маршрутезатор. Лекции АИС УФИС 2011 студентам. Лекция 1 Введение
 Скачать 1.14 Mb.
|
|
Лекция 26 2.2.3. Модели и алгоритмы обработки информации Существующие ММ экономических систем можно представить тремя группами: 1. Алгебраические уравнения 2-й или 3-й степени (алгебраи-ческие). Модели систем массового обслуживания (статистические). Модели больших и очень больших систем. Алгебраическое моделирование — процесс функционирования системы во времени, причем имитируются элементарные явления, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени. Статистические модели строятся методом статистических испытаний случайных чисел. Одним из важнейших видов математического моделирования является вероятностное (статистическое) моделирование, когда используется вероятностное подобие. Вероятностные модели определяют средний суммарный результат, получающийся от действия многих случайных факторов. В модели с помощью случайных чисел имитируется действие неопределенных и случайных факторов. Моделирование больших и очень больших систем прежде всего выполняют с помощью алгоритмического моделирования, которое описывает процесс функционирования системы во времени. При этом имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания во времени. Для разработки укрупненного алгоритма выполняют построение логической схемы алгоритма модели системы с учетом математических соотношений полученных при формализации задач. При этом выполняются: разработка структуры массивов информации; определение для каждого массива носителя информации; разделение процедуры решения задачи (комплекса задач) на отдельные самостоятельные элементы; разработка укрупненного алгоритма из выделенных самостоятельных элементов. Разработка алгоритмов отдельных элементов МО предполагает построение подробных блок-схем машинной реализации всех составляющих МО. Лекция 27 2.2.4. Краткая характеристика метода исследования операций (ИСО) ИСО — это прикладная наука, занимающаяся количественным обоснованием принимаемых решений, связанных с оптимальным управлением организационными системами в различных областях человеческой деятельности. Особенности ИСО: 1. Количественное обоснование (квантификация) рассматри-ваемых вариантов решений. Обязательно учитывают три момента: полноту достижения цели (каким будет эффект?); цену (каковы будут затраты различных ресурсов?); степень риска (каковы могут быть потери?). 2. Системная методология. Все процессы рассматриваются в качестве систем, т. е. как целенаправленные, взаимодействующие совокупности элементов. 3. Из-за невозможности осуществления физического экспе-римента с изучаемой системой, так как она сложна и дорого сто-ит, применяют математическое моделирование систем (ММС). Огромный объем вычислений при получении решений с помощью моделей. Учет десятков тысяч факторов. Рекомендательный характер. Цель ИСО — оказание помощи лицу, ответственному за принятие решения. ИСО синтезирует достижения математики (особенно ее разделов: математическое программирование, теория игр, теория вероятностей и математическая статистика) и неформальных методов в практике подготовки управляющих решений (метод экспертных оценок, имитационное моделирование, операционные игры и т.п.) В АСУ часто применяют методы ИСО, для которых наиболее типичны следующие классы оптимизации задач: 1)распределения и назначения; 2)упорядочения; 3) массового обслуживания; 4)управления запасами; износа и замены оборудования; выбора маршрута и проектирования сетей; состязаний; поиска. Лекция 28 2.3. Программное обеспечение 2.3.1. Назначение и состав программного обеспечения (ПО) Программное обеспечение АИС — совокупность программ, обеспечивающих функционирование комплекса ее технических средств, реализацию целей и задач АИС. ПО включает в себя ОС (операционные системы), ППП (пакеты прикладных программ) и системы программирования (СП). Основное назначение ОС — осуществлять управление данными, процессами, задачами, заданиями и обеспечивать связь человека с компьютером. ПО тесно связано с математическим обеспечением (МО), так как составляется на базе МО, на основе алгоритмов. Состав программного обеспечения показан на рис. 2.16.  