Файл: Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем (Термин «Вычислительная система» и основные понятия).pdf

Стохастическое программирование делится на статистическое и динамическое. В статистических задачах исследуемые параметры являются случайными величинами на определенном этапе. В динамических задачах имеют дело со случайными последовательностями. Большинство статистических задач сводится к задачам линейного программирования. Динамические задачи являются предметом Марковского программирования.

Нелинейное программирование относят к наименее изученному (применительно к экономическим явлениям и процессам) математическому направлению. Большая часть изученных численных методов нелинейного программирования посвящена решению задач квадратичного программирования на основе симплекс-метода.

Теория графов - направление математики, где на основе определенной символики представляется формальное (схематическое) описание взаимосвязанности и взаимообусловленности множества работ, ресурсов, затрат и т.п. Набольшее практическое применение получил так называемый сетевой график (сетевой метод). На основе этой формализации с помощью эвристических или математических методов осуществляется исследование выделенного множества на предмет установления оптимального времени производства работ, оптимального распределения запасов и т.п. Одним из методов формализованного исследования являются эвристические алгоритмы систем ПЕРТ и ДЕРЕВО, также линейное и нелинейное программирование на базе симплекс-метода.

Система программирования - обеспечивает трансляцию программы решения задачи, которая выражена на удобном для человека формализованном языке, на машинный язык, её отладку, редактирование и включение в пакет программ для обработки. В систему программирования входят описания языков программирования, комплекс трансляторов, библиотека стандартных подпрограмм, программы редактирования связей, наборы программ, осуществляющих преемственность (программную) ЭВМ различных типов.

Также система программирования обычно содержит в своём составе набор программ, которые обеспечивают взаимодействие пользователя с машиной и позволяющих системе программирования развиваться в зависимости от характера актуальных для потребителя задач.

Операционные системы - позволяют всем устройствам ЭВМ функционировать в требуемых режимах и выполнять необходимую последовательность заданий для реализации различных процедур управления. Операционные системы обычно являются неотъемлемой составной частью тех вычислительных средств, которые входят в состав АСУ.

Однако иногда при проектировании АСУ необходимо расширять операционные системы для обеспечения специальных системных требований (например, при подключении к системе специфичных для управляемого процесса регистраторов и систем отображения, при организации диалоговых режимов между терминалами и центральным вычислительным комплексом). В этой связи очень важной составной частью операционной системы АСУ является так называемый генератор систем.

Генератор систем - программа, которая не входит в состав активной части управляющих программ и не связана непосредственно с процессом вычислений, но с ее помощью можно автоматически генерировать комплекс управляющих программ для системы любой конфигурации. Такой метод особенно эффективен при использовании ЭВМ в широком диапазоне АСУ на различных уровнях и на различных объектах, когда состав ЭВМ и состав решаемых задач может быть существенно различным.

Общесистемный комплекс - охватывает набор программ, которые управляют работой вычислительной системы и периферийных устройств (регистраторов, средств отображения результатов обработки данных и т.д.). Этот комплекс содержит программы совместной работы нескольких ЭВМ, комплексируемых по различным уровням запоминающих устройств, программы обслуживания каналов связи, дистанционные решения задач в режиме разделения времени, разграничения доступа к информационным массивам и др.

К общесистемным комплексам относятся и информационно-поисковые системы, которые осуществляют целенаправленный поиск требуемых данных, их редактирование и выдачу потребителю в заданной форме (либо передачу этих данных в запоминающее устройство для использования очередными рабочими программами).

Пакеты типовых прикладных модулей (стандартных подпрограмм) могут быть использованы в различных комбинациях при решении той пли иной функциональной задачи. Типовыми, например, являются прикладные модули сортировки данных, статистической обработки информации, обработки сетевых графиков планирования и управления, моделирования реальных процессов и др. К математическому обеспечению АСУ относятся также программы функционального анализа системы, которые обеспечивают удобство эксплуатации и совершенствования системы.

3.2 Информационное обеспечение

Информационное обеспечение - совокупность форм документов, классификаторов, нормативной базы и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования информации, применяемой в ВС при ее функционировании. ИО регламентирует потоки и подготовку информации в АСУП, организацию выполнения информационных процессов в ИВЦ предприятий и организаций. При разработке ТЗ для информационного обеспечения системы приводят требования:

- к составу, структуре и способам организации данных в системе;

- к информационному обмену между компонентами системы;

- к информационной совместимости со смежными системами;

- по использованию общесоюзных и зарегистрированных республиканских, отраслевых классификаторов, унифицированных документов и классификаторов, действующих на данном предприятии;

- по применению систем управления базами данных;

- к структуре процесса сбора, обработки, передачи данных в системе и представлению данных;

- к защите данных от разрушений при авариях и сбоях в электропитании системы;

- к контролю, хранению, обновлению и восстановлению данных;

- к процедуре придания юридической силы документам, продуцируемым техническими средствами, АС (в соответствии с ГОСТ 6.10.4).

Опыт, практика создания и использования автоматизированных информационных систем (АИС) в различных сферах деятельности позволяет дать более широкое и универсальное определение, более полно отражающее все аспекты их сущности.

