Язык Java. Лекция_3_ТОД. Лекция технологический процесс обработки информации понятие и структура технологического процесса
 Скачать 119.5 Kb.
|
Лекция 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИПлан лекции Лекция 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ 1.Понятие и структура технологического процесса 2.Обобщенная структура технологического процесса обработки информации 3.Режимы обработки информации на компьютере Понятие и структура технологического процессаС развитием индустрии и введением понятия «технология» было связано появление понятие «технологический процесс», под которым сегодня принято понимать последовательность технологических операций, необходимых для выполнения определенного вида работ. Таким образом, технологический процесс состоит из рабочих операций, которые в свою очередь складываются из рабочих движений (приемов). Существуют определенные требования к технологическому процессу: - разрабатывается в соответствии с достижениями науки и техники; - разрабатывается для объектов, конструкция которых отработана на технологичность, процессов поддающихся алгоритмизации; - должен быть прогрессивным и обеспечивать повышение эффективности труда, сокращение трудовых и материальных издержек на его реализацию; - в основе лежит имеющееся типовое или групповое решение, а при их отсутствии на основе использования ранее принятых прогрессивных решений, содержащихся в действующих единичных технологических процессах; - должен соответствовать требованиям ГОСТ, техники безопасности. Исходя из этих требований, выделены следующие принципы разработки технологических процессов: технологичность (повторяемость, результативность и масштабируемость); типизация; минимизация; экономичность. Технологические процессы делят на замкнутые и незамкнутые. Замкнутый технологический процесс – это процесс, в котором происходит постоянное изменение состояния каждого элемента под действием последовательно замкнутых обратных связей, то есть живой процесс. Такой процесс работает в режиме «пополнения» вырабатываемых ресурсов или их перераспределения и может существовать достаточно долго. Обратная связь характеризуется: - силой взаимодействия элементов; - величиной деформации элементов; - расстоянием (длительностью) действия. Обратная связь является регулятором длительности, то есть дальности действия (быстроты) протекания технологического процесса. Незамкнутый технологический процесс - это процесс, в котором разорвана последовательность обратных связей, то есть мертвый процесс. Такой процесс (технологическая система) включает хотя бы один элемент или группу элементов, которые действуют самостоятельно, без связи с другими элементами, входящими в данный процесс (систему). Незамкнутый процесс (система) работает в режиме «самоистощения» и последовательно прекращает существование после выработки ресурса каждым элементом, входившим в технологический процесс (технологическую систему). Новации технологических процессов начинаются с появлением новых информационных технологий. Обобщенная структура технологического процесса обработки информацииТехнологический процесс обработки информации – совокупность взаимосвязанных ручных и машинных операций по обработке информации на всех этапах ее прохождения с целью получения результатов обработки в форме, удобной для восприятия. Другими словами технологический процесс обработки информации– строго определённая последовательность взаимосвязанных процедур, выполняемых для преобразования первичной информации с момента её возникновения до получения требуемого результата. Технологический процесс призван автоматизировать обработку исходной информации за счёт привлечения технических средств базовой информационной технологии, сократить финансовые и трудовые затраты, обеспечить высокую степень достоверности результатной информации. Для конкретной задачи той или иной предметной области технологический процесс обработки информации разрабатывается индивидуально. Совокупность процедур зависит от следующих факторов: -характер и сложность решаемой задачи; -алгоритм преобразования информации; -используемые технические средства; -сроки обработки данных; -используемые системы контроля; -число пользователей и т. д. Обобщенно структуру этого процесса можно представить следующим образом (см. рис. 1.)  Рис. 1. Обобщенная схема технологического процесса обработки информации Процесс сбора информации представляет собой деятельность субъекта, целью которой является получение сведений об интересующем его объекте из внешнего мира и приведение ее к виду, стандартному для прикладной информационной системы. Обмен информацией между воспринимающей информацию системой и окружающей средой осуществляется посредством сигналов. Соответственно, сбор информации – это процесс перевода информации во входные данные. Сам сбор информации – это преобразование потока осведомляющей информации, поступающей от объекта управления путём восприятия и превращения в новую форму (здесь сначала происходит подготовка информации, а потом контроль). Подготовка информации – это процесс выбора информации, так как модель предметной области накладывает ограничения на состав и формат вводимых данных. Контроль – это этап, направленный на предупреждение, выявление и устранение ошибок в информации. Регистрация – это фиксация в памяти машины факта поступления информации. Передача информации – это обмен данными между процессами в ИТ. Передача может осуществляться по каналам связи или с помощью сетевых процедур. Операции сетевых процедур включают в себя следующие действия. 