УЧ — управляющая часть; 0Ч — обрабатывающая часть; ПОН — программы общего назначения; ПФН — программы функционального назначения; ОВП — организация выполняемого процесса; ВИБ — ведение информационной базы Операционная система — комплекс программ, управляющих всеми узлами ЭВМ и системой в целом. ОС может работать в режимах: • индивидуальном (применяется для решения отдельных задач); пакетной обработки (потребитель не имеет доступа к ЭВМ, собранные им в пакет программы последовательно обрабатывает ЭВМ); многопрограммной работы (режим решения одновременно нескольких задач по различным программам); с распределением времени (наиболее развитая форма многопрограммной работы: абонентам одновременно предоставляют возможность общаться с ЭВМ и обращаться к общему информационному банку). Программный модуль — это программный блок, реализующий определенную функциональную возможность и рассчитанный на стандартные формы связи. Наиболее крупными программными блоками ОС являются супервизор и монитор. Супервизор — совокупность программ, которые постоянно находятся в оперативной памяти и координируют поток задач через систему. Он распределяет ресурсы системы (время центрального процессора, оперативную память, устройства ввода-вывода и т. п.), планирует все операции исправления возможных неисправностей, осуществляет обслуживание по таймеру. Монитор — совокупность программ, которые обеспечивают управление решением задач на ЭВМ в различных режимах. Монитор получает от работающих программ или от оператора управляющие команды-директивы и организует их выполнение. Система программирования (СП)предназначена для автоматизации процесса программирования задач и содержит удобную для работы программиста инструментальную оболочку, трансляторы алгоритмических языков высокого уровня и обслуживающие программы. Язык программирования (ЯП) — система формального описания различных задач с помощью ограниченного набора терминов по определенным правилам пользования ими. Транслятор — программирующая программа для перевода программы, записанной на входном языке, в машинные коды. Машинная (рабочая) программа — программа решения некоторой задачи, записанная в машинных кодах. Лекция 29 Пакеты прикладных программ (ППП) или Приложения. ППП — совокупность программ, совместимых между собой и обеспечивающих решение задач из некоторой области знаний, называемой предметной областью пакета. ППП могут быть программы общего назначения (ПОН) и программы функционального назначения (ПФН). К ПОН можно отнести системы программирования на языках высокого уровня, СУБД, программы-редакторы текстов, изображений, издательские системы. Первые реализуют типовые режимы работы вычислительной системы. К ПФН относят пакеты программ, предназначенные для решения задач в определенной предметной области. Деление это достаточно условно. ППП — структурно сложные системы программ, предназначенные для решения задач определенного класса. Проблемно-ориентированные системы предназначены для автоматизированного создания ПО. На их основе создаются ППП для вычислительного процесса и ведения информационной базы. При выборе ППП обычно следует учитывать следующие факторы: Состав функций управления, реализуемых с помощью ППП, можно ли его принять полностью или он должен быть доработан. Возможность применения входных и выходных форм документов, регламентированных ППП. Наличие исходных данных, регламентированных в ППП, возможность и трудоемкость их получения. Возможность адаптации ППП и периодичность обработки данных пользователей. Соответствие ППП необходимой структурной перестройке объекта управления и степени оперативности реорганизации базы данных. Надежность ППП с точки зрения защиты данных, наличие средств обнаружения и локализации ошибок. Наличие в пакете средств развития и его совершенствования. Минимизацию или максимизацию конфигураций ЭВМ и периферийных устройств, которые предусматривает ППП. Возможность использования различных носителей для формирования и хранения массивов. Затраты на адаптацию ППП к другой конфигурации технических средств. ОС для функционирования ППП. Язык и транслятор, на котором написан ППП. Наличие необходимого транслятора у пользователя. Состав стандартных вспомогательных программ, необходимых для применения пакета. Наличие и комплектность документации для пользователя в соответствии с существующими нормативно-техническими документами на ППП. Наличие