Методы и средства сбора, обработки, хранения, передачи и накопления информации
 Скачать 51.71 Kb.
|
|
-- Лекция №2. Тема: Методы и средства сбора, обработки, хранения, передачи и накопления информации. Цель занятия: ознакомить студентов с методами и средствами сбора, обработки, хранения, передачи и накопления информации. Сбор информации – это процесс получения информации из внешнего мира и приведение ее к виду, стандартному для данной информационной системы. Из внешнего мира информация поступает в виде сигналов (это может быть звук, свет, эл. ток, магнитное поле и т.п.). Вне зависимости от природы сигнала типичный процесс обработки сигнала может быть охарактеризован следующими шагами: - на первом шаге исходный сигнал с помощью специального устройства (датчика) преобразуется в эквивалентный ему электрический сигнал (электрический ток); - на втором шаге вторичный (электрический сигнал) оцифровывается специальным устройством – аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Датчик + АЦП составляют цифровой измерительный прибор (ЦИП). Если этот прибор оснастить некоторым устройством для хранения измеренной величины – регистром, то на следующем шаге по команде от ЭВМ можно ввести это число в машину и подвергать затем любой необходимой обработке. Конечно, не все технические средства сбора информации работают по описанной схеме. Например, клавиатура, не имеет АЦП. Здесь первичный сигнал (нажатие клавиши) непосредственно преобразуется в соответствующий цифровой код. Общим для всех устройств ввода является то, что вводимая в ЭВМ информация должна быть представлена в виде двоичного числа. Современные системы сбора информации (например, в составе АСУ – автоматизированных систем управления) могут включать в себя тысячи цифровых измерительных приборов (ЦИПов) и всевозможных устройств ввода информации (от человека к ЭВМ, от ЭВМ к ЭВМ и т.п.). Это приводит к необходимости управления процессом сбора информации и к разработке соответствующего программного и аппаратного обеспечения. Совокупность 1) технических средств ввода информации в ЭВМ, 2) программ, управляющих всем комплексом технических средств и 3) программ- драйверов этих технических средств – вот что представляет собой современная развитая система сбора информации. Это сложный программно-аппаратный комплекс. 2. Передача информации Необходимость передачи информации возникает, т.к., как правило, в современных ИС места сбора и места обработки информации территориально удалены друг от друга. Это, во-первых. Во-вторых, в современном мире очень широко используется обмен информацией между территориально удаленными объектами. Взаимодействие между территориально удаленными объектами осуществляется за счет обмена данными (Данные – это информация, представленная в формализованном виде). Доставка данных производится по заданному адресу с использованием сетей передачи данных. Кроме того, в современных условиях большое распространение получила распределенная обработка информации, при этом сети передачи данных превращаются в информационно – вычислительные сети (ИВС). Важнейшим звеном ИВС является канал передачи данных, структурная схема которого имеет вид:  УПД – устройство подготовки данных; НКС - непрерывный канал связи; ДКС – дискретный канал связи; УПДс – устройство повышения достоверности. В НКС данные передаются в виде физических сигналов, которые являются непрерывными функциями времени. Большинство НКС (телефонная линия, например) оказываются непригодными для передачи сигналов, отображающих данные, без предварительного их согласования. Для такого преобразования предусматриваются специальные устройства - модемы (совокупность модулятора и демодулятора). С помощью модулятора информационный сигнал воздействует на некоторый параметр сигнала - переносчика (фаза, амплитуда, частота и т.д.), благодаря чему спектр сигнала смещается в область частот, для которых наблюдается наименьшее затухание в выбранном НКС. Обратную операцию (переход от модулированного «сигнала – переносчика» к модулирующему информационному сигналу) осуществляет демодулятор. НКС + модемы на его концах образуют ДКС. ДКС + УПДс образуют канал передачи данных. Понятие ДКС позволяет рассматривать НКС + модемы как некоторый «черный ящик», на вход которого подается последовательность кодовых символов – входное сообщение. Это входное сообщение может представлять собой некоторый текст, например, на русском языке (алфавит русского языка), а может быть последовательность 0 и 1 (двоичный алфавит) и др. В простейшем случае алфавиты на входе и выходе ДКС