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

4. Прикладной уровень. ПО прикладного уровня является комплексом прикладных программ, с их помощью на данном рабочем месте выполняются конкретные задания.

Текстовые редакторы. Основные функции этих программ заключаются в вводе текстовых данных и их редактировании. Дополнительные функции состоят в автоматизации процессов ввода и редактирования. Для операций ввода, вывода и сохранения данных текстовые редакторы вызывают и используют системное ПО. (примеры: Notepad)

Текстовые процессоры. Основное отличие текстовых процессоров от текстовых редакторов заключается в том, что они позволяют не только вводить и редактировать текст, но и форматировать его, то есть оформлять. Следовательно, к основным средствам текстовых процессоров относят средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и других объектов, которые составляют итоговый документ, а к дополнительным – средства автоматизации процесса форматирования. (примеры: MS Word)

Графические редакторы. Это обширный класс программ, которые предназначены для создания и (или) обработки графических изображений. В данном классе различаются следующие категории: растровые редакторы, векторные редакторы и программные средства для создания и обработки трехмерной графики (3D-редакторы).

Растровые редакторы используются в случаях, если графический объект представлен в виде комбинации точек, которые образуют растр и имеют такие свойства как яркость и цвет. Растровые редакторы используются, чтобы обрабатывать изображений, их ретушировать, создавать фотоэффекты и художественные композиции (коллажей). ( как пример: Adobe Photoshop)

Векторные редакторы отличаются от растровых способом представления данных об изображении. Элементарным объектом векторного изображения является не точка, а линия. Такой подход обычно применяют в чертежно-графических работах, где форма линий имеет гораздо большее значение, чем информация о цвете составляющих ее отдельных точек. В векторных редакторах каждая линия рассматривается как математическая кривая третьего порядка и, соответственно, представляется не как комбинация точек, а как математическая формула (в компьютере хранятся числовые коэффициенты этой формулы). Такое представление более компактно, чем растровое, следовательно, данные занимают гораздо меньше места, однако построение любого объекта выполняется не просто отображением точек на экране, а сопровождается постоянным пересчетом параметров кривой в координаты экранного или печатного изображения. Соответственно, для работы с векторной графикой требуются более производительные вычислительные системы. (примеры: Corel Draw, Visio)

Редакторы трехмерной графики применяются для создания трехмерных композиций. У них есть две характерные особенности. Во-первых, они предоставляют возможность гибкого управления взаимодействием свойств поверхности изображаемых объектов со свойствами источников освещения и, во-вторых, позволяют создавать трехмерную анимацию. Поэтому редакторы трехмерной графики часто называют также 3D-аниматорами. (пример: 3DMark)

Системы управления базами данных. Базами данных называются огромные массивы данных, которые организованы как табличные структуры. Главными функциями систем управления базами данных являются: создание пустой структуры базы данных, предоставление средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы и предоставление доступа к данным, а также возможность использования средств поиска и фильтрации. (примеры: MS Access)

Электронные таблицы. Электронные таблицы предоставляют комплексные средства для хранения различных типов данных и их обработки. Если сравнивать с базами данных, которые обычно содержат широкий спектр типов данных (от числовых и текстовых до мультимедийных), электронные таблицы отличаются повышенной сосредоточенностью на числовых данных. Зато электронные таблицы дают возможность применять более широкий спектр методов, чтобы работать с данными числового типа. Основным свойством электронных таблиц является то, что, при изменении содержания любых ячеек таблицы, может происходить автоматическое изменение содержания во всех прочих ячейках, которые связаны с измененными соотношением, заданным математическими или логическими выражениями (формулами). (примеры: MS Excel)

Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Их используют в сферах машиностроения, приборостроения, архитектуры. Также, кроме чертежно-графических работ, эти системы дают возможность проводить простейшие расчеты (например, расчеты прочности деталей) и выбор готовых конструктивных элементов из обширных баз данных. CAD-системы отличаются автоматическим обеспечением на всех этапах проектирования технических условий, норм и правил, это освобождает конструктора (или архитектора) от работ нетворческого характера. (примеры: AutoCAD)

Настольные издательские системы. Программы этого класса предназначены для того, чтобы автоматизировать процесс верстки полиграфических изданий. Этот класс ПО занимает промежуточное положение между текстовыми процессорами и системами автоматизированного проектирования. (примеры: Adobe PageMaker)

Экспертные системы. Предназначены для анализа данных, которые содержатся в базах знаний, также выдают рекомендаций по запросу пользователя. Такие системы применяются в ситуациях, когда исходные данные хорошо формализуются, но для принятия решения необходимы обширные специальные знания. Характерными областями, использующих экспертные системы, являются область права, медицина, фармакология, химия.

