUS %; это значение
можно сверить с таблицей типов ошибок, которая предоставля¬
ется поставщиком платы.
Двоично-десятичное представление. Двоичное кодирование
десятичного числа (binary coded decimal — BCD)—метод пред¬
ставления десятичных целых чисел (0—9) в 4-битовом формате.
Табл. 9.2 показывает двоичные коды десяти цифр и шести
дополнительно разрешенных символов ASCII. Выбирают один
из двух форматов: двоичной единицей обозначается либо отри¬
цательный, либо положительный сигнал.
В настоящее время число приборов, в которых BCD исполь¬
зуют в качестве интерфейса, сократилось. Тем не менее его еще
применяют в аналитических весах и системах отбора проб для
автоматического хроматографического анализа.
.208 Глава 9
Таблица 9.2. Двоично-десятичное кодирование
Символ
Положительный сигнал
как двоичная единица
Отрицательный сигнал
как двоичная единица
0
0000
1111
1
0001
1110
2
0010
1101
3
ООН
1100
4
0100
1011
5
0101
1010
6
оно
1001
7
0111
1000
8
1000
0111
9
1001
оно
1010
0101
•
1011
0100
*/<
1100
ООП
1101
0010
V2
1110
0001
?
1111
0000
Данные в коде BCD можно считать при помощи большинства
многоканальных цифровых плат ввода-вывода. В отличие от
ранее обсуждавшейся последовательной передачи данных, где
только одна линия переносит информацию, BCD требует не¬
скольких линий. Для передачи каждого символа необходимы
четыре линии; значения (0 и 1) считываются со всех линий
одновременно. Если необходимо посылать сразу несколько чи¬
сел, следует либо увеличить число 4-канальных групп линий,
либо воспользоваться методом синхронизирования передачи
символов, называемого стробированием. Обычно с этой целью
применяют пятую линию, стробирования, или линию готовности.
Выпускается целый ряд многоканальных цифровых плат
ввода-вывода (см. перечень поставщиков в конце этой главы).
Обычно в поставку таких плат включается программное обеспе¬
чение, необходимое для чтения из портов, однако пользователь
должен писать и свои программы для перевода 4-битовых групп
в десятичные цифры.
Сбор данных. Специализированные информационные
системы приборов
В настоящее время многие лабораторные приборы могут пере¬
давать результаты проводимых анализов на компьютер. Эти
приборы обычно имеют свою собственную систему сбора дан¬
ных, их предварительной обработки, а иногда возможности
графического представления данных и средства управления при¬
Интерфейсы передачи данных 209
бором и экспериментом. Обычно конечные результаты анализа
передаются при помощи последовательного интерфейса
(RS-232C), «общей шины» или BCD. К сожалению, в большин¬
стве приборов не предусмотрены средства накопления данных
для последующей передачи. Обычно после завершения каждого
анализа данные посылаются в порт передачи немедленно. Для
накопления этих данных пользователь должен приспособить
ПК к сбору данных, прибегнув к обеспечивающему мультипро¬
граммирование операционному окружению, подобному Microsoft
Windows, и отведя одно «окно» для сбора данных; можно также
применить буферные устройства, которые запоминают данные
по мере их передачи.
Специализированные ПК. Специализированные ПК — про¬
стейший вариант систем сбора данных. Поскольку IBM PC и
совместимые ПК стоят теперь менее 1000 долл., этот способ сов¬
сем недорог. Если прибор требует дополнительного контроля,
может возникнуть необходимость в дополнительном оснащении
ПК средствами управления в режиме реального времени и сбо¬
ра данных. Тот же ПК можно включить в локальную сеть (ЛС),
что обойдется в несколько сотен долларов; собранные данные
будут доступны каждому пользователю сети.
Если прибор имеет интерфейс RS-232C, то соответствующую
стыковку аппаратуры следует проделать до начала сбора инфор¬
мации при помощи программы эмулирования терминала. Эта
программа позволяет пользователю установить все необходимые
параметры коммуникации и приступить к передаче информации.
Поступающие данные можно записать на диск для последую¬
щего анализа.
Если прибор имеет интерфейс IEEE-488, пользователь дол¬
жен написать необходимое для передачи и сбора данных про¬
граммное обеспечение, «надстроенное» над системными про¬
граммами платы интерфейса. Поставщики таких плат использу¬
ют различные коды для передачи информации с их помощью.
Это означает, что программное обеспечение сбора данных при
помощи шины IEEE-488 должно соответствовать используемой
плате.
Если прибор имеет BCD-интерфейс, пользователь должен
написать необходимое для передачи и сбора данных программ¬
ное обеспечение, «надстроенное» над системными программами
фирмы-производителя интерфейса. Каждая такая фирма приме¬
няет свой код для управления коммуникацией при помощи
платы.
В большинстве случаев стыковка с приборами требует допол¬
нительной работы для каждого прибора. Поскольку многие
производители приборов поняли выгоды связи с IBM PC или
совместимым ПК, они предоставляют возможность коммуника-
14 г. Учи
210 Глава 9
ции с ПК посредством стандартных коммуникационных портов.
Многие фирмы уже выпускают системы, которые могут исполь¬
зовать IBM PC для сбора, первичной обработки, хранения дан¬
ных и управления прибором.
Параллельные задачи или мультипрограммирование. Для
данного подхода необходимы те же программы, которые были
описаны выше. Главное отличие заключается в том, что сбор
данных и управление осуществляются одной задачей (в одном
«окне»); другие прикладные задачи могут выполняться в других
«окнах»). Подход очень хорош — если он работает. К сожале¬
нию, параллельные задачи или мультипрограммирование могут
быть несовместимы с другим необходимым программным обес¬
печением. Каждый пользователь должен поэкспериментировать,
чтобы увидеть, совместимы ли нужные программы.
Использование буферов. Третий относительно дешевый вари¬
ант предлагает использование одного или нескольких буферов
печатающего устройства. Они сравнительно недороги (200—
500 долл.), цена зависит от объема памяти (8—512 К). Буферы
печати могут накапливать данные по мере их поступления в
режиме реального времени. Если IBM PC готов к приему дан¬
ных, пользователь может их считать из каждого буфера простым
нажатием клавиши Сору на передней панели буферного устрой¬
ства или посредством подачи электронного сигнала на интер¬
фейс (установкой соответствующих линий в определенное со¬
стояние) .
Относительно небольшая программа может собирать данные
от буфера печати и записывать их на диск для дальнейшей об¬
работки. Nelson Analytical предлагает пакет программ под наз¬
ванием CAPTURE!, который использует этот подход. Основная
программа управляет взаимодействием с буферами, а меньшие
по объему программы-«фильтры» обеспечивают запись данных
на диск (они записывают данные в формате, наиболее удобном
для обработки). Затем собранные данные могут анализировать¬
ся с помощью других программ.
Стыковка ПК с универсальной ЭВМ
Если ориентироваться на рекламные объявления о системах
связи ПК с универсальной ЭВМ, то может показаться, что эта
связь столь же проста, как загрузка новой программы или под¬
соединение платы эмулирования терминала. Но далеко не всег¬
да ситуация такова. Для передачи или получения данных от
универсальной ЭВМ с помощью ПК может потребоваться боль¬
ше усилий, чем нужно было бы для повторного набора данных
по распечатке. Чтобы успешно работать, каналы связи должны
устанавливаться в результате совместной работы «оконечного»
Интерфейсы передачи данных 211
РИС. 9.5. Связь с большим компьютером IBM. Этот компьютер может через
терминалы обслуживать тысячи пользователей (находящихся в том
же здании или удаленных в той или иной степени от него).
пользователя и группы обработки данных на большом компью¬
тере. Обычно один или несколько сотрудников группы взаимо¬
действуют с пользователями ПК, так как большинство про¬
граммных средств универсальной ЭВМ не предназначено для
«случайных» пользователей.
Сопряжение ПК с большими ЭВМ или миникомпьютерами
нуждается и в аппаратном, и программном обеспечении. Требу¬
ется физический канал связи и по крайней мере две коммуника¬
ционные программы: одна для ПК, другая для внешнего ком¬
пьютера.
В этом случае распространены оба режима связи — асинхрон¬
ный и синхронный. Асинхронная передача уже обсуждалась и
будет дополнительно рассматриваться в следующей главе. С ми¬
никомпьютерами, такими как DEC-VAX, можно осуществлять
связь посредством простого асинхронного способа, требующего
только программной поддержки.
Аппаратное обеспечение. В универсальном компьютере IBM.
используются синхронные каналы связи. Рис. 9.5 показывает
типичную конфигурацию для синхронной коммуникации. Внеш¬
ний компьютер — большая ЭВМ, содержащая информацию и
14
212 Глава 9
программы для всей организации. Она может иметь миллиарды
байтов дискового пространства и миллионы байтов оперативной
памяти, высокоскоростные печатающие устройства и сотни тер¬
миналов для ввода и поиска данных. Процессор передачи дан¬
ных— это второй компьютер, предназначенный для управления
обменом данными между главным компьютером и терминалами.
Этот процессор располагается вблизи от главного и связан с
ним линией высокоскоростной передачи. Терминальные контрол¬
леры могут быть местными и соединяться кабелями или же
находиться далеко и соединяться синхронными модемами.
Чтобы управлять связью ПК — большая ЭВМ, ПК должен
эмулировать (имитировать) обычный режим синхронной переда¬
чи информации. Это, как правило, делается при помощи специа¬
лизированных печатных плат, которые вставляются в гнезда
для расширительных модулей ПК. Такие платы заставляют
IBM PC и совместимые с ним ПК действовать подобно нормаль¬
ному дисплейному терминалу IBM; обычно эмулируются два
наиболее распространенных терминала IBM—3278 и 3279. Поль¬
зователь может переключаться между режимами эмулирования
терминала и автономным режимом PC-DOS. В первом режиме,
например, ПК имеет все признаки терминалов 3278/79 — отобра¬
жение строки состояния, полноэкранный формат и режимы двух
и семи цветов. Кроме того, большинство поставщиков предла¬
гает средства передачи файлов — эта особенность отсутствует
у устройств 3278 и 3279, так как они не имеют диско¬
водов.
Из плат такого рода чаще всего используют плату IRMA
(Digital Communications Associates — DCA). Плата IRMA и
программное обеспечение дают возможность соединить коак¬
сиальным кабелем ПК или любое другое ASCII-устройство с
контроллером, который в свою очередь соединяется с большой
ЭВМ. Напрямую подключенные кабели во много раз быстрее
передают информацию, чем модемы, но передавать данные на
большие расстояния можно только посредством модемов. Для
удаленных ПК DCA предлагает IRMA Line, интерфейсный блок,
встраиваемый в контроллер. Удаленный ПК вызывает IRMA
Line, который затем через контроллер соединяет ПК с боль¬
шой ЭВМ.
Программное обеспечение. После подключения каналов свя¬
зи необходимо приобрести программное обеспечение для осуще¬
ствления передачи информации. Такое обеспечение требуется
для ПК, а также для большой ЭВМ. Большинство универсаль¬
ных ЭВМ и микрокомпьютеров не имеют программного обеспе¬
чения для этого вида связи. Этот недостаток программных
средств на больших компьютерах часто является предметом
жарких дебатов в отделах, занимающихся обработкой данных
Интерфейсы передачи данных 213
и информационным обслуживанием различных компаний. По¬
нятно, что сотрудники этих отделов не очень склонны позволить
пользователям ПК иметь свободный доступ к их компьютерным
ресурсам, если на большой ЭВМ хранится и обрабатывается
особо ценная или приватная информация. Кроме того, разра¬
ботка программного обеспечения связи с ПК, позволяющего ис¬
пользовать информацию большой ЭВМ, отвлекает ресурсы соот¬
ветствующих отделов.
Ведущей фирмой в области программного обеспечения связи
является Informatics General, которая поставляет серию про¬
грамм Answer. Последняя обеспечивает открытый канал связи,
позволяя вести обработку данных и осуществлять общее управ¬
ление, а кроме того, предоставляет пользователю мощный управ¬
ляемый посредством «меню» генератор отчетов. Программное
обеспечение состоит из двух частей. Answer/DB извлекает дан¬
ные из почти любой базы данных IBM и передает их ПК при
помощи ориентированного на ПК пакета Lotus/Answer; послед¬
ний, получая данные, генерирует файл Lotus 1-2-3 или Sympho¬
ny. Кроме того, Informatic General предлагает программу
dBase/Answer, которая перекачивает информацию в dBase II
или dBase III фирмы Ashton-Tate. Программы Answer предла¬
гают пользователям возможность извлекать, но не корректиро¬
вать информацию большой ЭВМ во избежание уничтожения
данных. Извлекаемые данные направляются в специальный
файл большой машины, создаваемый ее техническим персона¬
лом. Позднее эти данные могут быть введены в соответствующие
базы данных специалистами группы обработки данных.
Эмулирование терминала. К счастью, имеются альтернатив¬
ные способы установления связи между ПК и большими ком¬
пьютерами, не требующие специального программного обеспече¬
ния для последних. Поскольку для больших ЭВМ и миником¬
пьютеров планируется связь с пользователями через термина¬
лы, для установления связи ПК с большой ЭВМ нужно, чтобы
ПК эмулировал (имитировал) терминал.
Используя свои аппаратные и программные средства, ПК
способен имитировать работу терминала с обычной электронно¬
лучевой трубкой (Catode Ray Tube —CRT), графического тер¬
минала, группового контроллера или печатающего устройства.
Тремя основными типами эмулирования являются асинхронный,
синхронный и их комбинация. Асинхронное эмулирование ЭЛТ-
дисплея является простейшим и обычно требует только соответ¬
ствующего программного обеспечения, асинхронного последова¬
тельного порта (RS-232C) и стыковки — непосредственной или
через модем. Этот тип связи прост и недорог, но медленно рабо¬
тает. Обычные скорости составляют от 300 до 1200 бод. Приме¬
ром эмулируемых терминалов могут служить IBM 3101, DECVT-
214 Глава 9
52/100, HP-2621, Lear-Sieger ADM-3A, Data General D100, Te¬
levideo 912 и Tektronix 4010. Программы эмулирования стоят
100—300 долл, и могут заменить терминал, стоящий обычно
1000—2000 долл. Соображения экономии и удобства побуждают
многих пользователей, которым нужен терминал, приобретать
ПК и программу эмулирования. Кроме того, большинство про¬
грамм Kermit включает эмуляторы терминала для другого
компьютера, к которому пользователь собирается подключаться
для обмена файлами.
