Файл: Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение.pdf

Доступность информации – мера возможности получить ту или иную информацию. На степень доступности информации влияют одновременно как доступность данных, так и доступность адекватных методов для их интерпретации. Отсутствие доступа к данным или отсутствие адекватных методов обработки данных приводят к одинаковому результату: информация оказывается недоступной. Отсутствие адекватных методов для работы с данными во многих случаях приводит к применению неадекватных методов, в результате чего образуется неполная, неадекватная или недостоверная информация.

Актуальность информации – это степень соответствия информации текущему моменту времени. Нередко с актуальностью, как и с полнотой, связывают коммерческую ценность информации. Поскольку информационные процессы растянуты во времени, то достоверная и адекватная, но устаревшая информация может приводить к ошибочным решениям. Необходимость поиска (или разработки) адекватного метода для работы с данными может приводить к такой задержке в получении информации, что она становится неактуальной и ненужной. На этом, в частности, основаны многие современные системы шифрования данных с открытым ключом. Лица, не владеющие ключом (методом) для чтения данных, могут заняться поиском ключа, поскольку алгоритм его работы доступен, но продолжительность этого поиска столь велика, что за время работы информация теряет актуальность и, соответственно, связанную с ней практическую ценность [11].

Операции с данными.

В ходе информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью методов. Обработка данных включает в себя множество различных операций. По мере развития научно–технического прогресса и общего усложнения связей в человеческом обществе трудозатраты на обработку данных неуклонно возрастают.

Прежде всего, это связано с постоянным усложнением условий управления производством и обществом. Второй фактор, также вызывающий общее увеличение объемов обрабатываемых данных, тоже связан с научно–техническим прогрессом, а именно с быстрыми темпами появления и внедрения новых носителей данных, средств их хранения и доставки.

В структуре возможных операций с данными можно выделить основные:

• сбор данных – накопление информации с целью обеспечения достаточной полноты для принятия решений;
• формализация данных – приведение данных, поступающих из разных источников, к одинаковой форме, чтобы сделать их сопоставимыми между собой, то есть повысить их уровень доступности;
• фильтрация данных – отсеивание «лишних» данных, в которых нет необходимости для принятия решений; при этом должен уменьшаться уровень «шума», а достоверность и адекватность данных должны возрастать;
• сортировка данных – упорядочение данных по заданному признаку с целью удобства использования; повышает доступность информации;
• архивация данных – организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме, служит для снижения экономических затрат по хранению данных и повышает общую надежность информационного процесса в целом;
• защита данных – комплекс мер, направленных на предотвращение утраты, воспроизведения и модификации данных;
• транспортировка данных – прием и передача (доставка и поставка) данных между удаленными участниками информационного процесса; при этом источник данных в информатике принято называть сервером, а потребителя – клиентом;
• преобразование данных – перевод данных из одной формы в другую или из одной структуры в другую. Преобразование данных часто связано с изменением типа носителя: например книги можно хранить в обычной бумажной форме, но можно использовать для этого и электронную форму, и микрофотопленку [7].

---

Необходимость в многократном преобразовании данных возникает также при их транспортировке, особенно если она осуществляется средствами, не предназначенными для транспортировки данного вида данных. В качестве примера можно упомянуть, что для транспортировки цифровых потоков данных по каналам телефонных сетей (которые изначально были ориентированы только на передачу аналоговых сигналов в узком диапазоне частот) необходимо преобразование цифровых данных в некое подобие звуковых сигналов, чем и занимаются специальные устройства – телефонные модемы.

2.2 Математическое обеспечение вычислительных систем

Математическое и программное обеспечение– это совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач ИС, а также нормального функционирования комплекса технических средств.

К средствам математического обеспечения относятся:

• средства моделирования процессов;
• типовые задачи;
• методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др. [12]

Математическое обеспечение (МО) представляет собой совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, позволяющих решать задачи с применением вычислительной техники. При разработке МО определяется тип решаемой задачи, сложность алгоритма, необходимая точность вычислений, допустимые отклонения и др.

Математические методы значительно повышают эффективность эксплуатации компьютера, они используются при описании экономической информации, ее структур, операций с информацией. К математическим методам в экономике относятся математическое программирование (линейное, динамическое, эвристическое), математическая логика, теория графов, теория массового обслуживания, исследование операций и другие виды прикладной математики.

Суть метода математического программирования – оптимизация на сетях, которая состоит в разработке сетевой модели задачи управления и реализации алгоритма. Методы математического программирования позволяют определить значение неизвестной величины, характеризующей экономические процессы. Основным содержанием математического программирования является метод решения экстремальных задач, возникающих при планировании и управлении экономикой. При этом способе выделяют целевую функцию и ограничительные условия. В зависимости от целевой функции и ограничительных условий выделяют методы линейного и нелинейного программирования, параметрического и динамического, целочисленного и стохастического программирования. С целью автоматизации управления часто применяются методы теории массового обслуживания, которая разрабатывает подходы, обеспечивающие наилучшее обслуживание поступающих требований. С ее помощью можно определить оптимальный состав штата обслуживания, состав ремонтной бригады и др. Эта теория нашла применение при реализации алгоритмов решения задач на компьютере, когда вводятся приоритеты на обслуживание программ [1].

---

Одним из основных математических методов является моделирование информационных процессов. Поскольку информационный процесс представляет собой сложную систему взаимосвязанных процедур, каждая из которых выполняет несколько операций, образующих определенную группу или тип, то к ее использованию и созданию необходимо подходить с позиции математического моделирования. Информация в информационном процессе выступает как предмет и продукт труда. Модель – это условный образ реального объекта или процесса, который создается для более глубокого изучения действительности. Под моделированием понимается процесс построения, изучения и применения моделей. Необходимость моделирования обусловлена сложностью и невозможностью изучения реального объекта (процесса) напрямую. Поэтому проще создавать и изучать прообразы реальных объектов (процессов), т.е. модели. Процесс моделирования включает три элемента: объект исследования, субъект (исследователь) и модель.

