Файл: Лекция Введение. Основные понятия. Корпоративные информационные системы. Структура кис.docx

      Информация, циркулирующая в системах управления и связи, способна вызвать крупномасштабные аварии, военные конфликты, дезорганизовать деятельности научных центров и лабораторий, разорение банков и коммерческих организаций. Поэтому информацию надо защищать от утечки, искажения, потери.
      Отметим, что предпринимаются (но отнюдь не завершены) усилия ученых, представляющих самые разные области знания, построить единую теорию, которая призвана формализовать понятие информации и информационного процесса, описать превращения информации в процессах самой разной природы. Информационные процессы есть сущность процессов управления, которые являются условием существования и развития человека и общества. С момента возникновения кибернетики управление рассматривается применительно ко всем формам движения материи, а не только к высшим (биологической и социальной). Многие проявления движения в неживых, т.е. искусственных (технических) и естественных (природных) системах также обладают общими признаками управления, хотя их исследуют в химии, физике и механике в энергетической, а не информационной парадигме. Информационные аспекты в таких системах составляют предмет новой междисциплинарной науки – синергетики.

      Рассмотрим подробнее некоторые ИП.

Процесс накопления информации
      Назначение процесса накопления данных состоит в создании, хранении и поддержании в актуальном состоянии информационного фонда, необходимого для выполнения функциональных задач той системы управления, для которой работает рассматриваемая ИТ. Хранимые данные по запросу пользователя или какого либо приложения должны быть быстро (особенно для систем реального времени) и в достаточном объеме извлечены из области хранения и переведены в оперативную память компьютера. Далее эти данные либо преобразовываются по заданным алгоритмам, либо отображаются на экране, либо выдаются на печать, либо передаются по каналам связи. Все перечисленные функции накопления данных реализуются по алгоритмам, разработанным на основе соответствующих математических моделей.
      Одна из важных процедур алгоритма – формирование информационного фонда. Информационный фонд должен формироваться на основе принципов необходимой полноты и минимальной избыточности хранимой информации. Эти принципы реализуются процедурой «выбора хранимых данных». В процессе выполнения этой процедуры производится анализ циркулирующих в системе данных. Данные группируют на входные, промежуточные и выходные, далее определяется окончательный состав хранимых данных:

---

• входные данные – данные, получаемые из первичной информации и создающие информационный образ предметной области. Они в первую очередь подлежат хранению;
• промежуточные данные – это данные, формирующиеся из других данных, полученных при алгоритмических преобразованиях по ходу решения задач управления. Как правило, они не хранятся, но накладывают ограничения на емкость оперативной памяти (т.е. влияют на ресурсы);
• выходные данные – результат обработки первичных (входных) данных в соответствии с разработанной моделью обработки. Эти данные входят в состав управляющего информационного потока своего уровня. Они подлежат хранению в определенном временном интервале.
      Все данные имеют свой жизненный цикл существования. Этот цикл и отображается во всех процедурах алгоритма процесса накопления. Процедуры хранения, актуализации и извлечения данных периодически оцениваются необходимостью их хранения, так как данные повержены старению. Устаревшие данные должны быть удалены. Рассмотрим подробнее, в чем состоят перечисленные процедуры.
• Процедура хранения. Она состоит в том, чтобы сформировать и поддерживать структуру хранения данных в памяти ПК. Структуры хранения данных должны быть независимы от программ, использующих эти данные. Структура хранения данных должна реализовывать главные принципы: полнота и минимальная избыточность. Эти структуры называются БД. Создание структуры хранения данных, актуализация, извлечение и удаление данных производится с помощью  СУБД.
• Процедура актуализации данных. Она позволяет изменять значения данных, записанных в БД, или дополнять определенный раздел, группу данных. Устаревшие данные могут удаляться именно в рамках этой процедуры.
• Процедура извлечения данных. Она позволяет пересылать из БД требующиеся данные либо для преобразования, либо для отображения, либо для передачи по сетям и каналам.
      При выполнении процедур актуализации и извлечения обязательно выполняются операции поиска данных по заданным признакам и их сортировка. На логическом уровне все процедуры процесса накопления должны быть формализованы, что и отображается в математических и алгоритмических моделях этих процедур.