Синхронное эмулирование сложнее, так как стандартные те¬
лефонные линии не адекватны по скорости передачи и требова¬
ниям к (низкому) уровню шумов. Этот тип передачи требует
печатной схемной платы и эмудяционного программного обеспе¬
чения. При синхронной передаче символы передаются в строго
упорядоченной последовательности. Кодирование и декодирова¬
ние основано на точной синхронизации (фиксации времени
начала каждой передачи данных). В большинстве случаев ком¬
муникационные устройства этого типа применяются с программ¬
ным обеспечением, которое способно эмулировать ряд различ¬
ных терминалов синхронной и асинхронной передачи с высоко¬
скоростным модемом. Эти изделия (плата и программы) стоят
от 1000 до 1500 долл.; они могут потребовать специальные теле¬
фонные линии для обеспечения свободного от шумов и высоко¬
скоростного (4800—9500 бод) обмена данными. Эмулируемые
устройства включают дисплейные терминалы IBM 3278 и 3279
(подключенные к терминальному контроллеру типа 3274, IBM
3780 и 2780 и 2770 и 3770, а также интеллектуальные рабочие
станции дистанционного ввода заданий.
Терминальное эмулирование любого вида позволяет пользо¬
вателю решать задачи на большой ЭВМ. Это дает ему доступ
(через ПК) ко всем ресурсам внешнего компьютера.
Хотя для ПК имеются сотни коммуникационных программ,
которые обеспечивают нужные протоколы и процедуры, в боль¬
шинстве случаев возможна работа только с определенным типом
компьютера и операционной системы. Некоторые программы
даже требуют специальных модемов. Другой потенциальный
источник затруднений — наличие двух видов кодирования сим¬
волов (преобразования в двоичный код и обратно). Наиболее
распространена кодировка ASCII; она применяется почти во
всех ПК, предназначенных для коммуникации. Однако все боль¬
шие компьютеры IBM используют расширенный двоично-деся¬
тичный код для обмена информацией (Extended Binary Coded
Decimal Information Code—EBCDIC). Таким образом, для
связи между ПК, основанным на ASCII, и большой ЭВМ фирмы
IBM, пользующейся EBCDIC, одна из систем должна выполнять
перевод данных из одного представления в другое.
Интерфейсы передачи данных 215
Следующим шагом к организации полноценной сети вычис¬
лительных машин является передача данных от одного компью¬
тера другому.
Большинство пакетов терминального эмулирования преду¬
сматривает передачу файлов данных некоторых типов. Некото¬
рые пакеты позволяют пользователю просто вызвать редактор
текстов на большом компьютере и переслать файл с диска мик¬
рокомпьютера в большую машину, как будто пользователь
быстро печатал соответствующие символы. Другие пакеты ав¬
томатически посылают необходимые для начала сеанса сообще¬
ния и вводят учетные номера и пароли, нужные для доступа к
большой ЭВ/Ч и конкретной базе данных. Для извлечения дан¬
ных из базы данных большой машины открывается соответст¬
вующий файл и поток символов, который обычно идет на экран
терминала, переадресуется в файл. Эти варианты передачи
работают только с текстовыми файлами, и в большинстве случа¬
ев из базы данных большой машины поступает больше дан¬
ных, чем требуется. Пользователь должен написать программы
для выбора нужных данных. Выбор подмножества данных из
базы данных универсального компьютера или корректировки
требуют дополнительного программирования на этом компью¬
тере.
Взгляд в будущее. Интенсивный интерес к сопряжению
ПК — большой компьютер выразился и в появлении интересных
новых изделий, которые, вероятно, станут будущими рабочими
станциями. Примерами этих новых изделий IBM являются 3270
PC и РС-АТ/370. ПК модели 3270 может работать как стандарт¬
ный IBM PC или как цветной терминал высокого разрешения
для некоторых больших компьютеров IBM. Кроме того, возмож¬
но одновременное выполнение обеих задач. В результате этого
3270 PC представляет и возможности автономного настольного
компьютера, и вычислительную мощь, и объем памяти сущест¬
вующих больших машин. Недавно было объявлено о специаль¬
ной графической версии 3270, обладающей средствами графики
высокого разрешения. Эта графическая версия является превос¬
ходным устройством для научного моделирования и анализа
данных. Теперь дело только за необходимым программным обес¬
печением.
Компьютер РС-АТ/370 может выполнять три существенно
различные задачи. Он может работать как стандартный IBM PC,
исполняя программы ПК, действовать как терминал, подсоеди¬
ненный к внешнему компьютеру, загружать программы, напи¬
санные в операционной системе System/370 VM/CMS (Virtual
Maphine/Conversional Monitor System), и выполнять их без
последующего взаимодействия с большой ЭВМ. Кроме того,
пользователи могут писать программы, создавать файлы и сооб¬
216 Глава 9
щения и посылать их обратно в большой компьютер для обра¬
ботки и хранения информации.
Техника, необходимая для соединения возможностей ПК и
больших компьютеров, находится еще в зачаточном состоянии.
Как эти разнородные ресурсы в конечном счете применять сов¬
местно— предмет, требующий тщательного анализа. ПК долж¬
ны разумно использоваться для обработки информации, встраи¬
ваясь в общую информационную сеть. В настоящее время отсут¬
ствуют абсолютно очевидные варианты создания информацион¬
ной сети, и до тех пор, пока разработчики больших компьютеров
и сетей ПК не продвинутся совместно к общей цели, пользовате¬
ли не получат однозначного решения. В ожидании же этого
окончательного решения работа с существующими изделиями
подготовит пользователей ПК и их организации к будущему.
Локальные вычислительные сети для научных
и инженерных лабораторий
Другой метод коммуникации компьютеров, называемый вычис¬
лительной сетью, разработан для совместного использования
данных и вычислительных ресурсов, таких, как линии связи с
другими большими ЭВМ и миникомпьютерами, печатающими
устройствами и графопостроителями. Если компьютеры располо¬
жены близко друг от друга, сеть называется локальной. Локаль¬
ные сети (ЛС) переживают период взрывоподобного развития
благодаря большому числу находящихся в эксплуатации ПК и
потребности пользователей устанавливать связь с другими поль¬
зователями ПК и компьютерами.
ЛС в лаборатории. Обычная лаборатория может легко ис¬
пользовать все преимущества локальных вычислительных сетей.
ЛС следует рассматривать как важное звено в четырехуровне¬
вой иерархии лабораторных компьютеров. На первом уровне
ПК могут служить для накопления данных, управления экспе¬
риментом, анализа данных и формирования сообщений. Каждый
ПК — это самостоятельное устройство, способное выполнять все
свои задачи независимо от других вычислительных средств. Да¬
же если другие компьютеры в системе неисправны или пользо¬
ватели «недоступны», каждый индивидуальный пользователь ПК
может все же решать свои задачи. Он имеет огромное преиму¬
щество перед пользователем централизованных вычислительных
средств, так как владелец ПК может прямо на своем месте
хранить данные, обрабатывать их и управлять экспериментом
в режиме реального времени. Кроме того, пользователь ПК име¬
ет все те преимущества, на которые может рассчитывать поль¬
зователь терминала на большой ЭВМ (если применить про¬
граммные средства терминального эмулирования).
Интерфейсы передачи данных 217
На следующем уровне ЛС позволяет совместно (с «разделе¬
нием») использовать все экспериментальные результаты, полу¬
ченные в лаборатории. В отчеты и сводки можно включать дан¬
ные разных ПК, не прибегая к повторному вводу. ЛС может
содержать общелабораторную базу данных, к которой имеют
доступ все ПК. Дорогостоящее периферийное оборудование,
такое, как высококачественные печатающие устройства и двух¬
координатные графопостроители, могут использоваться каждым
пользователем ЛС.
Сводные отчеты, которые отражают работу всей лаборато¬
рии, можно переслать на следующий уровень компьютерной
иерархии. Этот уровень скорее всего представлен миникомпью¬
терами типа DEC-VAX или IBM 4300, где собирается и обобща¬
ется информация из многих лабораторий. Наконец, данные
пересылаются на высший уровень — в центральный компьютер
учреждения.
Таким образом, ЛС обеспечивают эффективную информаци¬
онную связь между каждым ПК в лаборатории. Этот тип ком¬
муникации можно реализовать намного дешевле, но с меньшими
удобствами, если для переноса данных с одного ПК на другой
воспользоваться флоппи-дисками, либо интерфейсом RS-232C.
В последнем случае требуется, чтобы оба ПК были специализи¬
рованы для передачи данных. С учетом ожидаемого роста рас¬
пространенности ЛС текущие цены (1000 долл, за ПК для аппа¬
ратных и программных средств ЛС) должны существенно
уменьшиться; если они снизятся до примерно 200 долл., ЛС
станут выгодным с точки зрения «стоимость — эффективность»
методом коммуникации. Аппаратные средства, необходимые для
управления ЛС, можно будет в скором времени разместить
непосредственно на основной плате ПК — так же, как к ней под¬
соединяется разъем для клавиатуры. Стоимость такого аппарат¬
ного обеспечения будет включаться в стоимость каждого ПК.
Большинство специалистов по ЛС согласны с тем, что с по¬
явлением сети Token Ring (IBM) достигнут существенный про¬
гресс в стандартизации. В ближайшие месяцы появится, вероят¬
но, много новых устройств для ЛС и их использование в лабо¬
ратории станет более реальным.
Программное обеспечение ЛС. ЛС и средства ЛС предлага¬
ют многие крупные фирмы; к числу наиболее признанных по¬
ставщиков относятся IBM, Corvus, ЗСОМ, Nestar, Ungerman-
Bass, Novell, AST, Quadram, Orchid Technology и Fox Research.
Обсуждая характеристики ЛС, рассмотрим программное обес¬
печение, доступность прикладных программ, носители и тополо¬
гию сетей.
При выборе ЛС наиболее существенны возможности и эф¬
фективность программного обеспечения. Последнее следует рас¬
218 Глава 9
сматривать как операционную среду, подобную DOS. Програм¬
мы обслуживания ЛС предоставляют дополнительные возмож¬
ности в части использования («разделения») внешних устройств,
например дисководов или печатающих устройств. При этом
может ограничиваться применение обычных возможностей DOS.
Так, программное обеспечение сети IBM PC не позволяет вы¬
полнять непосредственное копирование содержимого экрана
монитора на бумагу при нажатии клавиши PrtSc.
Основные черты программного обеспечения ЛС должны удов¬
летворять запросам потребителей и отражать назначение ЛС.
Программы должны быть достаточно просты, чтобы пользова¬
тель мог решать свои задачи без продолжительного обучения
(или после длительного перерыва). Поэтому в большинстве
случаев для работы и первоначальной установки приходится
прибегать к «меню». Более опытным пользователям неудобна
длительная процедура продвижения через «меню» разного уров¬
ня; для них должны быть предусмотрены средства быстрого
ввода установочных параметров ЛС.
Выполнение прикладных программ в ЛС. Если программа
работает на автономном ПК, это не означает, что она будет
эффективно выполняться в условиях сети. На практике оказы¬
вается, что (за исключением специально оговоренных постав¬
щиком случаев) никаких предположений об эффективности
работы той или иной прикладной программы «в сети» сделать
нельзя. В частности, СУБД, для эксплуатации в ЛС должны
модифицироваться, в противном случае данные в БД могут быть
испорчены. Большинство программ, рассчитанных на индиви¬
дуальных пользователей, в настоящее время модифицируется
для работы в ЛС. Например, две известные программы СУБД
R:Base 5000 (Microrim) и dBase III (Ashton-Tate) имеют версии
для индивидуальных пользователей и версии для ЛС IBM PC.
Версии этих программ для ЛС могут выполнять блокировку
файлов и записей — это означает, что только один пользователь
сети может делать изменения в данной записи. Для всех других
пользователей запись закрывается в тот момент, когда вводятся
изменения. Эта процедура обеспечивает то, что каждая позиция
в базе данных может изменяться в каждый момент времени
только одним пользователем. Наряду с внесением необходимых
изменений в программы поставщики программного обеспечения
должны также установить приемлемые цены на программные
средства ЛС.
Носители Л С. Понятие «носители» ЛС относится к типу
проводки, предназначенной для физических соединений. Боль¬
шинство систем ЛС использует один из трех обычных вариан¬
тов: коаксиальные кабели, световоды или скрученные пары про¬
водов.
Интерфейсы передачи данных 219
В системах на основе коаксиальных кабелей применяются
те же кабели и разъемы, что и в кабельном телевидении. Объем
производства кабелей и разъемов для большого рынка кабель¬
ного ТВ обеспечил довольно низкую их стоимость. Системы,
основанные на коаксиальных кабелях, поставляются фирмами
IBM, ЗСогп, Quadram и многими другими.
Системы на основе световодов более редки, но имеют значи¬
тельные практические преимущества перед коаксиальными. Они
не чувствительны к помехам от электрических и электронных
устройств. Если сеть должна работать в помещении, где часто
включаются или выключаются моторы и машины или имеются
довольно сильные радиочастотные помехи, следует использовать
световоды. Фирма Honeywell — единственный поставщик сетей
с развитой световодной техникой. Во многих случаях коакси¬
альный кабель можно заменить на световодный, не меняя про¬
граммное обеспечение сети.
Наиболее известный пример соединения при помощи скручен¬
ных пар проводов — проводка, соединяющая телефон с телефон¬
ной розеткой на стене. Внутри установочного блока находятся
четыре или более проводов, способных передавать сигналы
компьютера. Этот тип проводки дешев и легко монтируется; его
недостатки — ограниченная пропускная способность, недоста¬
точная скорость передачи и чувствительность к помехам от
электронных устройств.
Стоимость — главный фактор при рассмотрении носителей
ЛС. Пропускная способность существенна для принятия реше¬
ния лишь в том случае, если требуется высокая скорость пере¬
дачи данных или планируется в дальнейшем дополнять сеть
новыми возможностями, например видео. Стоимость трех основ¬
ных носителей составляет от 10 долл, за фут и 50 долл, за око¬
нечное устройство для световодов (небольшие системы) до
соответственно 4 и 40 для коаксиального кабеля и нескольких пен¬
ни и 2 долл, для скрученных проводов. Если в лаборатории уже
имеется телефонная проводка, ее можно использовать для ЛС.
В системах с коаксиальным кабелем сигналы могут посы¬
латься различным образом. Широкополосные системы могут
использовать кабельную линию (как при радиосвязи) с переда¬
чей большого числа частот. Далее каждая сетевая станция мо¬
жет настраиваться на определенную частоту для получения
сообщений (как в радио- или телевизионном приемнике). Систе¬
мы с основной полосой могут передавать только цифровые дан¬
ные.
Топология Л С. Топология ЛС описывает потоки информации
в ЛС. Топология сети должна быть «невидимой» для каждого
пользователя. Классические варианты топологии — конфигура¬
ции магистрали «кольца» и «звезды». В сети магистральной
220 Глава 9
(линейной) конфигурации каждый пользователь связан кана¬
лом с сетью. Кольцевая ЛС подобная линейной, за исключением
того, что «линия» приходит в ту же точку, где и начинается
(возвращение сигнала обеспечивает уверенность, что передача
состоялась). Конфигурация «звезды» характеризуется наличием
основного «хранилища» файлов в центре; информация прохо¬
дит по сети к различным пользователям, находящимся в верши¬
нах звезды.