На сегодняшний день общепризнанной единой классификации моделей не существует. Из множества моделей можно выделить вербальные, графические, физические, экономико–математические и др. Вербальная модель представляет собой словесное описание объекта (процесса) в виде определения, правила, теоремы, закона или их совокупности. Графическая модель создается в виде рисунка, чертежа или географической карты. Физическая модель создается для конструирования пока еще не существующих объектов, например новых видов ракет, с целью изучения их свойств и характеристик. Для экономико–математической модели характерно то, что объектом исследования являются экономические системы, а аппаратом моделирования – математическая формализация основных количественных и качественных взаимосвязей между элементами экономических систем, допускающая реализацию на компьютере. Таким образом, экономико–математические модели – это математические модели экономических процессов и явлений [17].

К экономико–математическим моделям предъявляются следующие требования:

• адекватность модели описываемым свойствам и закономерностям моделируемого объекта;
• обеспеченность модели соответствующей полной и достоверной информацией;
• возможность реализации модели средствами вычислительной техники;
• ориентация на использование известных методов, с помощью которых можно найти искомое решение;
• наличие нормативной базы, разработанных классификаторов и соответствующих технических средств для описания модели [9].

---

Важнейшим понятием экономико–математического моделирования является понятие адекватности модели, т.е. ее соответствие моделируемому объекту или процессу. При этом отметим, что полного соответствия модели реальному объекту быть не может, поэтому при моделировании имеется в виду не просто адекватность, а соответствие тем свойствам системы, которые считаются наиболее существенными для исследования.

Для описания моделей используются следующие средства формализации.

Алгоритмические языки – это языки, позволяющие описать моделируемый объект от ввода исходных данных до формирования результатной информации. Применяются при программировании экономико–математических и имитационных моделей.

Информационные языки – формализованные языки для записи информации с целью ее дальнейшего накопления и поиска. Используются в информационно–справочных и поисковых ЭИС.

Схемы информационных связей – предназначаются для описания потоков информации и связей между объектами.

Таблицы – предназначаются для формализованной записи логических отношений между условиями и действиями по преобразованию данных с целью анализа и принятия решений.

Процесс моделирования носит циклический характер и включает следующие этапы:

1) постановка экономической проблемы и ее качественный анализ. Данный этап предусматривает формулировку проблемы, принимаемые допущения и результаты решения;

2) построение математической модели. Основной целью этого этапа является формализация экономической проблемы, выражение ее в виде конкретных экономических зависимостей и отношений;

3) математический анализ модели. Это аналитическое исследование модели с использованием математических приемов;

4) подготовка исходной информации. Данный этап включает подготовку исходной информации с использованием методов теории вероятностей, теоретической и математической статистики;

5) численное решение. Этот этап предусматривает разработку алгоритмов, составление программ на компьютере, непосредственное проведение расчетов;

6) анализ численных результатов и их применение. Целью данного этапа является решение вопросов о правильности и полноте результатов моделирования, практической применяемости модели [8].

Как отмечалось выше, в состав математического обеспечения вычислительных систем входит совокупность алгоритмов. Алгоритм – это конечный набор действий, позволяющих чисто механически решать любую конкретную задачу из некоторого класса однотипных задач.

---

Сущность алгоритмизации вычислительных процессов заключается в выделении автономных шагов вычислительного процесса, формальной записи содержания каждого из них, назначении порядка выполнения выделенных автономных шагов вычислительного процесса, проверке правильности выбранного алгоритма по реализации заданного метода вычислений. Для доведения алгоритма до пользователя он должен быть задан посредством конкретных изобразительный средств. Любое формализованное представление алгоритма независимо от используемых изобразительных средств должно содержать следующие элементы: начало и конец вычислительной схемы; объекты (данные), над которыми выполняются действия, и результаты выполнения; этапы (шаги) преобразования данных с формализацией их содержания; указания о последовательности выполнения этапов и отдельных шагов алгоритмического процесса. К основным изобразительным средствам относятся следующие формы их записи: словесная, формульно–словесная, блок–схемная, язык операторных схем, псевдокоды, алгоритмические языки и языки программирования [10].

Во второй главе данной работы были рассмотрены вопросы информационного и математического обеспечения вычислительных систем, благодаря чему стало очевидно, что информационное и математическое обеспечение любой вычислительной системы должны работать сообща. При этом важно, чтобы каждая составляющая и того и другого обеспечения была достаточно проработана и гармонична, только в этом случае возможно эффективное взаимодействие различных систем обеспечения вычислительных систем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе исследования была достигнута поставленная цель – проанализированы состав и свойства вычислительных систем, а также изучено информационное и математическое обеспечение вычислительных систем.

Для достижения данной цели были выполнены следующие задачи:

• проанализировано понятие и состав вычислительных систем;
• охарактеризованы свойства вычислительных систем;
• рассмотрено информационное обеспечение вычислительных систем;
• описано математическое обеспечение вычислительных систем.

При выполнении работы также определено, что состав вычислительных систем может варьироваться в зависимости от вида таких систем и их назначения, а также функционала. Кроме того, существуют и другие классификации вычислительных систем, разделяющие их по различным признакам. И в зависимости от таких признаков могут различаться и свойства вычислительных систем, тем не менее, сохраняя общие черты.

---