совпадают. Чаще всего в практике вычислительных сетей имеют место двоичные алфавиты. УПДс может представлять собой 1) специальную аппаратуру или 2) специальную программу и ЭВМ, на которой она выполняется. УПДс может являться как звеном канала связи, так и звеном системы обработки информации. В качестве простейшего способа повышения достоверности передачи информации может использоваться контроль на четность. При этом на входе в канал связи УПД производит подсчет числа «1» в двоичной последовательности – входном сообщении. Если число единиц оказывается нечетным, в хвост передаваемого сообщения добавляется «1», а если нет, то «0». На принимающем конце канала связи УПД производит аналогичный подсчет, и если контрольная сумма (число «1» в принятой кодовой последовательности) оказывается нечетной, то делается вывод о том, что при передаче произошло искажение информации, в противном случае принятая информация признается правильной. В описанном способе используется один добавочный контрольный разряд. В тех случаях, когда вероятность искажения при передаче данных велика, требуются более изощренные методы. Обработка информации. Обработка числовой информации, символьной информации, логическая обработка, обработка сигналов – это все частные случаи общего понятия под названием «обработка информации». Поговорим о самом общем представлении об обработке информации. В современных развитых информационных системах машинная обработка информации представляет собой последовательное – параллельное во времени решение вычислительных задач. Термин «параллельное» имеет место в том случае, если в вычислительной системе (ВС) присутствует несколько ЭВМ. Обобщенную структуру вычислительной системы можно представить следующим образом:  ИВЗ – источник вычислительных задач (информационно – вычислительных заявок); Д - диспетчер; О – очередь заявок на обслуживание. Каждая вычислительная задача, поступившая в вычислительную систему (ВС) может быть рассмотрена как некоторая заявка на обслуживание. С помощью диспетчера Д1 реализуется обоснование поступившей заявки и постановка ее в очередь OI…ON, которые реализуются на ячейках оперативной памяти. Заявки отображаются кодами и ожидают начала обслуживания. Диспетчер Д2 выбирает из очередей заявку на обслуживание и передает ее для обработки на ЭВМ. Обычно выбирается заявка, имеющая преимущественное право на обслуживание (т.е. более высокий приоритет). Процесс выбора заявки из множества называется диспетчированием. При отсутствии заявок в очередях диспетчер Д2 переключает процессоры ЭВМ в состояние ожидания. Диспетчеры Д1 и Д2 представляют собой управляющие программы. В общем случае в ВС реализуется параллельное обслуживание за счет наличия нескольких ЭВМ (ЭВМI … ЗВМS). В зависимости от степени концентрации вычислительных средств различают централизованные и децентрализованные формы обработки информации в вычислительных системах. Централизованные формы – это информационно – вычислительные центры (ИВЦ), деятельность которых характеризуется обработкой больших объемов информации, наличием нескольких больших и средних ЭВМ, квалифицированным персоналом для обслуживания техники и разработки программного обеспечения. Структуру современного ИВЦ на базе большой ЭВМ можно представить следующим образом:  Группа информационного обеспечения обеспечивает технической информацией другие подразделения ВЦ по их заказу, также создает и хранит архивы ранее разработанных программ и накопленных данных. Функции остальных Групп понятны из их названия. Децентрализованные формы использования вычислительных средств появились в 80-х годах 20-го столетия в связи с бурным развитием ПЭВМ (персональных ЭВМ). Децентрализация предполагает размещение ПЭВМ в местах возникновения и потребления информации, где создаются автономные пункты обработки информации (Это абонентские пункты (АП - терминалы) и автоматизированные рабочие места (АРМ)). АРМ включают: ПЭВМ, работающую автономно или в вычислительной сети, набор программных средств и информационных массивов для решения функциональных задач. При централизованной форме обработки информации наряду с положительными сторонами (высокая степень загрузки, возможность организовать надежную работу, квалифицированное обслуживание) имеется и отрицательный момент: у пользователя нет непосредственного контакта с ЭВМ, он только предоставляет исходные данные, получает результаты, выявляет и устраняет ошибки. При децентрализованной форме обработки функции пользователя расширяются. От пользователя при этом требуется знание основ информатики и