В современных ЛС для ПК используются два различных
подхода. Один основан на применении собственных дисководов
каждого ПК; другой — большой емкости (обычно более 50 мега¬
байт) внешних дисков и компьютера-«хозяина» файлов. «Хозяи¬
ном» служит центральный компьютер, который обеспечивает
хранение данных для всей ЛС. В обоих случаях требуется, что¬
бы каждый ПК в сети был оснащен специализированной платой,
вставляемой в одно из гнезд для расширительных модулей.
Кроме того, каждый ПК должен иметь программное обеспече¬
ние для взаимосвязи с сетью. Метод с использованием встроен¬
ных дисководов характеризуется меньшими начальными расхо¬
дами, так как не нужно приобретать компьютер-«хозяин». Одна¬
ко при этом каждый ПК требует большего объема программного
обеспечения, а методы доступа к данным отличаются меньшей
общностью, поскольку вместо одного «хранилища» файлов ис¬
пользуются диски разных типов.
ЛС позволяют многим ПК свободно сообщаться друг с дру¬
гом. Любой ПК в сети при наличии соответствующего аппарат¬
ного и программного обеспечения может служить для обмена
данными с большим компьютером. В ЛС такие ПК называются
портами. Аппаратные и программные средства для портов обыч¬
но выпускаются теми же фирмами, которые производят ЛС.
Через порты ПК в ЛС могут передавать на большую ЭВМ или
получать от нее данные. Кроме того, порты ЛС разработаны
для семейства миникомпьютеров DEC-VAX.
Будущее лабораторных Л С. Полностью автоматизированная
лаборатория требует системы связи всех приборов; ЛС обеща¬
ют обеспечить такую систему за разумные цены. Если большое
число фирм, выпускающих аналитические приборы, обеспечит
возможность управления ими от ПК и обмена данными с ним,
станет возможной полная автоматизация лабораторий. С разви¬
тием нового поколения аналитических приборов особую важность
приобретает способность связи с ПК. Без поддержки производи¬
телей приборов полностью автоматизированные лаборатории ни¬
когда не будут созданы.
Интерфейсы передачи данных 221
Программы и изделия, упоминаемые в этой главе
Informatics General Corporation, P.O. Box 1452, Canoga Park, CA 91304. (818)
716-1616.
Kermit Distribution, Columbia University, Center for Computing Activities, 7th
floor, Watson Laboratory, 612 W. 15th St., New York, NY 10025.
IRMA Board, Digital Communications Associates Inc. (DCA), 1000 Aiderman
Dr., Alpharetta, GA 30201. (404) 442-4000.
ZT— 1444 GPIB Board, Ziatech Corporation, 3433 Roberto Court, San Luis
Obispo, CA 93401. (805) 541-0488.
Intelligent Interface, Nelson Analytical Inc., 10061 Bubb Rd., Cupertino,
CA 95014. (408) 725—1107.
ПОСТАВЩИКИ ЛВС
IBM, P. O. Box 1328, Boca Raton, FL 33432. (800) 426-2468.
3COM 1365 Shorebird Way, P.O. Box 7390, Mountain View, CA 94039. (415)
961-9602.
AST Research, 2121 Alton, Irvine, CA 92714. (714) 863-1333.
Microsoft Networks, Microsoft, 10700 Northup Way, P.O. Box 97200, Bellevue,
WA 98004. (206) 828-8080.
Novell Inc., 1170 N. Industrial Park Dr., Orem, UT 84057. (800) 526-5463.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Campbell, Joe Mastering Serial Communications; SYBEX: Berkeley, CA, 1984.
Seyer, Martin D. RS-232 Made Easy; Prentice-Hall: Englewood Cliffs, NJ,
1984.
Глава 10
ЭЛЕКТРОННЫЕ
ИНФОРМАЦИОННО-СПРАВОЧНЫЕ
СИСТЕМЫ
С помощью модема и телефонных линий специалист
может непосредственно из лаборатории обращаться к мощным
информационно-справочным системам (банкам), ИСС. Пользо¬
вателям ПК доступно более 2500 банков информации. Эти банки
содержат самые различные сведения — от сведений о моделях
одежды для 12—19-летних подростков до родословных рысаков
и результатов скачек в Северной Америке начиная с 1922 г. Базы
данных содержат информацию для определенных областей. Так,
CAS ONLINE, информационная система Американского химиче¬
ского общества, предоставляет рефераты публикаций многих хи¬
мических журналов. Имеются также ИСС общего характера,
например, CompuServe, The Source, Dow Jones News/Retrieval
Service, Newsnet, Dialog и Bibliographic Retrieval Services (BRS).
Доступность такой информации в режиме быстрого поиска явля¬
ется побочным результатом компьютерной революции. Этот тип
информации раньше был доступен только учреждениям, имею¬
щим крупные исследовательские группы и библиотеки. Иными
словами, только сотрудники больших корпораций или универси¬
тетов могли ознакомиться с подобной информацией, теперь же
она становится доступной всем тем, у кого имеется ПК, модем,
телефон и соответствующие программы.
Используя те же самые оборудование и программные сред¬
ства, пользователи могут также общаться с другими владельца¬
ми ПК. Это могут быть контакты в виде общения «один на один»
с другим владельцем ПК, осуществляемым посредством Com¬
puServe, прослушивания интервью или чтения.
Начало работы. Для начала вам понадобятся встраиваемая
плата порта асинхронной связи, модем, кабель, соединяющий
порт с модемами, и программное обеспечение коммуникации
(рис. 10.1). Ваш ПК может уже иметь один или более портов
связи, так как они помещаются на платах расширения памяти.
В рамках PC-DOS можно оперировать только двумя портами.
Если оба порта уже использованы, например для управления
двухкоординатным графопостроителем и связи с прибором, тогда
их" применение можно усовершенствовать, приобретя один или
более переключательных блоков. Эти удобные «черные ящики»
222
Электронные информационно-справочные системы 223
дают возможность пользователю подсоединить два или более
устройств к одному и тому же порту и переключаться с одного
устройства на другое (рис. 10.2). Переключение может быть руч¬
ным или электронным (при помощи соответствующих программ¬
ных средств). Эти удобные устройства предлагает ряд поставщи¬
ков, главный из которых Black Box Corporation.
Существуют модемы, непосредственно включаемые в гнездо
расширительных модулей. Такие модемы полезны в том случае,
если вы ограничены местом, но они занимают дополнительное
гнездо в ПК, не могут использовать другие компьютеры в лабо¬
ратории и, кроме того, приводят к увеличению тепловыделения
в компьютере. Модемы применяют также одну из двух линий
связи (обычно COM2:), разрешенных операционной системой.
Я рекомендую внешний модем Hayes или совместимый с ним.
Этот модем получает и передает данные со скоростью 1200 бод,
но им можно пользоваться и при меньшей скорости передачи
данных (300 бод). Команды модема Hayes являются де-факто
стандартом, который может использовать большинство программ
коммуникации. Поэтому пользователю не нужно писать какую-
либо программу для управления модемом.
Программное обеспечение связи, необходимое для работы с
модемом, разнообразно. Двумя наиболее распространенными про¬
граммами являются Cross Talk и PC-Talk III. Первые версии
PC-Talk были программами, на которых завоевывал популяр-
Плата модема
Телефонный
провод
\
Телефонная
цэозетка
В
411 П1 ПГТ
РИС. 10.1. Аппаратные средства, необходимые для установления связи с дру¬
гими компьютерами или справочными базами данных.
224 Глава 10
РИС. 10.2. При помощи переключающего блока можно использовать более
двух устройств, присоединяемых к портам связи. Обычно приме¬
няют двух- или четырехканальные блоки. Они также пригодны
для подключения пользователей к таким устройствам, как графо¬
построители и печатающие устройства.
ность метод свободного распространения программных средств.
Их автор Эндрю Флюгельман предложил пользователям свобод¬
но копировать и распространять PC-Talk III, высылая плату лишь
в том случае, если программа действительно используется. По¬
этому PC-Talk III обычно имеется в библиотеке программ груп¬
пы пользователей или доступна через Headlands Press. PC-Talk
имеется и в группе пользователей лабораторных ПК (ом. адрес
в конце главы).
После выбора аппаратных и программных средств пользова¬
тель готов к установлению связи. В этой главе обсуждаются не¬
которые доступные ИСС.
Общая информация и новости
CompuServ. Система CompuServ, насчитывающая почти 250 000
абонентов, расположена в Колумбусе, шт. Огайо, целиком суб¬
сидируется H&R Block. Первоначальная цена обслуживания со¬
Электронные информационно-справочные системы 225»
ставляет 39,95 долл., включая на 25 долл, свободного времени
работы с системой. По окончании этого времени пользователь
должен уплатить от 6 до 25 долл, за час работы в зависимости
от времени дня, скорости связи и средств доступа. Обычно мест¬
ный телефонный номер обеспечивает доступ к системе, хотя в
сельской местности может потребоваться специальный заказ на
связь или связь через Telenet или Tymnet. Telenet (GTE Telenet,
Рестон, шт. Вирджиния) и Tymnet (Tymnet, Купертино, шт. Ка¬
лифорния) обеспечивают сеть дополнительных местных телефон¬
ных линий. Эти сети, используемые также работающими на тер¬
миналах для доступа к удаленным компьютерам, обходятся в
2—10 долл, за час, что возможно дешевле, чем заказ на между¬
городнюю связь. Для пользования CompuServ не нужно вносить
ежемесячную «минимальную» плату.
CompuServ дает прекрасное представление о возможностях
ИСС. Система предоставляет электронные почтовые ящики, так
что пользователь может посылать другим пользователям Compu¬
Serv сообщения, письма и т. п. Многие корпорации используют
эту дешевую службу для связи со своими отделениями и заказ¬
чиками. Информационная служба CompuServ включает послед¬
ние новости Associated Press, USA Today, The Washington Post
и The St. Louis PostDispatch. Представлена также биржевая
информация и курсы акций.
Большинство основных компаний, выпускающих программные
средства, в том числе Borland International и Lotus Development,
осуществляют техническую помощь и предоставляют информа¬
цию по интересам через CompuServ. Borland International пред¬
лагает информацию круглосуточно; Lotus имеет систему World
of Lotus, которая включает сведения о научных приложениях.
Эти информационные системы дают рекомендации и примеры,
а также отвечают на вопросы о работе программ указанных
фирм.
CompuServ организует информацию в страницы, имеющие
свое имя или номер. Вы можете отыскать требуемые страницы,
двигаясь «через меню» или используя команду FIND (если имя
или номер нужной страницы неизвестно). Если вы узнали номер
или имя страницы, наберите go и имя или номер в ответ на
любое приглашение системы (отмечается восклицательным зна¬
ком) .
Если известно, какая информация имеется в системе, т. е.
если известны имя или номер страницы, можно сберечь и время,
и деньги. В этом случае пользователю нет нужды просматривать
меню для поиска требуемой информации. Чтобы получить листинг
такой информации, вначале наберите go cis-9 или выберите user
information из меню «почты» и затем режим change terminal
setting в следующем «меню». Теперь пользователь может задать
15 Г. Учи
226 Глава 10
CompuServ режим вывода на экран ПК. Важно определить ну¬
левой размер страницы. Если пользователь этого не сделает,
CompuServ будет останавливаться, предлагая пользователю на¬
жать return или клавишу S (от Soroll) всякий раз, когда выве¬
дено определенное число строк. В случае нулевого размера ин¬
формация будет выводиться непрерывно, пока нажата клавиша S.
Теперь наберите go ind, чтобы войти в указатель CompuServ.
Этот указатель можно занести на диск для распечатки после се¬
анса поиска информации. Установите программное обеспечение
на получение входной информации и выберите режим вывода всех
имеющихся в указателе позиций. После первых 11 позиций си¬
стема предлагает ввести номер (позиции) или нажать клавишу
Return для дальнейшего просмотра. Не делайте этого, а нажми¬
те клавишу S, чтобы просмотр указателя осуществлялся непре¬
рывно. Если же вы нажмете клавишу Return, будут прочтены и
высвечены только следующие 11 позиций. Для непосредствен¬
ного перехода к нужной странице введите go и номер страницы
или ее имя в правом столбце.
The Source. Эта система — прямой конкурент CompuServ и
имеет во многом те же функции; она субсидируется Reader’s Di¬
gest Association совместно с Control Data Corporation. Типы и
количество разделов двух основных ИСС почти идентичны. Един¬
ственное различие заключается в том, что Source имеет более
хорошее вводное описание, поэтому с ней легче иметь дело.
У The Source насчитывается примерно 60 000 пользователей, т. е.
много меньше, чем у CompuServ. Поэтому задержки при работе
в часы пик менее вероятны.
The Source располагает одной из лучших производственных
систем электронной почты. Система телеконференций Parti (со¬
кращение от participation — участие)—одна из наиболее попу¬
лярных. Телеконференции обычно проводятся признанным экс¬
пертом в конкретной области; они охватывают различные обла¬
сти применения компьютеров, медицину и здравоохранение и
другие дисциплины.
Dow Jones News/Retrieval. Система The Dow Jones News/Ret-
rieval с более чем 200 000 абонентов лидирует в области финан¬
совой и деловой информации. Система предлагает информацион¬
ные банки об акциях многих фирм и предоставляет сведения о
текущих курсах акций на основных биржах (последняя возмож¬
ность теперь имеется и в The Source и в CompuServ). Почти все,
что известно о деловой Америке по публикациям в Wall Street
Journal, Barrons или в ежегодных отчетах 10 000 компаний, име¬
ется в этой системе.
Банки информации. Двумя основными системами, обеспечи¬
вающими доступ к чисто информационным базам, являются Dia¬
log и Bibliographic Retrieval Servies (BRS). Обе системы дают
Электронные информационно-справочные системы 227
пользователям доступ к сотням независимых баз данных; среди
последних такие разнообразные, как Book in Print (авторы, темы,
названия), Magazine ASAP (полный текст журналов Time, Life,
Sports Illustrated, People и еще более чем 70 различных изданий),
NEWSEARCH (ежедневное отражение материалов более чем
1700 газет, журналов и других периодических изданий), INSPEC
(публикации по физике, электронной технике и компьютерам)
и СА Search (основной банк данных Chemical Abstracts Service).
Большинство информации в этих системах введено в огром¬
ные базы данных, требующие очень мощного и сложного про¬
граммного обеспечения поиска. При стоимости работы с системой
от 25 до 300 долл, за час пользователь может потратить более
100 долл, и выяснить, что полученной информации ему недоста¬
точно. Наилучший путь использования этих систем, вероятно,
тот же, что и любого мощного пакета программ. Прежде чем
связаться с системой, тщательно прочтите руководства и по воз¬
можности потренируйтесь в работе. Информация и обслужива¬
ние баз данных обеспечиваются специальными компаниями. Фак¬
тически все они публикуют руководства и другие материалы по
эксплуатации банков данных.
Dialog. Система Dialog субсидируется Lockheed Corporation.