Редакторы HTML (Web-редакторы). Это особый класс редакторов, объединяющих в себе свойства текстовых и графических редакторов. Они предназначены для создания и редактирования так называемых Web-документов (Web-страниц Интернета). Web-документы – это электронные документы, при подготовке которых необходимо учитывать ряд особенностей, связанных с приемом/передачей информации в Интернете. (примеры: MS FrontPage)

Браузеры (обозреватели, средства просмотра Web). К этой категории относятся программные средства, которые предназначены для просмотра электронных документов в формате HTML (документы этого формата используются в качестве Web-документов). Современные браузеры воспроизводят текст и графику, также могут воспроизводить музыку, человеческую речь, обеспечивать прослушивание аудио в Интернете, просмотр видеоконференций, работу с электронной почтой, с системой телеконференций (групп новостей) и многое другое. (примеры: Internet Explorer)

Интегрированные системы делопроизводства. Представляют собой программные средства автоматизации рабочего места руководителя. Основными функциям подобных систем являются функции создания, редактирования и форматирования простейших документов, централизация функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документооборота предприятия, координация деятельности подразделений, оптимизация административно-хозяйственной деятельности и поставка по запросу оперативной и справочной информации.

Бухгалтерские системы. Это специализированные системы, сочетающие в себе функции текстовых и табличных редакторов, электронных таблиц и систем управления базами данных. Используются для автоматизации подготовки первичных бухгалтерских документов предприятия и их учета, для ведения счетов плана бухгалтерского учета, а также для автоматической подготовки регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, принятой для предоставления в налоговые органы, внебюджетные фонды и органы статистического учета.

Системы видеомонтажа. Предназначены для цифровой обработки видеоматериалов, их монтажа, создания видеоэффектов, устранения повреждений, наложения звука, титров и субтитров.

3. ИНФОРМАЦИОННОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

3.1 Математическое обеспечение

Все методы формализации задач управления, в том числе и те, на основе которых строится рациональная эксплуатация технического обеспечения информационных систем, обычно называют математическим обеспечением.

Математическое обеспечение - комплекс математических методов, моделей, алгоритмов обработки данных, которые используются для решения задач в информационной системе (функциональных задач и автоматизации проектирования информационных систем). Средствами математического обеспечения являются:

- средства моделирования процессов управления;

- типовые задачи управления;

- методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.

Математическое обеспечение - составная часть ПО. Прикладные и обеспечивающие программы формируются на базе математических методов. В случаях, когда для решения актуальной задачи не получается подобрать математический метод, используются эвристические алгоритмы.

При этом важно помнить, что каждый из методов может быть применен для решения различных по специфике задач пользователей. И наоборот: одна и та же задача может быть решена с помощью различных методов. Весь набор математических алгоритмов, которые используются для решения экономических задач, называют экономико-математическими методами.

Самые важные экономико-математические методы объединены в некоторые укрупненные группировки:

Линейное программирование - линейное преобразование переменных в системах линейных уравнений. Сюда относятся: симплекс-метод, распределительный метод, метод разрешающих множителей, статический матричный метод решения материальных балансов.

Дискретное программирование представлено двумя классами методов: локализационные и комбинаторные методы. Локализационные методы - методы линейного целочисленного программирования. К комбинаторным относится метод ветвей и границ, который используется для построения графиков производства и т.п.

Математическая статистика применяется для корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов экономических явлений и процессов. Корреляционный анализ применяют, чтобы определить тесноту связи между двумя или более стохастически независимыми явлениями или процессами.

Регрессионный анализ может помочь установить зависимость случайной величины от неслучайного аргумента. Дисперсионный анализ применяют для определения зависимости результатов наблюдений от одного или нескольких факторов в целях определения самых важных. Методы математической статистики используются также для прогнозов в экономических расчетах.

Динамическое программирование используется для планирования и анализа экономических процессов во времени. Динамическое программирование представляется в виде вычислительного процесса, состоящего из множества шагов, с последовательной оптимизацией целевой функции. Сюда необходимо отнести и имитационное моделирование.

Теория игр представлена рядом методов, используемых для того, чтобы определить стратегию поведения конфликтующих сторон. Известные методы можно разделить на два класса - точные и приближенные (итеративные). Условно точная игра может, как пример, реализовываться на основе линейного программирования путем определенного упорядоченного перебора матрицы-игры. Реализация игры на основе приближенных методов имеет несколько вариантов, но каждый из методов основан на аналитическом осмыслении стратегии на каждом шаге (в каждой партии) с целью совершенствования поведения на последующих шагах (в следующих партиях).

Теория массового обслуживания (как и родственное ей направление - теория управления запасами) включает большой класс экономических задач, где на основе теории вероятностей оценивается мощность или количество агрегатов, обслуживающих какой-либо производственный процесс, численность ремонтных рабочих, запасы ресурсов и т.п. в зависимости от характера спроса на них. При этом многие задачи управления запасами формализуются как задачи массового обслуживания и алгоритмически представляются эвристическими моделями.

Параметрическое программирование является разновидностью линейного программирования, где коэффициенты при переменных линейного функционала, или коэффициенты при переменных системы линейных уравнений, или те и другие коэффициенты зависят от некоторого параметра. К этому направлению может быть отнесен динамический матричный метод решения материальных балансов.