Процесс хранения информации

---

      Основные составляющие процесса: носитель информации, внутренняя память, внешняя память, хранилище информации.
Носитель информации – это физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Другое определение: носитель информации – это материальный объект, предназначенный для хранения и передачи информации. Например, книга - это носитель информации. Память человека можно назвать оперативной памятью. Заученные знания воспроизводятся человеком мгновенно. Собственную память человека можно назвать внутренней памятью, поскольку ее носитель – мозг – находится внутри человека.
      Все прочие виды носителей информации можно назвать внешними (по отношению к человеку): дерево, папирус, бумага и т.д. Хранилище информации – это определенным образом организованная информация на внешних носителях, предназначенная для длительного хранения и постоянного использования (например, архивы документов, библиотеки, картотеки). Основной информационной единицей хранилища является определенный физический документ: анкета, книга и др. Под организацией хранилища понимается наличие определенной структуры, т.е. упорядоченность, классификация хранимых документов для удобства работы с ними.
      Основные характеристики процесса хранения информации связаны со свойствами хранилища информации: объем хранимой информации, надежность хранения, время доступа (т.е. время поиска нужных сведений), наличие защиты информации.
      Информацию, хранимую на устройствах компьютерной памяти, принято называть данными. Организованные хранилища данных на устройствах внешней памяти компьютера принято называть базами и банками данных.
      В жизни человека процесс длительного хранения информации играет большую роль и подвергается постоянному совершенствованию. Различная информация требует разного времени хранения. Компьютеры предназначены для компактного хранения информации с возможностью быстрого доступа к ней.

Процесс передачи информации
      Схема передачи информации:
Источник информации – информационный канал – приемник информации.
Основные составляющие процесса: источник и приемник информации, информационные каналы.

---

Характеристики процесса передачи информации: скорость передачи, пропускная способность каналов, защита от шума.
      Информация представляется и передается в форме последовательности сигналов (символов). От источника к приёмнику сообщение передается через некоторую материальную среду. Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, ТВ. Органы чувств человека исполняют роль биологических информационных каналов.
      Процесс передачи информации по техническим каналам связи проходит по следующей схеме (по Шеннону):



Схема Шеннона процесса передачи информации по техническому каналу
     

      Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. Для защиты от шума применяются разные способы, например, применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума.
      Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, определяющая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведёт к задержкам и удорожанию связи.
      Говоря об измерении скорости передачи информации, можно провести аналогию с процессом перекачки воды по водопроводным трубам. Каналом передачи воды являются трубы. Интенсивность (скорость) этого процесса характеризуется расходом воды, т.е. количеством литров, перекачиваемых за единицу времени. В процессе передачи информации каналами являются техничес¬кие линии связи. По аналогии с водопроводом можно говорить об информационном потоке, передаваемом по каналам. Скорость передачи информации – это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.
      Еще одна характеристика – пропускная способность информационных каналов – тоже может быть объяснена с помощью «водопроводной» аналогии. Увеличить расход воды через трубы можно путем увеличения давления. Но этот путь не бесконечен. При слишком большом давлении трубу может разорвать. Поэтому предельный расход воды, который можно назвать пропускной способностью водопровода. Аналогичный предел скорости передачи данных имеют и технические линии информационной связи. Причины этому также носят физический характер.

---

      Пропускная способность канала определяется максимальным количеством символов, передаваемых ему в отсутствии помех. Эта характеристика зависит от физических свойств канала. Для повышения помехозащищенности канала используются специальные методы передачи сообщений, уменьшающие влияние шумов. Например, вводят лишние символы. Эти символы не несут действительного содержания, но используются для контроля правильности сообщения при получении. С точки зрения теории информации все то, что делает литературный язык красочным, гибким, богатым оттенками, многоплановым, многозначным, – это избыточность. Например, как избыточно с таких позиций письмо Татьяны к Онегину. Сколько в нем информационных излишеств для краткого и всем понятного сообщения «Я Вас люблю!»
      Как уже отмечалось, взаимодействие между территориально удаленными объектами осуществляется за счет обмена информацией (данными). Доставка данных производится по заданному адресу с использованием сетей передачи. Важнейшим звеном цепи является канал передачи данных.
      Физической средой передачи данных является реальный канал связи (КС). В нем элементы данных передаются в виде физических сигналов. Этот канал называется непрерывным. Сигналы в нем – непрерывные функции времени. Согласование сигнала и канала связи осуществляется по пропускной способности непрерывного канала и по скорости передачи сигнала.
      Каналы передачи данных делятся на симплексные (с передачей информации только в одну сторону (телевидение)) и дуплексные (по которым возможно передавать информацию в оба направления (телефон, телеграф)). По каналу могут одновременно передаваться несколько сообщений. Каждое из этих сообщений выделяется (отделяется от других) с помощью специальных фильтров. Например, возможна фильтрация по частоте передаваемых сообщений, как это делается в радиоканалах.
      Для согласования сигнала с каналом в структуре канала передачи данных имеются устройства преобразования. Например, для телефонных каналов – модемы. Модем – это совокупность модулятора и демодулятора. С помощью модулятора сигнал воздействует на параметр переносчика сигналов. При этом воздействии спектр сигнала смещается в область частот с наименьшим затуханием в выбранном непрерывном канале связи. Обратно от модулированного сигнала к модулирующему переходят с помощью демодулятора. Модулятор, непрерывный канал и демодулятор образуют дискретный канал. На входе и выходе этого канала существуют дискретные элементы кода. Должны быть согласованы скорость передачи этих элементов кода с пропускной способностью КС.

---