В начале 1960-х годов фирма Lockheed была главным подрядчи¬
ком NASA и нуждалась в организации и поиске большого объ¬
ема информации по космической программе, в результате этого
и возник Dialog; теперь система предлагает более 200 баз дан¬
ных. Многие из них доступны по общей цене 24 долл, за час,
если работа ведется по вечерам и в выходные дни (через Know¬
ledge Index).
Bibliographic Retrieval Servies. В системе BRS сосредоточе¬
на информация по медицине, физическим и общественным нау¬
кам. BRS предлагает базы данных After Dark и Brkthru; если
пользоваться ими по вечерам или в выходные дни, то это стоит
гораздо дешевле, чем использование других описанных ИСС.
Химическая информация. Система CAS ONLINE — электрон¬
ный вариант Chemical Abstracts. Осуществляет поиск данных
среди миллионов журнальных статей, патентов и других публи¬
каций американских и других исследователей. Поиск можно ве¬
сти по молекулярной структуре, структурным фрагментам, хими¬
ческим названиям, молекулярным формулам или регистрацион¬
ным номерам CAS.
Информационные бюллетени. Большинство групп пользова¬
телей имеют «электронные бюллетени», доступные по телефон¬
ным линиям, при помощи которых можно получить полезные со¬
веты, программы и рекомендации, как лучше применять ПК. Во
многих группах существуют «подгруппы», интересующиеся на¬
учными приложениями ПК. Группа пользователей лабораторных
15'
228 Глава 10
ПК имеет свой «электронный бюллетень», который доступен чле¬
нам этой группы. Он включает программы, информацию и сооб¬
щения членов группы. На вопросы об использовании ПК в ла¬
боратории можно получить ответ, оставив соответствующий за¬
прос. Кроме того, группа располагает обширной библиотекой
свободно распространяемых программ, включая и упомянутые
в этой книге.
Программы и организации, упоминаемые в этой главе
CrossTalk (i$ 195), Microstuf Inc., 1000 Holcom Woods Parkway, Suite 440,
Roswell, GA 30076. (404) 998-3998.
PC-Talk III (i$35), The Headlands Press, P. O. Box 862, Tiburon, CA 94920.
Available through Lab PC Users Group.
CompuServ (i$'39.95 for starter kit), CompuServ Information Service, 5000
Arlington Center Blvd., P.O. Box 20212, Columbus, OH 43220. (800) 848—8199;
in Ohio (614) 457—0802.
The Source ($0.43 per minute from 7 a.m. to 6 p.m. weekdays, and $0.18 per
minute at all other times using 1200 baud; '$ 10 per month minimum, $49.95
starter kit), The Source Telecomputing, 1616 Anderson Rd., McLean, VA 22102.
(800) 336—3366 or (703) 734—7500.
Dow Jones News/Retrieval ($ 75 initial subscription; $ 12 annual service fee;
$0.18 per minute at 1200 baud), Dow Jones and Company, P.O. Box 300, Prin¬
ceton, NJ 08540. (800) 257—5114.
Bibliographic Retrieval Service (BRS) ($50 annual fee; $35 per hour on-line
at 1200 baud), BRS Information Technologies, 1200 Rte. 7, Latham, NY 12110.
(800) 345—4227.
Dialog ($75 per hour on-line at 1200 baud, 50 for manual), Dialog Information
Services, Inc., 3460 Hillview Ave., Palo Alto, CA 94304. (800) 334—2564.
CAS ONLINE, Chemical Abstracts Service, Marketing Dept. 33685, P. O. Box
3012, Columbus, OH 43210 (800) 848—6538 or (614) 421—3600.
Lab PC Users Group, 5989 Vista Loop, San Jose, CA 95124. (408) 723—0943.
Black Box Corporation, P. O. Box 12800, Pittsburgh, PA 15241. (412) 746—
5530.
Глава 11
СТЫКОВКА С ВНЕШНИМИ
УСТРОЙСТВАМИ
Для сбора экспериментальных данных или управле¬
ния процессами известно несколько стандартов; поэтому для вы¬
бора соответствующего интерфейса требуется довольно много
знать о конкретной задаче. Выбор интерфейса подразумевает
умение читать и понимать терминологию соответствующей ли¬
тературы. Справочные и рекламные публикации наводнены обо¬
ротами и сокращениями, описывающими интерфейсы так:
• 6-канальный аналоговый выход 12-битового разре¬
шения
• 24-битовый параллельный цифровой интерфейс вво¬
да-вывода, совместимый с TTL/CMOS
• А/Ц преобразователь (50 кГц)
• 8-канальный дифференциальный или 16-канальный
простой ввод.
Выбор надлежащего интерфейса требует знаний о задаче до¬
ступных аппаратных и доступных программных средствах. Если
вы впервые приступаете к работе с интерфейсами, постарайтесь
проконсультироваться с кем-нибудь более опытным. Даже чте¬
ние каждой книги и статьи по этим вопросам не дает навыков,
приобретаемых на опыте. Стыковка экспериментальных устано¬
вок с компьютером все еще является искусством, а соответству¬
ющие специалисты — художниками» своего дела. Время, потра¬
ченное на «заглядывание через плечо» такого знатока много¬
кратно окупится впоследствии. Поставщики интерфейсных плат
часто могут подсказать имена специалистов, овладевших слож¬
ным искусством стыковки приборов или датчиков с ПК.
Прежде чем покупать интерфейсные устройства, постарай¬
тесь увидеть их в действии (желательно при требуемой конфи¬
гурации). Большинство поставщиков интерфейсных плат для ПК
гарантирует возврат денег, если плата или программные сред¬
ства возвращаются не позднее, чем через 30 дней. Вследствие
низкой стоимости этих изделий их вряд ли будут демонстриро¬
вать Вам в лаборатории. Попробуйте воспользоваться контакта¬
ми с другими пользователями или понаблюдайте демонстрацию
работы изделия на семинаре или на выставке.
229
230 Глава 11
123657
РИС. 11.1. Преобразование данных. А — непрерывный аналоговый сигнал
(амплитуда непрерывного интервала и область определения); Б —
сигнал после преобразования — цифровые данные (дискретные
амплитуда и область определения).
Основные сведения об интерфейсах
Интерфейсы либо передают данные в неизменной форме от од¬
ного компьютера другому, либо преобразуют их из исходной
формы в другую, более удобную для передачи. Передача данных
может осуществляться при помощи различных физических носи¬
телей. Чаще всего для этого используются провода (телефон¬
ные) и атмосфера (радиоволны, телепередача и микроволны).
Обычно передача данных эффективно производится почти без
вмешательства пользователя. Интерфейсы, которые осуществля¬
ют преобразование данных, требуют от пользователя большего
внимания — пользователь здесь является важным компонентом
«оборудования». Интерфейсы для преобразования данных мо¬
гут быть аппаратными, программными или комбинированными.
Последнее встречается наиболее часто; при этом можно выпол¬
нять разнообразные запрограммированные варианты преобразо¬
ваний. Выбор и правильное применение соответствующих аппа¬
ратных и программных средств является ключевым фактором
успешного сбора данных и последующей их обработки на ПК.
Преобразование данных. Обычно окружающий нас мир вос¬
принимается непрерывным, или аналоговым образом. Представ¬
ление физических характеристик, таких, как расположение (ко¬
ординаты) объекта, освещенность, давление, температура или
сила в цифровом ПК требует преобразования данных (рис. 11.1).
Стыковка с внешними устройствами 231
Амплитуда
электрического Интервал
сигнала времени
Физические Цифровой
величины код
РИС. 11.2. Типы данных и взаимные преобразования, необходимые для цифро¬
вого сбора данных.
Первый шаг в самом распространенном методе преобразова¬
ния физического сигнала в «понятную» компьютеру форму
заключается в превращении физического воздействия в электри¬
ческий сигнал. Сигналы можно накапливать, их можно обраба¬
тывать и отображать. Среди множества характеристик электри¬
ческих сигналов три группы наиболее существенны для преоб¬
разования данных: амплитудные (А), временные (В) и цифро¬
вые (Ц). К амплитудным относятся все электрические величины,
такие, как напряжение, сопротивление, емкость и ток. Во всех
этих примерах количественное значение величины соответствует
измеряемому фактору (воздействию). В случае временных ха¬
рактеристик измеряемая физическая величина связана с фор¬
мой электрического сигнала (волны) его временной зависи¬
мостью. Эта категория включает ширину импульса, частоту или
фазовый угол сигнала. Амплитудные и временные характеристики
являются непрерывными функциями измеряемой величины. Циф¬
ровой сигнал представляет ее значения дискретно. ПК может
легко воспринимать и оперировать с этим типом сигналов. Для
получения цифрового сигнала сигналы других типов должны под¬
вергнуться преобразованию. Все связи внешнего мира с ПК
могут описываться посредством взаимных превращений этих
групп, или типов данных (рис. 11.2).
Преобразование типов данных. Рассматривая связь с ПК с
точки зрения взаимных преобразований величин разных типов
пользователь легко сможет понять функции устройств, необхо¬
димых для конкретного приложения. Например, ПК нужно пе¬
редавать значение температуры. Рис. 11.3 показывает характе¬
232 Глава 11
ристики типичного термистора, температурного датчика, сопря¬
женного с ПК. Первым шагом является преобразование (Т—А)
типа физическая величина — амплитуда электрического сигнала,
причем получаемое напряжение измеряется мостиком Уитсона.
Далее напряжение преобразуется в частоту (А—В), которая из¬
меряется цифровым частотомером (В—Ц), а цифровое значение
посылается в память IBM PC (Ц—Ц).
Передача данных от одного компьютера другому по телефон¬
ным линиям и через модемы также требует серии преобразова¬
ний. Рис. 11.4 иллюстрирует этот процесс. Сначала цифровые
данные преобразуются (Ц—Ц) в пригодный к передаче код, та¬
кой, как ASCII или EBCDIC. Этот код превращается в электри¬
ческую частоту посредством передающего модема (Ц—В), элек¬
трические частоты «передаются» по телефонной линии или с по¬
мощью микроволн к принимающему модему, где преобразуются
обратно в цифровые данные (В—Ц). Далее цифровой код приво¬
дится к представлению, нужному для принимающего компьюте¬
ра (Ц-Ц).
Особенности стыковки. Хотя компьютеры и их интерфейсы
могут решать многие проблемы, они так же легко могут вносить
ошибки. Эти ошибки бывают двух типов: ошибки передачи и
ошибки преобразования данных. Первые обычно можно обнару¬
жить и передать данные заново. Хороший компьютерный интер¬
фейс (его программное и аппаратное обеспечение) включает
средства перехвата ошибок и реакции на них. Те же средства,
которые используются для передачи файлов от одного компью¬
тера другому, такие, как протоколы XMODEM и Kermit, должны
применяться и здесь, чтобы устранить появление ошибок при пе-
Цисрровой
Термисторный
мостик
Физическая
величина-*-
напряжение
Преобразователь Цифровой
напряжение-*- частотомер
частота
Напряжение
частота
Частота
цисрробое
значение
РИС. 11.3. Цифровое измерение температуры с использованием термистора,
преобразователя напряжения в частоту и цифрового частотомера.
Стыковка с внешними устройствами 233
1 1 1
РИС. 11.4. Преобразования сигнала при цифровой связи по телефонным ли¬
ниям.
редаче данных. Конечно, иногда такой подход невозможен без
дополнительной работы, но речь идет о корректности данных и
все ошибки должны быть по возможности исключены.
Ошибки преобразования данных обычно обнаружить слож¬
нее, и причины их появления обусловлены конструкцией интер¬
фейса. Преобразование данных при связи печально известно как
процесс, сопровождающийся возникновением и внесением в вы¬
числения ошибок. Преобразование данных в интерфейсе может
быть неточным почти на всех стадиях. Рассмотрим некоторые
распространенные устройства для преобразования данных и со¬
ображения, связанные с выбором наиболее подходящего из них.
Преобразователи. Преобразователи превращают входной фи¬
зический параметр ('координаты объекта, свет, температуру,
ускорение и силу) в электрический сигнал. Одна или более из¬
меряемых характеристик электрического сигнала (напряжение,
сопротивление, ток или емкость) при этом пропорциональна зна¬
чению измеряемой физической величины. Характеристиками пре¬
образователя служат его точность (правильность), линейность,
скорость отклика и гистерезис.
Точность преобразователя связана с воспроизводимостью ре¬
зультатов измерений. При повторении работы с идентичными
физическими сигналами результаты преобразования должны
быть идентичны. Точность показывает, насколько хорошо дан¬
ный преобразователь отвечает этому идеальному условию. Точ-
234 Глава 11
Преобразователь
Физический
параметр
Е1
1
Усилитель
Компьютер
А/Ц
преобразователь
РИС. 11.5. Типичная система цифрового сбора данных.
ность обычно приводится в виде стандартного отклонения или
относительного (в процентах) стандартного отклонения преобра¬
зованных значений.
Линейность служит мерой того, насколько хорошо преобра¬
зователь отвечает идеальной градуировочной линии или предпо¬
лагаемой функциональной зависимости. Градуировочная линия
(или кривая) строится в виде графика, изображающего отклик
преобразователя на различные значения физической величины.
Идеальный преобразователь всегда дает отклик, соответствую¬
щий значениям на этой линии или кривой. Реальные преобразо¬
ватели имеют хорошую линейность только в определенном ин¬
тервале значений физической величины.
Скорость отклика описывает, насколько быстро преобразова¬
тель реагирует на •изменения измеряемой физической величины.
Гистерезис показывает разность между откликом преобразо¬
вателя на одно и то же значение в зависимости от того, как
осуществляется подход к нему — со стороны больших (сверху)
или меньших (снизу) значений.
Все эти параметры приводятся для определенного темпера¬
турного интервала. За его пределами характеристики устройст¬
ва могут значительно отклоняться от спецификации.
Стыковка с внешними устройствами 235
Аналого-цифровой преобразователь. Имеются сотни преобра¬
зователей аналогового сигнала (напряжения) в цифровые дан¬
ные (АЦП, А/Ц-преобразователь) для IBM PC. Общая схема ис¬
пользования АЦП представлена на рис. 11.5. В преобразователь
поступает физический сигнал (давление, температура, координа¬
ты местоположения или свет) и вырабатывается выходное на¬
пряжение EI. Затем оно усиливается до величины Е2, пригодной
для подачи на вход АЦП. Аналоговое напряжение преобразует¬
ся в цифровое значение. При этом цифровому преобразованию
подвергаются величины двух типов — напряжение и время. На¬
сколько точно АЦП преобразует данные, зависит от вышеназван¬
ных характеристик преобразователей и, кроме того, от частоты
регистраций разрешения и пропускной способности. Частота
регистрации характеризуется числом А/Ц-преобразований в се¬
кунду. После преобразования аналогового сигнала (рис. 11.6) в
новом представлении обязательно имеется ошибка. Эту ошибку
можно уменьшить до пренебрежимо малого уровня, если часто¬
та регистрации достаточно велика. Более частая регистрация не
всегда практически выгодна.