документов по описанию применения ППП и обучению пользователей. Количество документации и полнота излагаемых вопросов с точки зрения привязки ППП к условиям пользователя. Таким образом, ПО можно разделить на внутреннее, обеспечивающее нормальную работу ЭВМ, и внешнее, позволяющее потребителю решать на ЭВМ необходимые задачи ввода, обработки, анализа и вывода информации наиболее простым и удобным образом. Внутренне ПО состоит из эксплутационных (тестовых и диагностических) программ, проверяющих исправность оборудования ЭВМ, системы программирования и операционной системы (рис. 2.17). Внешнее ПО состоит из программ типовых процессов обработки данных в АИС (ввода, контроля, сортировки, корректировки, дублирования, поиска и вывода информации), программ решения конкретных задач и диспетчерскую программу системы (см. рис. 2.17).  Лекция 30 Проблемы создания ПО в сложных системах породили потребность в программно-технологических средствах специального класса — CASE-средствах. Термин CASE (Computer Aided Software Engineering — разработка ПО с использованием компьютерной поддержки) означал вначале автоматизацию разработки ПО, а теперь — процесс разработки сложных программных систем, т. е. программную инженерию. Жизненный цикл ПО (ЖЦПО)определяют как период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ПО и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации. ЖЦ ПО регламентирован международным стандартом ISO/IEC 12207:1995 «Information Technology Software Life Cycle Processes>> (Процессы жизненного цикла программного обеспечения). В этом стандарте Международной организации по стандартизации ПО (или программный продукт) определяется как набор компьютерных программ, процедур и связанной с ними документации и данных. А процесс ЖЦ — совокупность взаимосвязанных действий, которые преобразуют входные данные в выходные. Реальный процесс разработки ПО, как правило, выполняется по одной из трех схем (моделей): спиральной, с промежуточным контролем, каскадной (рис. 2.18).  На сегодняшний день в программной инженерии существует два подхода к разработке ПО систем: функционально-модульный или структурный; объектно-ориентированный (объектная декомпозиция). Технология программирования — это совокупность методов и средств для разработки программного обеспечения. Лекция 31 2.4. Техническое обеспечение 2.4.1. Состав, структура и функции ТС в АС Техническое обеспечение АС — совокупность средств реализации управляющих воздействий, средств получения, ввода, подготовки, преобразования, обработки, хранения, регистрации, вывода, отображения, использования и передачи информации и эксплуатационной документации ( ГОСТ 2.601). Состав КТС — это номенклатура комплекса технических средств. В состав комплекса технических средств АИС входят: средства подготовки и регистрации информации (СПР); средства сбора и передачи информации (ССП); средства хранения и обработки информации (СХО); средства вывода и воспроизведения информации (СВВ). Структура КТС- пространственное размещение ТС и система информационной связи между ТС и персоналом. Кроме КТС к техническому обеспечению (ТО) (рис. 2.19) относятся: ММ — методические материалы, включающие: М — методику выбора КТС; ТПР — библиотеки типовых программных решений для функционирования КТС; МО — методику оценки показаний качества функционирования КТС; П — персонал по разработке, внедрению и эксплуатации ТС, включающий: ПВТ — персонал по обслуживанию вычислительной техники; ППС — персонал по периферийным средствам; ПСТ — персонал по системам телеобработки данных; ПСО -персонал по средствам оргтехники; ОП — обслуживающий персонал. Для осуществления основных функций технические средства должны отвечать следующим требованиям: • быть информационно совместимыми между собой и обслуживающим персоналом, что обеспечивается совпадением форм представления информации, видов машинных носителей, языков, кодов, вводом данных в ТС;  структура КТС должна соответствовать структуре управления объектом, обеспечивая автоматизированное управление выполняемых функций, в том числе функций контроля; для обеспечения быстрого решение задач ТС должны быть качественной конструкции, современного и удобного дизайна, иметь дружественный интерфейс для работы пользователя; должен соблюдаться