1. Коммутация. 2. Адресация и маршрутизация потоков данных. 3. Передача данных по каналам связи. Передача данных по каналам связи включает в себя следующие действия. 1. Кодирование – декодирование. 2. Модуляцию – демодуляцию. 3. Согласование и усиление сигналов. Технология обмена данными строится на базе двух компонент: 1) физическая: устройства ввода/вывода, модемы, усилители; 2) программная: ПО сетевого обмена, ПО кодирования – декодирования. Обмен информацией представляет собой процесс, в ходе которого источник информации ее передает, а получатель - принимает. Обмен информации производится с помощью сигналов, являющихся ее материальным носителем. Источниками информации могут быть любые объекты реального мира, обладающие определенными свойствами и способностями. Прием и накопление информации – это процесс фиксации информации в двоичном коде на временном носителе. Принятую информацию получатель может использовать неоднократно. С этой целью он должен зафиксировать ее на материальном носителе. Процесс формирования исходного, несистематизированного массива информации, называется накоплением информации, в дальнейшем накопленная информац2ия должна подлежать обработке. Обработка информации - это упорядоченный процесс ее преобразования в соответствии с алгоритмом решения задачи. Процесс обработки информации состоит в получении одних «информационных объектов» из других «информационных объектов» путем выполнения некоторых алгоритмов и является одной из основных операций, осуществляемых над информацией. Обработка информации включает в себя следующие модели. 1. Модель организации вычислительного процесса. Это программы управления ресурсами. Представлены они программами системного управления компьютером. Комплексы таких алгоритмов и программ получили название ОС. 2.Модель автоматизированной обработки данных. Это совокупность программ для решения формализованного преобразования исходных данных в результат. 3. Модель процедуры отображения данных. Это ПО преобразования данных, представленных в виде машинных кодов в воспринимаемую человеком информацию, несущую смысловое содержание в виде текста, графики, звука и мультимедиа. Выделяют следующие виды обработки информации: последовательная, параллельная, конвейерная. Современные информационные технологии позволяют обрабатывать информацию централизованным и децентрализованным (т. е. распределённым) способами. Централизованный способ предполагает сосредоточение данных в информационно-вычислительном центре, выполняющем все основные действия технологического процесса обработки информации. Основное достоинство централизованного способа – сравнительная дешевизна обработки больших объемов информации за счёт повышения загрузки вычислительных средств. Децентрализованный способ характеризуется рассредоточением информационно-вычислительных ресурсов и распределением технологического процесса обработки информации по местам возникновения и потребления информации. Достоинством децентрализованного способа является повышение оперативности обработки информации и решения поставленных задач за счёт автоматизации деятельности на конкретных рабочих местах, применения надёжных средств передачи информации, организации сбора первичных документов и ввода исходных данных в местах их возникновения. Децентрализованный способ обработки информации может быть реализован автономным или сетевым методом. При автономной обработке информации передача документов и данных на электронных носителях осуществляется по почте либо курьером, а при сетевой – через современные каналы связи. Зачастую на практике применяют смешанный способ обработки информации, для которого характерны признаки двух способов одновременно (централизованный с частичной децентрализацией или децентрализованный с частичной централизацией). В этом случае за основу принимают один из способов, используя при этом преимущества другого, за счёт этого достигается высокая эффективность работы информационно-вычислительных средств, экономия материальных и трудовых ресурсов. В процессе обработки информации всегда присутствует обратная связь – анализ результатов. Хранение информации – это создание, хранение и поддержка в актуальном состоянии информационного фонда, необходимого для решения функциональных задач системы управления. С хранением напрямую связан поиск данных – это выборка нужных данных. Хранение состоит из ряда основных процедур: - формирование и поддержка структуры хранения данных в памяти; - выбор способа и средства хранения; - поддержка хранимых данных на уровне, соответствующем информационным потребностям решаемых задач в системе, где организовано ИТ; - извлечение данных из базы (связано с процедурой выборки). Выдача информации – процесс преобразования информации в вид, понятный и удобный конечному пользователю, а также доставка ему информации в данном виде. После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конечным пользователям в удобной для пользователя форме. Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации, как правило, производится с помощью технических устройств в виде текстов, таблиц, графиков и т. д. Выдачу информации можно разделить на воспроизведение и отражение. Воспроизведение информации – это процесс, при котором ранее записанная на носителе информация считывается устройством воспроизведения. Отображение информации – есть представление информации, т. е. генерация сигналов на основе исходных данных, а также правил и алгоритмов их преобразования в форме, приемлемой для непосредственного восприятия человеком. Режимы обработки информации на компьютереВ общем случае режимы обработки данных на компьютере подразделяют на однопрограммные и многопрограммные. Исторически однопрограммные режимы появились первыми. При их реализации все основные ресурсы компьютера (время работы процессора, оперативная память и другие) полностью отдаются в монопольное владение пользователя. Однопрограммный режим может иметь модификации: однопрограммный режим непосредственного доступа и однопрограммный режим косвенного доступа. В режиме непосредственного доступа пользователь получает компьютер в полное распоряжение: он сам загружает задания, инициирует их, наблюдает за ходом решения и выводом результатов. Этот тип режима характеризуется весьма низкой полезной загрузкой технических средств. В режиме косвенного доступа пользователь не имеет прямого контакта с устройствами компьютера. Из подготовленных заданий пользователей составляется пакет заданий. Процессор обслуживает программы пользователей строго в порядке их следования в пакете. Процесс выполнения очередной программы не прерывается до полного ее завершения. Только после этого процессор как ресурс отдается в монопольное владение следующей очередной программе. Доступ пользователя к ресурсам компьютера осуществляется косвенно средствами ОС, организующими автоматический переход от обслуживания одного задания пользователя к другому. Режим косвенного доступа имеет существенный недостаток. Он не позволяет полностью исключить случаи простоя процессора или непроизводительного его использования. Всякий раз, когда очередная программа, вызванная в процессор, предварительно не обеспечена данными, процессор вынужден простаивать. Многопрограммный режим обработки данных на компьютере позволяет одновременно обслуживать несколько программ пользователей. Реализация режима требует соблюдения следующих непременных условий: · независимости подготовки заданий пользователями; · автоматического управления вычислениями; · разделения ресурсов компьютера в пространстве и времени. Различают следующие виды многопрограммной работы: классическое мультипрограммирование (пакетный режим), режим разделения времени, режим реального времени и целый ряд производных от них. Пакетный режим (мультипрограммирование) характеризуется тем, что задачи подготавливаются автономно от компьютера, собираются в пакет, а затем вводятся оператором в машину. При использовании этого режима пользователь не имеет непосредственного общения с компьютером. Сбор и регистрация информации, ввод и обработка не совпадают по времени. Вначале пользователь собирает информацию, формируя ее в пакеты в соответствии с видом задач или каким-то другим признаком. Как правило, это задачи неоперативного характера, с долговременным сроком действия результатов решения. После завершения приема информации производится ее ввод и обработка, т.е., происходит задержка обработки. Пакет заданий упорядочивается в соответствии с приоритетами заданий, и обслуживание программ ведется в порядке очередности. Обычно процессор обслуживает наиболее приоритетную программу. Как только ее решение завершается, процессор переключается на следующую по приоритетности программу. В этом режим во многом похож на режим косвенного доступа. В режиме мультипрограммирования имеется существенное отличие. Если при обслуживании наиболее приоритетной программы создается ситуация, что вычисления не могут быть продолжены (например, требуется ввести дополнительные данные), то прерывание обслуживания сопровождается передачей управления следующей по приоритетности программе. Но как только условия, препятствующие продолжению наиболее приоритетной задачи, отпадут, процессор вновь возвращается к продолжению решения ранее прерванной программы. Подобные прерывания и передачи управления могут многократно наслаиваться друг на друга. Это позволяет до минимума сократить непроизводительные простои процессора. Число задач, находящихся в системе, называется уровнем мультипрограммирования. Этот режим используется, как правило, при централизованном способе обработки информации. В качестве недостатка надо отметить, что в режиме