Хорошее правило для установления частоты взятия отсчетов,
критерий Найквиста, заключается .в замере сигнала с частотой
вдвое большей необходимой. Если выбрать частоту трудно, сле¬
дует опробовать разные значения и оценить различие в получае¬
мых результатах. Рис. 11.7, на котором приведены данные, полу¬
ченные для одной и той же синусоиды при малой и большой
скорости регистрации, наглядно демонстрирует важность пра¬
вильного выбора этой скорости.
РИС. 11.6. Ошибки, вызванные преобразованием данных, представлены откло¬
нениями от нулевой линии.
226 Глава И
105 точек от 0 до 2 PI
52 точки от 0 до 2 PI
РИС. 11.7. Влияние частоты регистрации на вид синусоидальной кривой.
Каждый следующий график (см. продолжение рисунка) отвечает
вдвое меньшей частоте.
Стыковка с внешними устройствами
26 точек от 0 до 2 PI
13 точек от 0 до 2 РГ
238 Глава 11
7 точек от 0 до 2 PI
Стыковка с внешними устройствами 239
Разрешение или динамический интервал указывает, сколько
дискретных значений может принимать аналоговый сигнал. Эту
величину обычно приводят как число битов результирующего
цифрового значения. Наиболее распространены 8-, 12- и 16-би¬
товые А/Ц-преобразователи. Если используется АЦП типа
напряжение — частота, разрешение определяется числом раз¬
рядов в цифровом счетчике. Чем больше битов или разрядов
в счетчике, тем более точен результат цифрового преобра¬
зования.
Бит может иметь значение 0 или 1. Один бит может пред¬
ставлять только два (21) различных значения. Комбинируя боль¬
ше битов, можно представить больше значений. Например, 4 бита
могут представлять 24, или 16 уровней входного, сигнала, 8 би¬
тов— 256 уровней, 12 битов — 4096 и 16 битов — 216 = 65 536 раз¬
личных значений напряжения. Примеры, приведенные на
рис. 11.8—11.11, показывают, насколько важен этот аспект пре¬
образования данных для получения правильной интерпретации
экспериментальных результатов. Рисунки показывают серию пи¬
ков или сигналов, уменьшающихся по амплитуде. Сигнал с наи¬
большей амплитудой записывается всеми преобразователями
данных. Однако остальные сигналы, за исключением примера с
наивысшИлМ разрешением, более трудны для регистрации.
Другой способ выражения тех же ошибок преобразования
предусматривает расчет минимального измеренного отклонения
аналогового сигнала. Для сигнала 5 В при использовании 4-би¬
тового АЦП минимальное воспринимаемое в цифровОхМ виде от¬
клонение равно 5В/24 или 5В/16 = 312 мВ. Аналогично для 8-. 12-,
16-битовых А/Ц-преобразователей оно соответственно составля¬
ет 5В/28 = 5В/256= 19,53 мВ; 5В/212 = 5В/4096 = 1,22 мВ и 5В/216 =
= 5В/65 536 = 0,076 мВ. Все пики, характеризующиеся меньшим
изменением напряжения, не будут замечены.
В конкретных приложениях частота регистрации и разреше¬
ние должны быть достаточны для регистрации наблюдаемых фи¬
зических событий. Например, частота регистрации и разреше¬
ние, необходимые для измерения изменений температуры в теп¬
лице на протяжении 24 ч, существенно отличны от значений,
необходимых для измерения изменений температуры, происходя¬
щих за односекундные интервалы внутри цилиндра турбомотора.
Пользуйтесь повышенным разрешением, если методы обработки
зарегистрированных данных включают возведение в квадрат
или взятие квадратных корней, как, 'например, при построении
линии или кривой регрессии методОхМ наименьших квадратов.
Выполнение этих преобразований с уже приближенными величи¬
нами вследствие ограниченного разрешения аппаратных средств
может приводить к большим непредсказуемым выбросам в ре¬
зультатах.
240 Глава 11
хЮ
РИС. 11.8. Цифровое представление аналогового сигнала, полученное при по¬
мощи 8-разрядного АЦП.
Стыковка с внешними устройствами 241
РИС. 11.10. Цифровое представление аналогового сигнала, полученное при
помощи 16-разрядного АЦП,
16 г. Учи
242 Глава 11
Производительность, или скорость накопления данных, — это
количество данных, собираемых за определенный интервал вре¬
мени. Для большинства АЦП указанная характеристика приво¬
дится в отсчетах в секунду. Следует знать, что эти величины
обычно отражают максимальную скорость, с которой аппаратные
средства на интерфейсном плате могут выполнять преобразова¬
ния, т. е. верхнюю границу скорости накопления данных. Специ¬
фикации редко учитывают дополнительное время, требуемое при
каждом отсчете для мультиплексора, так называемые времена
отсчета и удерживания. Помимо этого, для получения истинного
времени, необходимого на обработку одного значения следует
учитывать время высвечивания данных на мониторе или время
записи на диск. Истинная производительность или скорость на¬
копления выражается общим временем для одного отсчета, не¬
обходимым для регистрации высвечивания и записи данных.
Для обычного IBM PC, работающего с тактовой частотой 5 м Гц,
реальная производительность при общепринятых интерфейсных
средствах, составляет около 500 отсчетов в секунду. Ее можно
значительно увеличить, если воспользоваться более быстрым
PC/AT или ему подобным; при более скоростном программном
обеспечении или в том случае, если регистрация данных нужна
только на короткое время, скорость накопления можно увели¬
чить путем ввода данных прямо в память и с записью их после
завершения периода накопления.
Аналого-цифровое преобразование
хроматографических данных
Аналоговый сигнал хроматографического детектора является ве¬
роятно, наиболее часто регистрируемым сигналом большинства
химических лабораторий. Он дает прекрасный пример для раз¬
бора обстоятельств, которые следует принять во внимание при
выборе интерфейса для связи ПК с «внешним миром». Хромато¬
графия имеет широкую область применения — от исследования
образцов, содержащих сотни различных компонентов до опреде¬
ления одного или двух компонентов. Хроматографические зада¬
чи зависят от исследуемого образца. Одни хроматографические
эксперименты выполняются с целью получения лишь качествен¬
ных характеристик, другие — с целью получения как качествен¬
ных, так и количественных. Соответственно оборудование и про¬
граммные средства для А/Ц-преобразования должны отвечать
задаче. Если предполагается выполнение всех типов анализа хро¬
матографических данных, аппаратные и программные А/Цсред¬
ства должны функционировать на всех уровнях.
Накопление хроматографических данных о результатах каче¬
ственного и количественного анализа образцов, требует двух
Стыковка с внешними устройствами 243
особенностей, которые обычно отсутствуют у обычных АЦП. Во-
первых, необходим широкий динамический диапазон или высокое
разрешение. Оно необходимо, так как хроматографические пики
одного и того же образца могут оказаться очень маленькими
(представлять низкие концентрации компонентов) и очень боль¬
шими (высокие концентрации). Охват всей концентрационной об¬
ласти и получение точных количественных данных требует АЦП
с динамическим диапазоном 10б, покрывающим обычный диапа¬
зон выходного сигнала детектора (0—1 В). Это означает, что
аналоговый сигнал преобразуется в одно из миллиона возмож¬
ных дискретных значений. Высокое разрешение имеет важное
значение при обработке хроматографических данных и потому,
что в большинстве случаев обработка данных требует отыскивать
начало, вершину и конец пика, а это требует сравнения данных
и аппроксимации, т. е. возведения в квадрат и взятия квадрат¬
ных корней. Для точного определения параметров пика необхо¬
димы данные, зарегистрированные при помощи А/Ц-преобразо-
вателя с высоким разрешением.
Второй особенностью, как правило, отсутствующей у обычных
АЦП, является необходимость в получении интегрального, вы¬
ражающего площадь под аналоговым сигналом, значения — это
так называемое интегральное АЩ-преобразование, отличающее¬
ся от простых дискретных отсчетов. Это требование также дик¬
туется задачей. Хроматографический детектор измеряет концен¬
трацию элюируемого компонента. Концентрация компонента
пропорциональна площади, ограниченной пиком на хроматограм¬
ме. Интегрирование дает площадь под кривой, отслеживая сиг¬
нал почти непрерывно в каждый интервал времени. Дискретный
АЦП отслеживает сигнал только для малой доли интервала вре¬
мени отсчета, обычно около 20%, и предполагается, что анало¬
говый сигнал остается постоянным в течение всего остального
времени. Этот тип А/Ц-преобразования пригоден в том случае,
когда имеют дело с аналоговым сигналом, изображающим тем¬
пературу или давление, которые не изменяются за время снятия
отсчета, однако хроматографические данные требуют большей
точности.
Оба эти требования задачи удовлетворяются при использова¬
нии А/Ц-преобразователя напряжения в частоту. Напряжение
аналогового сигнала преобразуется в частоту квадратных волн,
или импульсов. Импульсы подсчитываются в течение определен¬
ного временного интервала; когда он истекает, это число считы¬
вается на хранение в память, счетчик обнуляется и начинается
новый период счета. Этот режим действует для каждого отсчета.
Такой метод А/Ц-преобразования удовлетворяет обоим услови¬
ям, характерным для хроматографического эксперимента. Ана¬
логовый сигнал контролируется почти непрерывно (в то время,
16*
244 Глава 11
когда считывается содержимое и счетчик обнуляется, в конце
каждого периода отсчета, аналоговый сигнал не контролируется).
Если счетчик содержит достаточное число разрядов, шесть для
хроматографических данных, чтобы иметь динамический диапа¬
зон 106, достигается необходимое разрешение.
Если хроматографические задачи достаточно просты, можно
прибегнуть к А/Ц-преобразователю с меньшим разрешением и
меньшим динамическим диапазоном. Если вас не интересуют ко¬
личественные измерения, вы можете даже не использовать ин¬
тегрирующий АЦП. Оцените требования задачи и примените
соответствующие устройства сбора данных и интерфейсы. Сбор
данных — критический этап во всех экспериментах, поскольку
некорректно зарегистрированные данные почти всегда приводят
к некорректным результатам и неправильный выводам, незави¬
симо от того, насколько изощрены алгоритмы анализа данных.
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)
Эти преобразователи генерируют аналоговый сигнал по получен¬
ным цифровым данным. Все характеристики, описывающие пре¬
образователи и АЦП используются и для ЦАП.
Аналоговые сигналы, генерированные Ц/А'Преобразованием,
обычно служат для управления. Уровень напряжения, посланный
устройству, может заставить его действовать с определенной ско¬
ростью. Например, многие насосы для ВЭЖХ управляются ана¬
логовым сигналом. Скорость потока определяется напряжением,
поданным на насос. Чтобы изменить скорость потока, просто по¬
сылают сигнал другого уровня.
Системы цифрового ввода—вывода дают пользователю воз¬
можность принимать или посылать параллельно цифровые дан¬
ные. Параллельные данные требуют отдельной линии для битов.
Наиболее частое применение этого типа интерфейса связано с
прямой передачей двоично кодированных десятичных цифр
(ВСД), хотя каждый индивидуальный канал связи можно ис¬
пользовать и отдельно, например для включения и выключения
устройства.
Программное обеспечение сбора данных
Большинство производителей интерфейсов предоставляет про¬
граммные средства для простых задач сбора данных. Обычно эти
программы достаточны для начала и позволяют убедиться в пра¬
вильности работы аппаратных средств. Для создания полных си¬
стем, включающих сбор, отображение, обработку и хранение
данных, следует обратиться к трем пакетам программ: Labtech
Notebook, ASYST и ASYSTANT.
Стыковка с внешними устройствами 245
Labtech Notebook. Программа Labtech Notebook (лаборатор¬
ный журнал) создана Laboratory Technologies. В основе своей
это система сбора при помощи многих интерфейсных плат,
RS-232C и IEEE-488. Данные записываются на диск для даль¬
нейшей обработки с помощью Labtech Notebook или других про¬
грамм, таких, как Lotus 1-2-3 или программа Labtech использу¬
ет для определения системы сбора данных «меню», подобное
«меню» Lotus 1-2-3. Labtech Notebook обеспечивает скорость сбо¬
ра более 600 отсчетов в секунду с отображением данных на гра¬
фическом мониторе ПК; можно собирать данные 1и быстрее, до
1000 отсчетов в секунду, в высокоскоростном режиме с некото¬
рыми ограничениями (рис. 11.12).
ASYST и ASYSTANT. Оба пакета программ разработаны
Adaptable Laboratory Software, а распространяются и сопровож¬
даются Macmillan Software. ASYST — диалоговая программная
среда со встроенными функциями для обычных задач сбора, ото¬
бражения и обработки данных. Пользователь может скомбини-
И: ’
LABTECH REAL TIME ACCESS
3.4375
2.8398
latest Value
Current Mean
SW Wation 8.421466
№uui Value 2.8898
Kaxfaun Value 3.4375
Qrht Liait 3.331739
Unit 2.339238
STATISTICALQUALITY СОИТИЙ. CHART
г WITH UPPER ILOUER CONTROL UNITS
Ibal Tine Spreadsheet
Bute toalysbc:
Control Liait Factor
Stdleviat&r^ '
SUNMfiSVSWriSTICS
list in Шапки
о Raw Data * 5 Pt Wowing Current «еап * ICI
РИС. 11.12. Обращение к Labtech Notebook в режиме реального времени.
Графики можно построить сразу по получении данных (с разре¬
шения Laboratory Technologies).
246 Глава И
РИС. 11.13. Операции анализа данных ASYST включают сглаживание (с раз
решения Mackmillan Software).
ровать эти составные блоки под свою задачу. Данные могут быть
собраны при помощи нескольких интерфейсных плат через
RS-232C или IEEE-488. При помощи специальных средств дан¬
ные можно представить графически, в том числе и в виде трех¬
мерного изображения. Встроенные функции анализа данных
охватывает быстрое фурье-преобразование, сглаживание данных
(рис. 11.13), интегрирование, дифференцирование, аппроксима¬
цию, статистический анализ, решение дифференциальных урав¬
нений и операции с матрицами.
ASYSTANT — пакет программ, управляемый с помощью
«меню» со встроенными функциями, аналогичными имеющимся
в ASYST. При помощи «меню» пользователь может собирать,
отображать и анализировать данные.
Будущее ПК в химической лаборатории
Эта книга ознакомила вас с основными областями применения
ПК в лаборатории или учреждении. В будущем число приложе¬
ний ПК резко возрастет и возможности персонального использо¬
вания ЭВМ. в лаборатории станут еще значительнее. Основная
тенденция, обусловливающая это расширение сферы'приложений,
состоит в нарастании мощности компьютеров при снижении их
стоимости. Задачи, которые еще несколько лет назад могли ре-
Стыковка с внешними устройствами 247
шаться только на миникомпьютерах и больших ЭВМ, теперь
выполняются и на персональных компьютерах.