вычислительной техники. Основные принципы технологии автоматизированной обработки информации: распределение обработки данных на базе развитых систем передачи; рациональное сочетание централизованного и децентрализованного управления и организации вычислительных систем; моделирование и формализованное описание данных, процедур преобразования, функций и рабочих мест исполнителей; учет конкретных особенностей объекта, в котором реализуется машинная обработка информации. ЭВМ в ВС могут функционировать в следующих режимах: одно- много - программном, разделения времени, реального времени, телеобработки. Режимы взаимодействия пользователя и ЭВМ: пакетный и интерактивный (запросный и диалоговый). Пакетный режим, как правило, используется при централизованной форме решения вычислительных задач. При этом задания для ЭВМ (на перфокартах, магнитных лентах или дисках) собираются в пакет, который обрабатывается без перерыва между заданиями в автоматическом режиме, без участия пользователя. Это позволяет более экономно использовать ресурсы машины. ЭВМ может работать в одно или многопрограммном режиме, второе предпочтительнее. В настоящее время пакетный режим реализуется применительно к электронной почте. Интерактивный режим предусматривает непосредственное взаимодействие пользователя с информационно-вычислительной системой (ИВС). Запросный режим используется, как правило, при решении оперативных задач справочно – информационного характера (резервирование билетов на транспорте, номеров в гостиницах, выдача справки). Диалоговый режим открывает пользователю возможность непосредственно взаимодействовать с вычислительной системой в допустимом для него темпе работы. При этом ЭВМ сама может инициировать диалог, сообщая пользователю последовательность шагов для получения искомого результата. При запросном и диалоговом режимах ЭВМ работает в режиме разделения времени (в этом режиме дифференцированно (в строго установленном порядке) каждому пользователю предоставляется время общения с ЭВМ, после окончания сеанса пользователя отключают) и в режиме реального времени, который является дальнейшим развитием режима разделения времени. Высокое быстродействие ЭВМ позволяет время обслуживания пользователей разбить на кванты. Обрабатывая в течение кванта задание каждого, ЭВМ при таком высоком быстродействии позволяет возвращаться к пользователю за такое малое время, что у него за дисплеем создается иллюзия того, что он один пользуется ресурсами машины. Это и есть режим реального времени. Часто ресурсы больших ЭВМ используются в режиме разделения времени совместно с пакетной обработкой. 4. Хранение информации. Хранение и накопление информации вызвано: многократным ее использованием; применением постоянной информации; необходимостью комплектации первичных данных до их обработки. Хранение осуществляется на машинных носителях в виде информационных массивов. Машинные носители: магнитные ленты и диски, СD - диски (устройства, в которых запись информации осуществляется лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием), магнитооптические устройства. Контрольные вопросы. Что такое сбор информации? Перечислите шаги процесса обработки сигнала Необходимость передачи информации Назначение НКС и его особенности? Назначение ДКС и его особенности? Что такое централизованные формы обработки информации? Что такое децентрализованные формы обработки информации? Перечислите основные принципы технологии автоматизированной обработки информации Что такое пакетный режим взаимодействия пользователя и ЭВМ? Что такое интерактивный режим взаимодействия пользователя и ЭВМ? Чем вызвано хранение и накопление информации? Перечислите виды машинных носителей информации Литература. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Интеллектуальные информационные технологии: Учеб. пособие. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 304 с. Волков Г.Г., Глинский О.Ю. Компьютерные информационные технологии. БГЭУ: Бобруйск, 2010. - 86 с. Гришин, В.Н. Информационные технологии в профессиональной деятельности [Текст] : рекомендовано Мин.образования: учебник для вузов / В. Н. Гришин, Е. Е. Панфилова, 2007. - 416 с. Избачков Ю.С., Петров В.Н. Информационные системы.: учебник для вузов. – 2-е изд. – СПб.: Питер, 2008. – 656 с. Олифер, В. Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы [Текст] : Учебник для вузов; рекомендовано Мин. образования / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер, 2009. - 958 с. do.gendocs.ru›docs/index-55933.html ame-informat.narod.ru›files/itmen/book/it03.html |