мультипрограммирования улучшение качества обслуживания пользователей по сравнению с косвенным доступом не предусматривается. Здесь также отдельные программы могут надолго монополизировать процессор, блокируя тем самым программы других пользователей. Режим имеет целью обеспечить минимальное время обработки пакета заданий и максимально загрузить процессор. Режим реального масштаба времени означает способность вычислительной системы взаимодействовать с контролируемыми или управляемыми процессами в темпе протекания этих процессов. Время реакции компьютера должно удовлетворять темпу контролируемого процесса или требованиям пользователей и иметь минимальную задержку. Данные обрабатываются в соответствии с динамикой происходящих процессов. В системах управления реальными объектами, построенных на основе ЭВМ, процесс управления сводится к решению фиксированного набора задач. Каждая задача инициируется либо периодически, либо при возникновении определенных ситуаций в системе. При этом темп инициирования задач и время получения результатов вычислений жестко регламентируются динамическими свойствами управляемого объекта: технологической установки, подвижного объекта и др. Это означает, что на время решения задач управления налагаются ограничения, определяющие предельное допустимое время ответа для задач. Режим, при котором организация обработки данных подчиняется темпу процессов вне системы обработки данных (СОД), называется обработкой в реальном масштабе времени. В этом режиме критично время отмены системы, а обработка данных по одному вопросу завершается до появления другого. Как правило, этот режим используется при децентрализованной и распределенной обработке данных. Режим разделения времени предполагает способность системы выделять свои ресурсы группе пользователей поочередно. Вычислительная система настолько быстро обслуживает каждого пользователя, что создается впечатление одновременной работы нескольких пользователей. Решение различных задач происходит в одном мощном компьютере-сервере. Такая возможность достигается за счет соответствующего программного обеспечения. Этот режим является более развитой формой многопрограммной работы компьютера. В этом режиме, обычно совмещенном с фоновым режимом классического мультипрограммирования, отдельные наиболее приоритетные программы пользователей выделяются в одну или несколько групп. Для каждой такой группы устанавливается круговое циклическое обслуживание, при котором каждая программа группы периодически получает для обслуживания достаточно короткий интервал времени – время кванта-т. После завершения очередного цикла процесс выделения квантов повторяется. Это создает у пользователей впечатление кажущейся одновременности выполнения их программ. Если пользователю к тому же предоставляются средства прямого доступа для вывода результатов решения, то это впечатление еще более усиливается, так как результаты выдаются в ходе вычислений по программе, не ожидая завершения обслуживания всех программ группы или пакета в целом. Условием прерывания текущей программы является либо истечение выделенного кванта времени, либо естественное завершение (окончание) решения, либо прерывание по вводу-выводу, как при классическом мультипрограммировании. Для реализации режима разделения времени необходимо, чтобы компьютер имел в своем составе развитую систему измерения времени: интервальный таймер, таймер процессора, электронные часы и т.д. Это позволяет формировать группы программ с постоянным или переменным кванта времени-т. Регламентный режим характеризуется определенностью во времени отдельных задач пользователя. Например, получение результатных сводок по окончании месяца, расчет ведомостей начисления зарплаты к определенным датам и т.д. Сроки решения устанавливаются заранее по регламенту в противоположность к произвольным запросам. Этот режим имеет специфические особенности: · потери поступающих на вход компьютера заявок и данных к ним не допускаются, поскольку их не всегда можно восстановить; поток заявок от абонентов носит, как правило, случайный, непредсказуемый характер; · время реакции компьютера на внешние воздействия, а также время выдачи результатов i-й задачи должны удовлетворять жестким ограничениям вида tP<= tРДОП,где tP - время решения задачи; tРДОП - допустимое время решения. Специфические особенности режима реального времени требуют наиболее сложных операционных систем. Именно на базе этого режима строятся так называемые диалоговые системы, обеспечивающие многопользовательский режим: одновременную работу нескольких пользователей с компьютером. Диалоговые системы могут иметь различное содержание: системы, обслуживающие наборы данных; системы разработки документов, программ, схем, чертежей; системы выполнения программ в комплексе «человек – машина» и др. Диалоговый режим обеспечивает возможность пользователя непосредственно взаимодействовать с вычислительной системой в процессе работы пользователя, что позволяет ему контролировать выполнение программ и оперативно вмешиваться в процесс решения, внося необходимые