Снизившаяся стоимость компьютеров приводит к появлению
приложений прежде отсутствовавших у компьютеров любого
уровня; настольные издательские системы, например, стали ре¬
альностью и обеспечивают новые пути обмена информацией меж¬
ду химиками. Возможность сочетать текст с графикой, необхо¬
димая всехМ химикам, теперь доступна по весьма умеренным
ценам. Важным компонентом во всех приложениях являются
интеллектуальные средства; пользователь должен приложить
определенные усилия для применения таких мощных инструмен¬
тов, как ПК. Задачей на будущее является не просто эксплуа-
тация мощных средств, но поиск новых возможностей и прило¬
жений. ПК дает человеку фантастические возможности самосо¬
вершенствования и связи с внешним миром. Хочется надеяться,
что эта сила будет использоваться конструктивно и сделает нашу
жизнь лучше.
Изделия, упоминаемые в этой главе
LABITECH NOTEBOOK (8895), Laboratory Technologies Corp., 255 Ballard-
vale St, Wilmington, MA 01887. (617) 657—5400.
ASYST (four modules, $ 2195), Macmillan Software Co, 866 Third Ave, New
York, NY 10022 (800) 348—0033.
ASYSTANT (5495) and ASYSTANT Plus (5895), Macmillan Software Co,
866 Third Ave, New York, NY 10022. (800) 348—0033.
Некоторые- производители интерфейсов сбора данных и управления для
IBM PC.
MetraByte Corp, 254 Tosca Dr, Stoughton, MA 02072. (617) 344—1990.
Data Translation, 100 Locke Dr, Marlboro, MA 01752. (617) 481—3700.
Cyborg Corp, 55 Chapel St, Newton, MA 02158. (617) 964—9020 or (800)
343—4494.
Strawberry Tree Computers, 1010 West Fremont Ave, Sunnyvale, CA 94087
(408) 736—3083.
Keit’nley Data Acquisition and Control, 28775 Aurora Rd, Solon, OH 44139.
(800) 552—1115.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Malmstadt M. V., Enke C. G. Digital Electronics for Scientists; W. A. Benja¬
min: New York, 1969.
Dessy R. E. The Electronic Laboratory; American Chemical Society: Washing¬
ton, DC, 1985.
Leibson S. «The Input/Output Primer», BYTE, February—July 1982.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Распечатки содержимого клеток таблицы в примерах
использования Lotus 1-2-3
Площадь (в процентах)
В1: Liquid Chromatography Data
A9: 'Peak No.
В2: Area Percent Report
B9: 'Ret. Time
A3: \=
C9: “Area
B3: \=
D9: '% Total Area
C3: \=
A10: 1
D3: \=
B10: 2.34
E3: \=
C10: 12345
A4: 'Sample:
D10: (F3) 100*C10/$C$19
B4: QA *2345
A11: 2
D4: 'Date:
B11: 2.67
E4: (DI) @DATE(85,3,4)
C11: 34567
A5: 'Column:
D11: (F3) 100*C11/$C$19
B5: 'Sephadex
A12: 3
D5: 'Operator:
B12: 3.68
E5: GIO
C12: 78904
A6: 'Solvent:
D12: (F3) 100*C12/$C$19
B6: 'Methanol/Water
A13: 4
D6: 'Inst No.:
B13: 4.98
E6: LC*1234
C13: 5674
A7: 'Notes:
D13: (F3) 100*C13/$C$19
B7: 'Sample vial seal broken
A14: 5
during shipment
B14: 6.89
A8: \=
C14: 12356
B8: \=
D14: (F3) 100*C14/$C$19
C8: \=
A15: 6
D8: \=
B15: 9.78
E8: \=
C15: 896654
248
Приложение 249
D15: (F3) 100+С15/$С$19
А16: 7
В16: 10.76
С16: 9223
D16: (F3) 100*С16/$С$19
А17:’8
В17: 13.45
С17: 14568
D17: (F3) 100*С17/$С$19
С18: \-
D18: (F3) \-
С19: @SUM(C10..C17)
D19: (F3) @SUM(D10..D17)
Расчет по одному внешнему стандарту
B1: Liquid Chromatography Data
В2: 'Single Level External Standard
A3: \=
B3: \=
C3: \=
D3: \=
E3: \=
F3: \=
C3: \=
A4: Sample:
B4: QA #2345
D4: 'Date:
E4: (DI) @DATE(85,3,4)
A5: 'Column:
B5: Sephadex
D5: 'Operator:
E5: GIO
A6: 'Solvent:
B6: Methanol/Water
D6: '»nst No.:
EG: LC&1234
A7: 'Notes:
B7: Sample vial seal broken
. during shipment
A8: \=
B8: \=
C8: \=
D8: \=
E8: \=
F8: \=
G8: \=
A9: Compound
B9: Ret. Time
C9: “Area.
D9: “Amount
E9: Resp Factor
F9: “Amt %
C9: RTDelta%
A10: Methane
B10: 2.34
C10: 12345
D10: (F3) +C10/E10
ЕЮ: +E24
F10: (P3) +D10/$D$19
G10: (РЗ) (B24-B10)/B24
A11: 'Ethane
B11: 2.67
C11: 34567
D11: (F3) +C11/E11
Ell: +E25
F11: (P3) +D11/$D$19
G11: (РЗ) (B25-B11)/B25
A12: 'Propane
B12: 3.68
C12: 78904
D12: (F3)+C12/E12
E12: +E26
F12: (P3) +D12/$D$19
G12: (РЗ) (B26-B12)/B26
A13: Butane
B13: 4.98
C13: 5674
D13: (F3) +C13/E13
E13: +E27
F13: (P3) +D13/$D$19
G13: (РЗ) (B27-B13)/B27
A14: 'Pentane
B14: 6.89
C14: 12356
D14: (F3) +C14/E14
E14; +E28
F14: (P3) +D14/$D$19
G14: (РЗ) (B28-B14)/B28
A15: 'Hexane
B15: 9.78
C15; 896654
250 Приложение
D15: (F3) +С15/Е15
Е15: +Е29
F15: (РЗ)+D15/$D$19
G15: (РЗ) (В29-В15)/В29
А16: 'Heptane
BIG: 10.76
С16: 9223
D16: (F3) +С16/Е16
Е16: +Е30
F16: (РЗ)+D16/$D$19
G16: (РЗ) (В30-В16) /ВЗО
А17: ’Octane
В17: 13.45
CI7: 14568
017: (F3) +С17/Е17
Е17: +Е31
FI7: (РЗ)+D17/$D$19
G17: (РЗ) (В31-В17) В31
С18: \-
D18: (F3) \-
F18: \-
С19: @SUM(C10..C17) '
D19: (F3) @SUM(D10..D17)
F19: (Р2) @SUM(F10..F17)
Линейная регрессия (МИК)
А1: ’Calibration Data
for 1,3 dichlorobenzene
A3: "Concentration
B3: "Area
A6: 100
B6: 21000
C6: +A6*B6
A7: 200
B7: 30400
C7: +A7*B7
A8: 300
B8: 39700
C8: +A8*B8
A9: 400
B9: 48900
C9: +A9*B9
A10: 500
B10: 61000
C10: +A10*B10
A13: 'Slope of Line:
B13: (@SUM(PROD(JCT)/
@COUNT(CONC)-@AVG
(CONC)*@AVG(AREA))/
@STD(CONC)*2
A14: 'Y-Axis Intercept:
B14: @AVG(AREA)-B13*
@AVG(CONC)
Карта контроля качества для прибора
А1: ’Data
81: 'Avg
С1: ’Avg-IStd
D1: 'Avg+IStd
B2: @AVG($DATA)
C2: +B2-@STD($DATA)
D2: +B2+@STD($DATA)
A3: 100
B3: @AVG($DATA)
C3: +B3-@STD($DATA)
D3: +B3+@STD($DATA)
13: 6
A4: 110
B4: @AVG($DATA)
C4: +B4-@STD($DATA)
D4: +B4+@STD($DATA)
14: 7
A5: 120
B5: @AVG($DATA)
C5: +B5-@STD($DATA)
D5: +B5+@STD($DATA)
15: 8
A6: 105
B6: @AVG($DATA)
C6: +B6-@STD($DATA)
D6: +B6+@STD($DATA)
16: 9
A7: 130
B7: @AVG($DATA)
C7: +B7-@STD($DATA)
D7: +B7+@STD($DATA)
17: 10
Приложение 251
А8: 112
В8: @AVG($DATA)
С8: +B8-@STD($DATA)
D8: +B8+@STD($DATA)
IB: 11
A9: 111
B9: @AVG($DATA)
C9: +B9-@STD($DATA)
D9: +B9+@STD($DATA)
I9: 12
A10: 109
BIO: @AVG($DATA)
CIO: +B10-@STD($DATA)
DIO: +B10+@STD($DATA)
HO: 13
All: 108
В11: @AVG($DATA)
Cl 1: +B11 -@STO($DATA)
D11: +B11+@STD($DATA)
111: 14
A12: 108
В12: @AVG($DATA)
C12: +B12-@STD($DATA)
DI 2: +B12+@STD($DATA)
II2: 15
A13: 110
813: @AVG($DATA)
C13: +B13-@STD($DATA)
Dl3: +B13+@STD($DATA)
IIS: 16
A14: 111
В14: @AVG($DATA)
Cl 4: +B14-@STD($DATA)
DI 4: +B14+@STD($DATA)
114: 17
A15: 109
B15: @AVG($DATA)
C15: +B15-@STD($DATA)
DI 5: +B15+@STD($DATA)
II5: 18
A16: 110
В16: @AVG($DATA)
Cl 6: +B16-@STD($DATA)
DI 6: +B16+@STD($DATA)
116: 19
A17: 109
Bl 7: @AVG($DATA)
Cl 7: +B17-@STD($DATA)
DI 7: +B17+@STD($DATA)
117: 20
A18: 108
В18: @AVG($DATA)
Cl 8: +818-@STD($DATA)
D18: +B18+@STD($DATA)
H8: 21
Bl 9: @AVG($DATA)
Cl 9: +319-@STD($DATA)
DI 9: +B19+@STD($DATA)
E19; 'Average
Fl9: Avg-1Std
019: 'Avg+1Std
Hl 9: 112
H9; 22
Макрокоманды Lotus
AA1: 1+1
AB1: Counter
AA2: 2
AB2: Comparison
AA3: '\P
AB3: "/RECOUNTER"
AB4; "/XNEnter Number
of copies:"COMPARISON~
AB5: "/PPR{?}~Q
AB6: "/XICOUNTER>
=COMPARISON~/XQ
AB7; '7PPAGPQ
AB8: "{GOTO}
COUNTER~{EDIT}+1~
AB9: "/XGAB6*
Данные I СР для построения гра фиков
A1: 1474
Bl: 1179
Cl: 884
A2: 1732
252 Приложение
В2: 1385
С2: 1039
АЗ: 2116
ВЗ: 1692
СЗ: 1269
А4: 2628
В4: 2102
С4: 1576
А5: 3364
В5: 2691
С5: 2018
А6: 4528
В6: 3622
С6: 2716
А7: 6636
В7: 5308
С7: 3981
А8: 10896
В8: 8716
С8: 6537
А9: 19632
В9: 15705
С9: 11779
А10: 36464
В10: 29171
СЮ: 21878
А11: 75264
В11: 60211
С11: 45158
А12: 152256
В12: 121804
С12: 91353
А13: 257664
В13: 206131
С13: 154598
А14: 333440
В14: 266752
С14: 200064
А15: 353344
В15: 282675
С15: 212006
А16: 300160
ВЮ: 240128
СЮ: 180096
А17: 204464
В17: 163571
С17: 122678
А18: 114560
В18: 91648
С18: 68736
А19: 58048
В19: 46438
С19: 34828
А20: 33392
В20: 26713
С20: 20035
А21: 22448
В21! 17958
С21: 13468
А22; 16416
В22: 13132
С22: 9849
А23: 13040
В23: 10432
С23: 7824
А24: 10356
В24: 8284
С24: 6213
А25: 8520
В25: 6816
С25: 5112
А26: 7216
В26: 5772
С26: 4329
А27: 6244
В27: 4995
С27: 3746
А28: 5392
В28: 4313
С28: 3235
А29: 4744
В29: 3795
С29: 2846
АЗО: 4180
ВЗО: 3344
СЗО: 2508
А31: 3756
В31: 3004
С31; 2253
А32: 3344
В32: 2675
С32-. 2006
Приложение 253
Данные к круговой диаграмме
АГ. 'Design & Development
D1: 35
А2: Analysis & Simulation
D2: 15
A3: 'Test & Lab Automation
D3: 20
A4: 'Administration
D4: 10
A5: 'PC Applications
D5: 20
Данные к ступенчатой столбцовой диаграмме
А1:
'Data
А28
68
АЗ:
100
А29
68
А4:
110
АЗО
70
А5:
120
А31
71
А6;
105
А32
69
А7:
130
АЗЗ
70
А8:
112
А34
69
А9:
111
А35
68
А10
109
А40
50
А11
108
А41
60
А12
108
А42
70
А13
110
А43
55
А14
111
А44
80
А15
109
А45
62
А16
110
А46
61
А17
109
А47
59
А18
108
А48
58
А20
60
А49
58
А21
70
А50
60
А22
80
А51
61
А23
65
А52
59
А24
90
А53
60
А25
72
А54
59
А26
71
А55
58
А27
69
НЕКОТОРЫЕ ВАЖНЫЕ ТЕРМИНЫ*
Адрес (address) —число, указывающее положение ячейки в па¬
мяти.
Активный источник сообщений, «докладчик» (active talker) —
устройство «общей шины» (интерфейс IEEE-488, или GPIB),
которое может посылать сообщения другим устройствам.
Аналоговый сигнал (analog signal) —сигнал с непрерывной об¬
ластью определения и областью значений (например, напря¬
жение) .
Аппаратное обеспечение (hardware) —оборудование, составляю¬
щее компьютерную систему.
Атрибут (attribute) —столбец таблицы данных (в СУБД).
А/Ц-преобразование (A/D conversion)—преобразование анало¬
гового сигнала в цифровое значение.
Е^аза данных, БД (date base) —совокупность данных, организо¬
ванных и упорядоченных в соответствии с той или иной кон¬
кретной задачей.
Байт (byte) —восемь подряд расположенных битов.
Бит (bit) —сокращение от binary unit — двоичная единица (ин¬
формации); бит может содержать значение 0 или 1.
Блокировка записи (record locking) —метод, обеспечивающий
при работе в сети только одному пользователю (в данный мо¬
мент времени) возможность менять содержимое записи
(файла).
Выравнивание (justification) —подгонка всех строк документа к
одной длине.
Генератор отчетов (report generator) —часть программы СУБД,
обеспечивающая получение отчетов (справок) обычно на
экране дисплея; пользователь может задать форму отчета,
т. е. выбрать то или иное расположение данных.
Гистерезис (hysteresis)—различие в отклике преобразователя
на одно и то же значение в зависимости от того, достигнуто
оно «сверху» или «снизу».
Перевод канд. хим. наук И. В. Плетнева.
254
Некоторые важные термины 255
Градуировочный множитель (response factor) —фактор пересче¬
та при количественном хроматографическом анализе; равен
отношению площади пика компонента на хроматограмме стан¬
дартного образца к концентрации компонента.