Под информационной системой в дальнейшем понимается организованная совокупность программно-технических и других вспомогательных средств, технологических процессов и функционально-определенных групп работников, обеспечивающих сбор, представление и накопление информационных ресурсов в определенной предметной области, поиск и выдачу сведений, необходимых для удовлетворения информационных потребностей установленного контингента пользователей - абонентов системы.

Исторически первыми видами информационных систем являются архивы и библиотеки. Им присущи все свойства информационной системы. Они обеспечивают в какой-либо предметной области сбор данных, их представление и хранение в определенной форме (книги, архивохранилища, каталоги и т. д.), в них определяется порядок использования информационных фондов (т. е. определены абоненты, режимы и способы выдачи информации - абонементы, читальные залы и т. п.).

Информационные системы, в которых представление, хранение и обработка информации осуществляются посредством вычислительной техники, называются автоматизированными, или сокращенно АИС (или по другому АСУ). АИС в настоящее время являются неотъемлемой составляющей современного инструментария информационного обеспечения различных видов деятельности и наиболее стремительно развивающейся отраслью индустрии информационных технологий.

Таким образом, информационные системы являются основным средством, инструментарием решения вопросов информационного обеспечения.

Технологическое и организационно-штатное воплощение информационного обеспечения в большинстве случаев осуществляется в трех формах:

- служба документационного обеспечения управления (СлДОУ);

- информационная служба;

- экспертно-аналитическая служба.

Одними из фундаментальных понятий, непосредственно связанных с АСУ, является система управления базами данных (СУБД) и файловая система.

В настоящее время развитие СУБД как специального вида программного обеспечения для создания и эксплуатации АС приводит к более широким санкциям СУБД, которая по ГОСТу определена как «совокупность программ и языковых средств, которые предназначены для управления данными в базе данных, ведения базы данных и обеспечения взаимодействия ее с прикладными программами».

С учетом этого в расширенном толковании СУБД определяют как комплекс программных средств, реализующих создание баз данных, их поддержание в актуальном состоянии, а также обеспечивающих различным категориям пользователей возможность получать из БД нужные сведения.

Совокупность конкретной базы данных, СУБД, прикладных компонентов АС (набор входных и выходных форм, типовых запросов для решения информационно-технологических задач в конкретной предметной области), а также комплекса технических средств, на которых они реализованы, образуют банк данных (БнД), или, иначе говоря, автоматизированный банк данных.

По характеру представления и логической организации хранимой информации разделяются на фактографические, документальные и геоинформационные.

Фактографические АС накапливают и сохраняют данные в виде множества экземпляров одного или нескольких типов структурных элементов (информационных объектов). Каждый из таких экземпляров структурных элементов или некоторая их совокупность отображают данные по какому-то факту, событию и т. д., отделенному (вычлененному) от всех остальных сведений и фактов (отсюда и название - «фактографические системы».). Структура каждого типа информационного объекта состоит из конечного набора реквизитов, которые отражают основные аспекты и характеристики сведений для объектов данной предметной области. К примеру, фактографическая АС, которая накапливает сведения пользователям, каждому конкретному пользователю в базе данных ставит в соответствие запись, состоящую из определенного набора реквизитов, таких как фамилия, имя, отчество, год рождения, место работы, образование и т. д.

Комплектование информационной базы в фактографических АС включает обычно обязательную структуризацию входной информации из документального источника. Структуризация при этом осуществляется через определение (выделение, вычленение) экземпляров информационных объектов определенного типа, информация о которых имеется в документе, и заполнение их реквизитов.

В документальных АС единичным элементом информации является нерасчлененный на более мелкие элементы документ и информация при вводе (входной документ обычно не структурируется, или структурируется в ограниченном виде. Для вводимого документа могут устанавливаться некоторые формализованные позиции - дата изготовления, исполнитель, тематика и т. д. Некоторые виды документальных АСУ обеспечивают установление логической взаимосвязи вводимых документов - соподчиненность по смысловому содержанию, взаимные отсылки по каким-либо критериям и т. п. Определение и установление такой взаимосвязи представляет собой сложную многокритериальную и многоаспектную аналитическую задачу, которая не может в полной мере быть формализована.

Разработка и проектирование автоматизированной системы управления начинаются с построения концептуальной модели ее использования.

Концептуальная модель использования системы определяет, в первую очередь, круг конкретных задач и функций, обеспечиваемых созданием и эксплуатацией информационной системы, а также систему сбора, накопления и выдачи информации.

Поэтому другим критерием классификации АС являются функции и решаемые задачи, основными из которых могут являться:

- справочные;

- поисковые;

- расчетные;

- технологические.

Файловая система - регламент, который определяет способ организации, хранения и именования данных на носителях информации

Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла или папки, максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API для доступа к файлам - с другой.

Предположим, что имеется некоторый носитель информации определенной емкости, устройство для чтения-записи на этот носитель в режиме произвольного доступа и прикладные программы, используемые конкретным носителем для ввода-вывода информации во внешнюю память. В этом случае, каждая прикладная программа должна знать, где и в каком месте хранятся необходимые данные. Так как прикладных программ больше, чем носителей информации, то несколько прикладных программ могут использовать один накопитель. Что произойдет, если одной из прикладных программ потребуется дозаписать свои данные на диск? Может произойти наложение: ситуация в которой данные одной программы будут перезаписаны другой программой.