изменения. Этот режим обеспечивается диалоговыми ми, которые, как правило, распределяют машинные ресурсы (технические и программные) между многими пользователями. Он не позволяет максимизировать загрузку компьютера, но существенно уменьшает время, затрачиваемое на отладку и решение задачи на компьютере. Программы обработки данных находятся в памяти компьютера постоянно, в результате программа доступна в любое время, или в течение определенного промежутка времени, когда компьютер доступен пользователю. Взаимодействие пользователя с вычислительной системой в виде диалога может быть многоаспектным и определяться различными факторами: языком общения, активной или пассивной ролью пользователя; кто является инициатором диалога – пользователь или компьютер; временем ответа; структурой диалога и т.д. Если инициатором диалога является пользователь, то он должен обладать знаниями по работе с процедурами, форматами данных и т.п. Если инициатор – компьютер, то машина сама сообщает на каждом шаге, что нужно делать с разнообразными возможностями выбора. Этот метод работы называется «выбором меню». Он обеспечивает поддержку действий пользователя и предписывает их последовательность. При этом от пользователя требуется меньшая подготовленность. Диалог подразумевает наличие двух участников – человека и машины, каждый из которых может находиться в активном и пассивном состоянии. Активное состояние характеризуется выполнением действий по анализу полученного от партнера сообщения и формированию нового. В пассивном состоянии никакие действия не предпринимаются. Чаще всего оба участника находятся поочередно в активном и пассивном состоянии, при этом диалог называется синхронным. Если в процессе диалога оба участника одновременно находятся в активном состоянии, то такой диалог называется асинхронным. В асинхронном диалоге человек имеет возможность в любой момент времени в выполнение машинной процедуры, приостанавливать ее или вносить в нее изменения. В качестве терминала пользователя в диалоговых системах чаще всего используется монитор. На экран монитора выводятся сообщения (кадры), выдаваемые человеку компьютером; с помощью клавиатуры человек вводит свои сообщения в машину. Сообщения, передаваемые одним участником диалога другому, несут в себе совокупность сведений, вызывающих определенную реакцию у партнера. По содержанию сообщение может быть запросом, ответом или информационным сообщением. Если сообщение передает партнеру вопрос и предполагает получение обязательного ответа на этот вопрос, то первое сообщение называется запросом, а второе – ответом. Если сообщение содержит сведения, не предписывающие немедленного выполнения некоторых действий, то оно называется информационным. Взаимодействие человека с компьютером должно происходить в форме, удобной для человека. Существует несколько типов диалога – меню; вопросы, требующие ответа Да/Нет; шаблон; простой запрос и команда. Реальные диалоговые системы используют несколько типов диалога, что позволяет повысить гибкость системы и снизить ее операционную сложность. Диалоговый режим требует определенного уровня технической оснащенности пользователя. Возможность работы в диалоговом режиме может быть ограничена во времени начала и конца работы, а может быть и неограниченной. Иногда различают диалоговый и запросный режимы, тогда под запросным понимается одноразовое обращение к системе, после которого она выдает ответ и отключается, а под диалоговым – режим, при которым система после запроса выдает ответ и ждет дальнейших действий пользователя. Интерактивный режим предполагает возможность двустороннего взаимодействия пользователя с системой, т.е. у пользователя есть возможность воздействия на процесс обработки данных. Режим телеобработки дает возможность удаленному пользователю взаимодействовать с вычислительной системой. Телеобработка (удаленная обработка) – режим обработки данных при взаимодействии пользователей с СОД через линии связи. Телеобработка рассматривается в качестве самостоятельного режима обработки данных по следующим причинам. Во-первых, удаленность пользователей от СОД и наличие между ними специфического средства передачи данных – линии связи – порождает необходимость в специальных действиях пользователей при организации доступа к системе и завершении сеанса работы. Во-вторых, наличие линий связи налагает ограничения на форму и время обмена данными между пользователями и СОД. Эти ограничения приводят к необходимости специальных способов организации данных и доступа к ним, что в свою очередь отражается на структуре прикладных программ, используемых в режиме телеобработки. Режим телеобработки характеризуется, прежде всего, спецификой доступа пользователя к системе и системы к данным, передаваемым через удаленные терминалы, т. е. связан в первую очередь с организацией обработки данных внутри СОД. При этом пользователи могут работать пакетном, диалоговом или «запрос–ответ» режимах. Каждый из этих режимов характеризуется специфичным способом взаимодействия пользователей с системой и соответствующим временем ответа. |