Дисковод (disk drive) — устройство, обеспечивающее запись и
чтение программ или данных с дисков.
Драйвер (driver) — программа управления устройствами ввода/
вывода, например монитором, клавиатурой, печатающим уст¬
ройством, графопостроителем или дисководом.
Дуплекс (duplex) — режим передачи данных по каналу в двух
направлениях.
Журнал регистрации данных (logbook, data logbook program) —
программа учета результатов испытаний (анализов) проме¬
жуточной продукции (описана в гл. 7).
Запись (record) — термин из области структур данных и СУБД,
обозначающий последовательность (набор) значений, зане¬
сенных в поля, характеризующие атрибуты объекта; называ¬
ется также кортежем. Под записью понимают и соответству¬
ющий физический участок памяти (внешней); записи состав¬
ляют файл.
«Импорт» (importing) — передача данных программе другой
программой; не требует повторного ручного ввода и обеспечи¬
вает отсутствие потерь при передаче.
Импульс (pulse) — быстро нарастающий и спадающий электри¬
ческий сигнал (например, прямоугольной формы).
Интегральная схема (integrated circuit) — схема, включающая
совокупность разнообразных электронных элементов, напри¬
мер транзисторов, конденсаторов или сопротивлений.
Интегрирующее А/Ц-преобразование (integrating A/D)—А/Ц-
преобразование, результатом которого является площадь под
кривой изменения аналогового сигнала.
Интеллектуальные средства (brainware) — термин, дополняю¬
щий выражения «программные средства» и «аппаратные сред¬
ства»; имеется в виду необходимость специальных знаний и
опыта при работе на компьютере.
Интерпретируемый язык (interpretive language) — язык про¬
граммирования, программы на котором компьютер считывает,
транслирует и исполняет немедленно, строка за строкой; при¬
мером служит интерпретируемый Бейсик.
Интерфейс (interface)—аппаратные или программные средства
сопряжения компьютера с внешними устройствами.
Интерфейс «общей шины» (general-purpose interface bus,
GPIB) — устройство сопряжения, обеспечивающее механиче¬
256 Некоторые важные термины
скую и электрическую совместимость, а также совместимость
по синхронизации и представлению данных всех состыкован¬
ных устройств, подчиняющихся требованиям стандарта
(IEEE-488).
Исходная программа (source code) —программа на языке высо¬
кого уровня.
Кабель (wire) — электрическая линия передачи данных.
«Клавишная» программа (hot key program)—программа, кото¬
рая загружается в память и начинает работать после нажа¬
тия определенной клавиши.
Клетка (cell) —элемент, стоящий на пересечении строки и столб¬
ца электронной таблицы.
Компилятор (compiler)—программа-переводчик с языка высо¬
кого уровня в машинный (объектный) код.
Контрольная сумма (checksum)—число, передаваемое компью¬
тером после передачи каждого блока данных; служит для
'контроля правильности передачи.
Контроль по четности (parity)—метод контроля правильности
передачи, использующий подсчет в сообщении числа битов,
содержащих 1.
Кортеж (tuple) —см. Запись.
Критический путь (critical path)—последовательность работ,
требующая наибольшего времени (в задачах управления про¬
ектами) .
Курсор (cursor) —светящийся прямоугольник на экране компью¬
тера, показывающий пользователю, где можно исправлять или
вводить данные.
Линейность (linearity)—характеристика близости отклика пре¬
образователя к идеальной градуировочной прямой или иной
заданной функции.
Макро (macro)—программа (на процедурном языке), позволя¬
ющая выполнять серию команд или нажатий клавиш с по¬
мощью одной запрограммированной клавиши.
Математический сопроцессор (math coprocessor)—дополнитель¬
ный чип (чипы) для расширения репертуара арифметических
команд основного микропроцессора.
Машинный код (machine code) —команды, которые «понимает»
центральный процессор; также называется объектньш кодом.
Машинный язык (machine language) —язык машинных команд.
Модем (modem)—устройство, позволяющее подключить ком¬
пьютер к телефонной линии и организовать связь с удален¬
ным компьютером.
Некоторые важные термины 257
Монитор (monitor)—основное устройство отображения введен¬
ных данных и результатов вычислений.
Мощные СУБД (heavyweights)—программы управления база¬
ми данных, подобные аналогичным системам больших ком¬
пьютеров.
«Мышь» (mouse) —устройство-манипулятор, позволяющее пере¬
мещать курсор по экрану.
Непрограммируемый запрос (ad hoc query) —термин из области
СУБД; означает метод поиска данных по специально состав¬
ленному конкретному запросу пользователя.
Область данных (data domain) —внешняя среда, служащая ис¬
точником данных; примером может служить сам компьютер
или весь физический мир.
Объединение текстов (text merging) — одна из возможностей,
предоставляемых редакторами текстов; подстановка блока
текста в заданное место каждого печатаемого документа.
Объектный код (object code) —см. Машинный код.
Оперативная память, ОП (random-access memory, RAM)—па¬
мять, предназначенная для временного хранения данных и
команд используемых компьютером программ; говорят также
об оперативном запоминающем устройстве, ОЗУ, или запоми¬
нающем устройстве с произвольной выборкой, ЗУПВ.
Операционная система (operating system)—система, управля¬
ющая работой всего программного обеспечения компьютера.
Операционная система PC-DOS — дисковая операционная систе¬
ма для ПК; управляет практически всеми сторонами функцио¬
нирования персонального компьютера.
«Открытая» архитектура (open architecture)—принцип, позво¬
ляющий пользователям дополнять аппаратные средства ком¬
пьютера в соответствии со своими задачами; обеспечивается
публикацией фирмами-производителями ЭВМ спецификаций
на гнезда подключения дополнительной аппаратуры.
Отношение (relation) —таблица, связывающая данные в модели
СУБД; называется также файлом.
Очередь на печать (print queue)—участок памяти, хранящий
предназначенные для печати данные одной задачи во время
вывода данных другой.
Ошибки передачи (transfer errors) — ошибки, возникающие на
линии связи компьютера с внешними устройствами; обычно
их можно обнаружить и устранить.
Память (memory) —устройство, предназначенное для хранения
данных и команд во время выполнения программы централь¬
ным процессором.
17 Г. Учи
258 Некоторые важные термины
Параллельная передача данных parallel communication)—ре¬
жим связи, в котором персональный компьютер передает пе¬
риферийному устройству группу битов одновременно.
«Перелистывание» на экране (scrolling)—просмотр документа
или содержимого файла на экране порциями, соответствую¬
щими размеру экрана.
Персональный компьютер (personal computer) —компьютер,
предназначенный в основном для единоличного пользования.
Пиктограмма (icon)—графический символ, обозначающий ка¬
кое-либо слово (выражение) и служащий для упрощения ра¬
боты с компьютером.
Поле (field) —элемент структуры данных в БД.
Полудуплекс (half duplex) —режим передачи данных в двух на¬
правлениях, но не одновременно.
Порт асинхронной связи (asynchronous communications)—уст¬
ройство для передачи/приема данных бит за битом; также
называется портом последовательной связи.
Порт в сети (gateway)—персональный компьютер в локальной
сети, который может передавать или принимать информацию
от большой ЭВМ или миникомпьютера.
Порт параллельной связи (parallel port)—устройство, позволя¬
ющее ПК осуществлять связь с внешними устройствами, пе¬
редавая одновременно группу битов.
Порт последовательной связи (serial port) —см. Порт асинхрон¬
ной связи.
Порт связи (port) —устройство, обеспечивающее связь компью¬
тера с внешними объектами.
Последовательная передача данных (serial communication) —
способ связи, при котором периферийное устройство компью¬
тера получает информацию бит за битом.
Постоянное запоминающее устройство, ПЗУ (read-only memory,
ROM)—память, используемая для хранения программ, ко¬
торые не модифицируются, например программ начальной
установки компьютера при включении.
Преобразование величин различных типов (interdomain conver¬
sion) — переход от одного типа величин к другому, например,
от амплитуды электрического сигнала к цифровому коду (см.
гл. И).
Преобразователь (transducer)—датчик, устройство, преобразу¬
ющее физическое воздействие в электрический сигнал.
Прикладная среда (application environment)—прикладная про¬
грамма, работающая под управлением PC-DOS и предостав¬
ляющая пользователю развитый интерфейс (средства диа¬
лога) .
Программа вычерчивания (drawing program)—программа по¬
строения графиков и диаграмм.
Некоторые важные термины 259
Программа рисования (painting program) —программа построе¬
ния изображений, позволяющая свободно манипулировать
каждым элементом растра экрана.
Программа эмулирования терминала (terminal emulation prog¬
ram) — программа, позволяющая пользователю установить
необходимые параметры и организовать связь с прибором.
Программное обеспечение (software)—программы, обеспечива¬
ющие работу с компьютером; программное обеспечение оди¬
наковых компьютеров может быть совершенно разным.
Пропускная способность (troughput)—скорость сбора данных с
учетом всех стадий, необходимых для регистрации и записи
сигнала.
Протокол (protocol) — формализованный свод правил установле¬
ния и поддержания контакта двух сообщающихся устройств.
Протокол установления связи (handshaking)—протокол обмена
служебной информацией между устройствами, устанавливаю¬
щими связь.
Процедурный язык (procedural language) —язык команд поиска,
редактирования и записи информации в базах данных.
Процессор передачи данных (communications processor)—от¬
дельный компьютер, организующий обмен данными между
основным компьютером и терминальными устройствами.
Работа (activity) —в сетевом планировании задача, которую не¬
обходимо выполнить для завершения проекта.
Рабочая таблица (worksheet) —электронная таблица с конкрет¬
ными формулами и формами отчетов; позволяет получать от¬
четы заданной формы. Называется также шаблоном.
Разбор данных (data parsing) —вариант «импорта» АССП-фай-
ла, содержащего как текст, так и цифровые данные.
Разрешение (resolution)—число дискретных значений, которые
может принимать результат преобразования аналогового сиг¬
нала определенного диапазона.
Распечатка экрана (screen dump)—точное копирование содер¬
жимого экрана на бумагу.
Регистр (register) —участок собственной памяти центрального
процессора.
Свободно распространяемые программы (freeware) —програм¬
мы, которые поставляются бесплатно; в случае регулярного
применения пользователя просят внести определенный взнос.
Секция запроса данных в журнале (data query) —секция извле¬
чения и обобщения данных журнала (гл. 7).
Секция регистрации данных в журнале (data log) — собственно
данные (об условиях и результатах анализов) в журнале
(гл. 7).
17
260 Некоторые важные термины
Сетевое планирование (network analysis) — метод анализа диаг¬
рамм, представляющих взаимосвязи задач и работ, которые
необходимо восполнить для завершения проекта.
Симплекс (simplex) —режим передачи данных в одном направ¬
лении.
Скорость отклика (frequency response)—характеристика быст¬
роты реакции преобразователя на изменения входной вели¬
чины.
Скорость передачи в бодах (baud rate)—скорость в- битах в
секунду.
Скорость регистрации (sampling rate)—число А/Ц-преобразо-
ваний в секунду.
Событие (event)—отдельный пик в цифровом представлении
аналогового сигнала.
Столовый бит (stop bit) —специальный бит, отмечающий конец
группы битов, кодирующих символ при передаче данных.
Страничная организация памяти (paging) —метод, позволяю¬
щий центральному процессору адресовать дополнительный
объем памяти.
Стробирование (strobing)—метод синхронизации при передаче
данных.
Системы управления базами данных, СУБД (data base manage¬
ment system, DBMS) —программы организации и манипули¬
рования данными в БД.
Точность (precision) —воспроизводимость выходного значения
преобразователя.
Файл (file) —участок памяти на диске, делящийся на записи и
поля; употребляют и термин «отношение».
Файл ASCII (ASCII file)—файл в кодировке ASCII, American
Standard Code for Information Interchange; каждый символ
кодируется восемью битами, или байтом.
Файловая программа (filing program) —вид СУБД; обеспечива¬
ет ввод, редактирование и поиск информации в дисковом
файле.
Центральный процессор, ЦП (central processing unit, CPU) —
устройство персонального компьютера, выполняющее все вы¬
числения и управляющее считыванием, записью и передачей
данных.
Цифровой сигнал (digital signal) — сигнал, в дискретной, циф¬
ровой форме представляющий значения регистрируемой ве¬
личины.
Чип (chip) —устройство, которое содержит интегральные схемы.
Некоторые важные термины 261
Шина (bus) —'канал связи периферийных устройств с компьюте¬
ром; другое название — 'магистраль.
Электронная почта (electronic mail) —обмен сообщениями меж¬
ду пользователями, работающими в одной сети.
Электронная таблица (spreadsheet)—программа, имитирующая
работу на бумаге с обычной таблицей, составленной из строк
и столбцов; после заполнения строк и столбцов данными мож¬
но проводить различные вычисления.
Элемент изображения (pixel) — элемент растра на экране ком¬
пьютера.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Абсолютная ссылка 100, 131
Автономная печать 72—73
Адрес 35, 254
Адресация памяти 35
Активный источник сообщений 206
Аналоговый сигнал 239 и сл.
хроматографического детектора 242
Аналого-цифровое преобразование
данных 242
интегральное 243
хроматографических 242
Аппаратное обеспечение 211
графики 115
определение 13, 29
персональных компьютеров 29 и сл.
Ассемблер 74, 79
Атрибуты 181, 183
Базы данных 156, 157, 160, 177
диаграмма отношений между эле¬
ментами 182
определение структуры 182
поля и атрибуты 183
проектирование 179, 181
системы управления 156
создание 163, 165
управление 24
Байты 32—34
Банки информации 226
Бейсик 65, 74—77
Биты 32—34, 196, 199, 200, 202
Боды 200
Буфер 72
использование 210
Ввод данных 166
Вычислительная сеть 216 и сл.
локальная 36, 216
— программное обеспечение 217
Ганта диаграмма (схема) 144, 188
Генераторы отчетов 158, 167
Гистерезис 234
График 118 и сл.
градуировочный 129
данных 1СР 124, 125, 128
Графика 23, 111 и сл.
встроенная 115
высокого разрешения 154
интерактивная 22
монохромная 115
применение 115
— для анализа статистических дан¬
ных 116
программное обеспечение 120
среднего разрешения 120, 153
стандарт на 151
точечно-матричная 154
Графические стандарты 119
Графопостроитель 47 и сл., 137, 138,
154
типы 48, 49
Данные
анализ 12
ввод 166, 171
градуировочные 178
импортированные 123
передача 23, 196 и сл.
