WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ В ЗКОНОМИКЕ Под редакцией профессора В.И. Лойко 2-е издание, переработанное и дополненное Допущено Министерством сельского хозяйства Российской Федерации в качестве

учебника для студентов высших сельскохозяйственных учебных заведений по экономическим специальностям МОСКВА "ФИНАНСЫ И СТАТИСТИКА" 2005 Глава 8. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ НА ПРЕДПРИЯТИИ 293 8.1. Базовая информационная технология в управлении предприятием 293 8.2. Экономические информационные системы учета 306 8.3. Офисная информационная технология 315 8.4. Проектирование экономических информационных систем 320 8.4.1. Задачи проектирования 320 8.4.2. Анализ системы обработки информации.

Разработка технического задания 322 8.4.3. Организация разработки технического проекта... 324 8.4.4. Организация разработки рабочего проекта 327 8.4.5. Внедрение экономической информационной системы 330 8.4.6. Экономическая эффективность информацион ных систем 8.4.7. Эскизное проектирование информационной технологии решения частных задач управления.. 8.5. Автоматизация проектирования экономических информационных систем 8.5.1. Модельный подход 8.5.2. CASE-технологии Глава 9. РОССИЙСКИЙ РЫНОК ФИНАНСОВО ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОГРАММ 9.1. Классификация программных продуктов 9.2. Обзор программных продуктов ведущих фирм 9.3. Организация и аналитические возможности бухгалтерских программ 9.3.1. Организация бухгалтерских программ 9.3.2. Глубина детализации учета в программных продуктах Приложение. Стандарты технологических стадий и этапов создания экономических информационных систем Литература Список сокращений Предметный указатель • К ЧИТАТЕЛЮ Мы находимся в самом начале третьего тысячелетия, и ны нешним студентам предстоит работать в новом веке, кото рый, по нашему убеждению, станет веком невиданно бурного расцвета России. Развитие производства, в том числе аграрно го, невозможно без информации, которая в последние десятиле тия уходящего века была окончательно признана ресурсом раз вития человеческого общества. Впечатляющие успехи в этот же период достигнуты человечеством в информационных тех нологиях. Это компьютеры и компьютерные системы, локаль ные и глобальные сети, всемирная сеть Интернет, мультиме дийные технологии и т.д.

Информатика проникла во все сферы деятельности челове ка. В ближайшие годы трудно будет себе представить рабочее место экономиста предприятия, в том числе аграрного, без пер сонального компьютера, но возможности этого универсально го инструмента должны быть использованы специалистом в полной мере. Не случайно сейчас одним из требований при при еме экономиста на работу является умение работать на ком пьютере. Пока, правда, требуются знания только простейшие, в основном программного обеспечения "Электронного офиса", но с каждым годом планка поднимается все выше и выше, так как компьютер — ныне основной инструмент экономиста лю бой специализации: финансиста, бухгалтера, плановика, анали тика, менеджера и т.д. В результате изучения информацион ных систем и технологий специалист вооружается знаниями по эффективному применению компьютера в управлении эконо мическими процессами. Современные информационные техно логии дают возможность оперативно и оптимальным образом управлять предприятием, осуществлять информационные ком муникации.

Учебник по курсу "Информационные системы и технологии " написан в соответствии с государственными образовательны ми стандартами для экономических специальностей вузов и содержит все основные разделы, касающиеся информационных систем и технологий, применяемых в экономической дея тельности.

Желаю студентам России успехов в овладении знаниями, в изучении новых наукоемких технологий, помогающих лучше орга низовать управление народным хозяйством. Уверен в том, что поколение российских студентов начала третьего тысячелетия станет интеллектуальным фундаментом стремительного раз вития экономики и науки нашей Родины.

Ректор Кубанского государственного аграрного университета, академик РАСХН И.Т.

ПРЕДИСЛОВИЕ Включение курса информационных систем и технологий в учебные планы экономических специальностей вузов свидетель ствует о безусловной значимости информатики и ее составной части — информационной технологии — в деятельности эконо миста любого профиля.