принцип экономичности выбора и использования ТС, т. е. минимум затрат на создание (приобретение) технических средств, их эксплуатацию и используемых для размещения площадей. Пример ТС для системы дорожного движения приведен в РД 50-34.698-90 [1]. Лекция 32 2.4.2. Средства сбора и передачи информации (ССП) Устройства передачи данных — совокупность ТС и магнитных накопителей (НМ), предназначенная для обмена информацией между ее источниками, потребителями и объектами управления. Обмен информацией происходит по каналам связи._Канал связи — совокупность ТС и физическая среда, предназначенная для передачи сигнала. Физическая среда, по которой распространяется сигнал, называется линией. Системы связи бывают локальными, интегральными, территориальными, общегосударственными. Наиболее распространенный режим связи абонентов — коммутация сообщений, когда тракт передачи информации организуется поэтапной передачей сообщений через центры коммутации, по мере освобождения каналов данного направления. Компьютерные сети классифицируют как локальные, глобальные, корпоративные, региональные (в том числе городские). Локальные сети — совокупность ЭВМ и линий связи, расположенных на небольшой территории и принадлежащих, как правило, одной организации. В локальных сетях используются качественные линии связи — коаксиальные кабели, оптоволоконные кабели, витая пара. Скорость передачи данных 10, 16 и 100 Мбит/с. Глобальные сети — территориально рассредоточенные на большие расстояния компьютеры, объединенные скоростными каналами связи. В глобальных сетях применяются сложные методы передачи данных: модуляция, асинхронность, контрольное суммирование, квитирование, повторная передача искаженных фрагментов. В зависимости от способа управления сетевыми ресурсами сети могут быть централизованными (управление сосредоточено на одном из серверов) и децентрализованными (управление осуществляет каждый сервер). 2.4.3.Средства подготовки и регистрации информации (СПР) В настоящее время для этих целей используют клавиатуру ЭВМ, разнообразные сканеры, цифровые фотоаппараты, видеокамеры, мобильные телефоны, микрофоны. Клавиатура служит для ввода символьных данных и управления работой ПК. Ввод содержания документов вручную с клавиатуры для подготовки и регистрации их в ЭВМ — достаточно трудоемкий и утомительный процесс, поэтому все большее применение находят сканеры и другие технические средства, автоматизирующие его. Сканер называют глазами компьютера. Сканер — устройство, в котором с помощью лазерного луча считывается (точка за точкой переводится в цифровой вид) графическая информация (в том числе текст), которая воспринимается компьютером. Созданная в памяти компьютера совокупность точек является графической копией исходного документа. Затем с помощью специальных программ оптического распознавания символов OCR или шрифтового преобразования (например, Fine Reader российской фирмы ABBYY и CuneiForm российской фирмы Cognitive Technologies) графическую картинку текста можно перевести на естественный язык. Ручные сканеры — самый простой вид сканеров, дающий наименее качественное изображение. Они не имеют движущихся частей, и сканирование происходит путем передвижения сканера по документу. Листовые (протяжные) сканеры. Можно сканировать сразу весь лист целиком за один проход. Блок сканирования у таких сканеров неподвижен, а бумага проходит через сканер с помощью специальных валиков. Планшетные сканеры обеспечивают наилучшее качество и максимальное удобство при работе с бумажными документами. Под крышкой планшетного сканера располагается прозрачное основание, на которое укладывается документ. Блок сканирования перемещается вдоль документа внутри корпуса сканера. Барабанные сканеры обеспечивают самое лучшее разрешение, но они предназначены не для копирования бумажных форм, а для сканирования прозрачных материалов. В сканерах этого типа сканирующая головка установлена неподвижно, а цилиндр вращается с большой скоростью, сканируя построчно. Сканеры форм предназначены для сканирования стандартных бланков. Этот вид сканера является подвидом листового сканера (используется, например, на выборах — для бюллетеней). Штрих-сканеры — это разновидность ручного сканера; используется для считывания штрих-кодов (например, в магазине). |