поиск и сортировка 166
представление
— в виде списка 168
— графическое 25, 122, 168
— матричное 169
— на бланках 169
преобразование 230 и сл., 242
сбор 12, 244
Двоично-десятичное кодирование 208
Двоичное кодирование десятичного
числа 207
Демодуляция 198
Диаграмма
Ганта 141
горизонтальная 142
градуировочных данных 178
двумерная 140
комбинированная 145
контроля качества 134—137
круговая 140
Предметный указатель 263
«пузырьковая» 144
рельефная 144
с нагрузкой 139
столбцовая 139
ступенчатая столбцовая 139
Динамический интервал А/Ц-преоб-
разователя 239
Директория 57, 58
Диски электронные 71, 72
Дисковая операционная система 15,
59
Дисководы 14, 39 и сл., 42
Дисплей 43 см. Монитор
Драйверы 60, 76, 119
Журнал результатов анализа 167
Записи данных 159, 160
Запрос данных 170
непрограммируемый, частный 158
Издательские системы настольные 91
«Импорт» данных 109, 125
Интерфейс 196, 199
визуально-ориентированный 66
графический 68, 69
для IBM PC 199
межкомпьютерной связи 196
«общая шина» 205, 207, 209
Интерфейсы
основные сведения 230
для передачи данных 196
— преобразования данных 230
Интегральные схемы 29
Интеллектуальные средства 17
Интерпретаторы 75 и сл.
Информационно-справочные системы
222 и сл.
Информационные «окна» 65
Карты контроля качества 107, 130
для одного прибора 108
Клавиатура 37, 39
Кобол 74
Код
ASCII 232
штриховой 50 и сл.
— устройство для считывания 50,
И
объектный (матричный) 74
Команды ОС и сл.
Компилятор 74
Контроллер 36, 119. 212
Контроль по четности 202
Контрольные суммы 203
Кортеж 181
Лазерная печать 46
Локальные вычислительные сети 62
носители 218
топология 219
Линии адресации 35
Линейность преобразователя 234
Магистральная структура 36
Макрокоманда 110—112
Макроассемблер 77
Макросы 97
Математический сопроцессор 53
Машинные команды 31
«Меню» 71, 85, 125, 193, 213, 245
многоуровневое 146
основное 161, 185, 186
программы Reflex 164
системы разработка 183
Метод
критического пути (МКП) 187, 188
оценивания приоритетов (ПЕРТ)
187, 188
Модель данных
составление 179
Модем 198, 222, 223, 233
Монитор 43, 44
графический 14
Мультипрограммирование 210
«Мышь» 22, 51—53, 66, 145
Непрограммируемый частный запрос
158
Нормирование площадей 98
хроматографических пиков 98
Носители Л С 218
Обработка текстов 81
принципы 85 и сл.
программное обеспечение 83
Объединяющие прикладные системы
26
Общая шина 36, 205—207
Операционная система 55 и сл.
для IBM PC 60
с мультипрограммированием и кол¬
лективным доступом 51 и сл.
Ошибки
преобразования данных 232
264 Предметный указатель
Память 31 и сл., 257
адресация 35
дополнительная 35
единицы измерения 32
емкость 32, 34
компьютера 31
оперативная 32
Паскаль 74, 78
Передача данных 23
асинхронная 196, 198
параллельная 197
последовательная 197, 199
синхронная 196, 197
Персональные компьютеры
аппаратное обеспечение 13, 29
для химической лаборатории 11 и
сл., 246
как цветной терминал 215
приобретение знаний о 17, 18
программное обеспечение 13, 55
процессоры для 31
сопряжение с большими ЭВМ 211,
215, 216
Печатающее устройство 44 и сл., 154
лазерное 46
матричные 44, 138
струйное 45
типы 47
ПЛ/1 76
Платы
адаптерные 150
ввода-вывода 208
графические 150, 153
многофункциональные 199
— графические 208
печатные 29
разработка 152
расширения памяти 36
Поиск и сортировка данных 166
Поля 158, 159
соотношение с записями и файлами
160
Порт 198, 199, 258
асинхронной передачи данных 198
Порты
асинхронной связи 37
коммуникационные 37
параллельные 37, 204
последовательные 37, 204
Постоянное запоминающее устройст¬
во 32
Представление данных 118, 166
графическое 25, 168
в виде списка 168
матричное 169
«на бланках» 169
Преобразователь
аналого-цифровой 235, 239, 240
цифро-аналоговый 244
Прикладная среда 64, 66
Программное обеспечение
для построения изображения 120
использование 22
ЛС 217
обработки текстов 83
ПК 14 и сл.
прикладное 81 и сл.
сбора данных 244
связи 223
системное 55
Программные средства 195
Программы
автономные статистические 192
выполнение в ЛС 218
вычерчивающие 120
гибридные 147
графические прикладные 119
интегральные 26
клавишные резидентные 70
компилируемые 75
прикладные 55, 65—68
основные классы 22
сопряжение с компьютером 59
статистического анализа 187
расширяющие возможности аппара¬
туры 68 и сл.
рисования 120, 146
системные 55
статистического анализа 187
файловые 159, 178
управления проектами 187
— данными для IBM PC 159
файловые 159, 178
целочисленного сложения 77
эмулирования терминала 209
Протокол 37, 202—204, 232
определение 197
передачи файлов 203
Процессор передачи данных 212
Разрешение см. Динамический интер¬
вал
Редактирование
данных 166
— экранное 85
командной строки 57
Редакторы научных текстов 82, 90
Регистры 30
САПР 114, 138, 145, 147
Секция запроса в рабочей таблице
173
Сетевое планирование 188
Си 74, 77, 78
Скорость передачи 202
Предметный указатель 265
Стробирование 208
Стыковка аппаратуры при последова¬
тельной связи 204
СУБД 24, 156—159, 163, 165—167,
177, 178, 179, 181, 192
Типы данных 231
преобразование 231
ТурбоПаскаль 77—79
Файл 82
Файлы 59, 60, 159 и сл., 179
протокола передачи 203
соотношение с записями и полями
160
Фактор отклика 100
Флоппи-диски 39, 40
Форт 75
Фортран 74, 77, 79
Химических структур библиотека 147,
149
Хроматограммы, построенные при по¬
мощи графических средств 148
Хроматографических данных
интерпретация 97 и сл.
преобразование 242
Центральный процессор 30, 31, 35, 36
для ПК 31
Цифро-аналоговые преобразователи
244
Цифровое представление аналогово
го сигнала 241
Цифровой
сбор данных 231, 234
сигнал 231
частотомер 232
Частота регистрации 235
Чипы 29, 36
Число битов данных 202
«Шаблон» 90
отчета 24
создание 107
Электрический сигнал
характеристики 231
Электронная таблица 23, 24, 70, 97,
129, 192
с данными об 1СР-спектрах 126
Электронные диски 71
Эмулирование
синхронное 213
терминала 209, 213
ЭЛТ-дисплея 213
Язык графики фирмы Hewlett-Packard
155
Языки программирования 73 и сл.
интерпретируемые 74
компилируемые 74
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие редактора перевода 5
Об авторе ... 8
Предисловие автора 9
РАЗДЕЛ I. ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОЙ
ЛАБОРАТОРИИ 11
Глава 1. Введение 11
Революция в развитии персональных компьютеров л .... 12
Что такое ПК? .... 13
Аппаратное и программное обеспечение .... .... 13
Программное обеспечение: ключ к производительности .... 14
Вверх по спирали совершенствования характеристик .... 16
Решение задач с использованием компьютера ... .... 17
Использование программного обеспечения 22
Прикладные системы, объединяющие аппаратное и программное обес¬
печение . 26
Глава 2. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров . 29
Печатные платы 29
Центральный процессор . . . , 30
Память 31
Адресация памяти , . 33
Магистральная структура . 36
Коммуникационные порты . . 37
Клавиатура . . 37
Дисководы . . . 39
Дисплей 43
Печатающее устройство 44
Графопостроитель 47
Устройство для считывания штрихового кода ... 50
«Мышь» 51
Матемаатический сопроцессор 53
Изделия, упоминаемые в этой главе 54
Глава 3. Системнее программное обеспечение ... 55
Операционные системы 55
Прикладная среда (прикладное окружение) ... 64
Программы, расширяющие возможности аппаратуры 68
Языки программирования 73
Программы, упоминаемые в этой главе .... 79
267
РАЗДЕЛ II. ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ . . 81
Глава 4. Обработка текстов S1
Достоинства редактора текстов . . 82
Принципы обработки текстов ... 85
Редакторы научных текстов .... 90
Настольные издательские системы ... 91
Программы, упоминаемые в этой главе . 91
Глава 5. Электронные таблицы . . . ь 94
Применение электронных таблиц в лаборатории 95
Расчет результатов хроматографического анализа ...... 97
«Импорт» — извлечение данных в рабочую таблицу из файлов на диске 109
Макрокоманды 111
Программы, упоминаемые в этой главе ИЗ
Глава 6. Графика ■ 114
График эквивалентен информации в 1000 точек 115
На что следует обратить внимание при использовании графики . . 115
Графическое программное обеспечение для IBM PC 120
Графические мониторы и графические платы для IBM PC . . . 150
Графика высокого разрешения 154
Устройства вывода: печатающие устройства и графопостроители . 154
Программы и фирмы, упоминаемые в этой главе ....... 159
Глава 7. Системы управления базами данных ........ 156
Что такое СУБД? 157
Программы управления данными для IBM PC 159
Проектирование базы данных 179
Программы, упоминаемые в этой главе . . 186
Глава 8. Управление проектами и программы статистического анализа 187
Управление проектами и компьютеры ... 187
Программные средства управления проектами 190
Программы, упоминаемые в этой главе . . .194
РАЗДЕЛ III. СТЫКОВКА И СВЯЗЬ С ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ 195
Глава 9. Интерфейсы передачи данных 196
Асинхронная и синхронная передача данных . . 196
Последовательная и параллельная передача 197
Асинхронная передача данных: PS-232C и модемы 198
Сбор данных. Специализированные информационные системы приборов 208
Стыковка ПК с универсальной ЭВМ 210
Локальные вычислительные сети для научных и инженерных лабора¬
торий 216
Программы и изделия, упоминаемые в этой главе 221
Глава 10. Электронные информационно-справочные системы . . . 222
Общая информация и новости . 224
Программы и организации, упоминаемые в этой главе . . 228
268
Глава 11. Стыковка с внешними устройствами .......
Основные сведения об интерфейсах
Аналого-цифровое преобразование хроматографических данных ,
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) в .
Программное обеспечение сбора данных .........
Будущее ПК в химической лаборатории .
Изделия, упоминаемые в этой главе ..........
Дополнительная литература > .......... .
Приложение . . .
Некоторые важные термины . . .
to to ГО tO tO Ю to ГО to to
СЛ 4b 4ь 4^ 4ь 4b CO tO
4b 00 *4 *0 OJ 4b 4b tO О CD
Уважаемый читатель!
Ваши замечания о содержании книги,
ее оформлении, качестве перевода и
другие просим присылать по адресу:
129820, Москва, И-110, ГСП, 1-й Риж¬
ский пер., дом 2, издательство «Мир».
Научное издание
Глен И. Учи
ПЕРСОНАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ
ДЛЯ НАУЧНЫХ РАБОТНИКОВ
Заведующий редакцией академик О. А. Реутов
Зам. зав. редакцией Н. А. Козырева
Ст. научный редактор Р. И. Краснова
Мл. научный редактор Н. П. Власова
Мл. редактор И. С. Ермилова
Художник А. С. Гейнце
Художественный редактор М. Н. Кузьмина
Технический редактор И. И. Володина
Корректор Л. Д. Панова
ИВ № 7403
Сдано в набор 17.01.90. Подписано к печа¬
ти 11.04.90. Формат 60X90716. Бумага кн.-журн.
Печать высокая. Гарнитура литературная. Объ¬
ем 8,5 бум. л. Усл. печ. л. 17,0. Усл. кр.-отт. 17,0.
Уч.-изд. л. 17,13. Изд. № 3/7102. Тираж 48500 экз.
Зак. 18. Цена 1 р. 50 к.
Издательство «Мир»
В/О «Совэкспорткнига» Государственного
комитета СССР по печати.
129820, ГСП, Москва, 1-й Рижский пер., 2.
Московская типография № 11
Государственного комитета СССР по печати.
113105, Москва, Нагатинская ул., д. 1.
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР»
выпускает в свет в 1990 году книги по химии
Кларк Т. Компьютерная химия: Пер. с англ.— 27 л., цена
2 р. 20 к.
Практическое руководство по использованию методов моле¬
кулярной механики (конформационного анализа) и молекуляр¬
ных орбиталей для расчета строения, стабильности и других ха¬
рактеристик молекул. Большое внимание уделяется обсуждению
ошибок, которые возникают у тех, кто впервые приступает к
расчетам и не знаком детально с математическим аппаратОхМ и
работой вычислительных программ.
Книга позволяет читателю выбрать с учетом его конкретных
потребностей и возможностей тот или иной метод и программу
(ММ2, МОРАС, MINDO/3, MNDO, GAUSSIAN), наиболее со¬
ответствующие поставленной химической задаче. Предметный
указатель по расчетам MS NDO/3 и MNDO содержит более
500 ссылок.
Для широкого круга научных работников, занимающихся
проблемами химического строения, и студентов, желающих ов¬
ладеть вычислительными методами химии.
Заказы на книгу принимают магазины, распространяющие
научно-техническую литературу. Своевременно сделанный заказ
гарантирует приобретение нужных вам книг.
Принимается подписка на 1991 год
Химия актиноидов: В 3-х томах: Пер. с англ./Под ред. Дж. Ка¬
ца, Г. Сиборга, Л. Морсса.— М.: Мир, 1991.— 112 л., цена 10 руб.
за комплект.
Книга «Химия актиноидов» была издана в США и Велико¬
британии. В ее написании приняли участие 32 автора — ведущие
специалисты в области химии и ядерной физики, работающие в
крупных научных центрах США, Франции, ФРГ, Бельгии, Шве¬
ции. В этой фундаментальной монографии, имеющей характер
энциклопедии, исчерпывающе полно рассмотрены все вопросы,
касающиеся химических, физических и ядерных свойств, мето¬
дов получения и практического использования радиоактивных
элементов.
В русском издании выходит в трех томах.
Том I посвящен «классическим» радиоактивным элементам —
актинию, торию, протактинию, урану и нептунию. Том 2 вклю¬
чает плутоний, америций, кюрий, берклий, калифорний, эйнштей¬
ний и трансэйнштейниевые элементы. В каждой главе приво¬
дятся история открытия, ядерно-физические свойства, распро¬
странение в природе, методы получения и очистки, атомные
свойства, свойства металла и твердых соединений, химия раство¬
ров, методы анализа. Приводятся технологические схемы выде¬
ления и очистки элементов. В томе 3 сведены и обобщены дан¬
ные о всех важнейших свойствах актиноидов: оптические спект¬
ры, магнитные, термодинамические свойства элементов и их
соединений, кинетика реакций в растворах, свойства металло¬
органических соединений и др.
Для всех специалистов, работающих с радиоактивными веще¬
ствами, а также для студентов и аспирантов, специализирующих¬
ся в области радиохимии.
Подписка принимается всеми магазинами, имеющими отделы
подписных изданий. При подписке вносится задаток 3 руб.