Информатика как наука о способах и средствах получения и преобразования информации может быть представлена на трех уровнях: физическом, логическом и прикладном.

На физическом уровне рассматриваются технические средства информатики: компьютеры с их базовым программным обеспе чением и средства передачи данных (средства связи). Эти сред ства студенты высших учебных заведений изучают в курсе "Ин форматика". На логическом (модельном) уровне проводится фор мализация информационных процессов, позволяющая их объединить в информационную технологию, выступающую в виде сложной системы, подсистемами которой являются основные (ба зовые) информационные процессы, реализуемые с помощью про цедур и операций. Фактически логический уровень является теоретической основой информатики. На прикладном уровне изу чаются вопросы практического применения теории информаци онной технологии и систем в конкретных областях человеческой деятельности, в частности в экономике.

Логический и прикладной уровни информатики изучаются студентами экономических специальностей для того, чтобы уча щиеся смогли осмыслить прикладной аспект конкретных инфор мационных технологий. Эти дисциплины преподаются на III или IV курсе вуза, когда уже изучены теоретические основы профили рующих экономических дисциплин.

Предлагаемый учебник написан в соответствии с государствен ными стандартами по дисциплинам "Информационные системы в экономике" и "Информационные технологии в экономике" и состоит из девяти глав.

В главе 1 учебника представлены исторические и ресурсные аспекты, основы теории информации. В главе 2 даны понятия систем, управления, информационной технологии, определены структура и состав экономических информационных систем. Глава 3 посвящена рассмотрению базовой информационной техноло гии на концептуальном, логическом и физическом уровнях пред ставления. Главы 4, 5, 6 и 7 содержат описание основных инфор мационных процессов — обработки, накопления, обмена, пред ставления знаний — также с использованием трехуровневого подхода. В главе 8 детально излагается концепция управления предприятием, его фазами, описываются функциональные зада чи и их модели, приводится взаимосвязь базовых информацион ных процессов, освещаются вопросы проектирования информа ционной технологии, включая упрощенно-эскизное и автомати зированное проектирование. В главе 9 дан обзор современного состояния российского рынка программного обеспечения инфор мационных систем и технологий, применяемых в экономике.

Для углубленного изучения предмета в книге приведены мате матические модели информационных процессов и процедур, а также необходимые доказательства выдвигаемых положений.

Этот материал набран петитом и может быть пропущен в случае исключения из учебного курса модельного (логического) уровня информационных технологий.

В учебнике изложены общие подходы и принципы, на кото рых основаны информационные системы и технологии в эконо мике. Для овладения практическими навыками работы в рамках конкретных информационных технологий и систем, их органи зации и проектирования студенты проходят лабораторный прак тикум и выполняют курсовую работу.

ВВЕДЕНИЕ Важнейшим фактором повышения эффективности производ ства в любой отрасли является улучшение управления. Совершен ствование форм и методов управления происходит на основе до стижений научно-технического прогресса, дальнейшего развития информатики, занимающейся изучением законов, методов и спо собов накапливания, обработки и передачи информации с помо щью электронных вычислительных машин (ЭВМ) и других тех нических средств. Методы и средства информатики реализуются в виде информационных технологий (ИТ), называемых также новыми или современными.

В мире наступил такой период, когда производственный по тенциал и научный уровень общества определяются суммарной мощностью ЭВМ и технологическим совершенством переработ ки информации.

Вооружить человека принципиально новыми орудиями про изводства и технологиями, усиливающими его возможности по обработке информации, — важнейшая технико-экономическая задача, которая требует ускоренного развития индустрии инфор матики. При этом возникают новые, еще не устоявшиеся в науч ной литературе понятия: информационная экономика, информаци онные ресурсы, сетевая экономика и т. д.

Национальные информационные ресурсы — новая экономичес кая категория. Информация становится таким же ресурсом, как материал и энергия, и, следовательно, по отношению к нему дол жны быть сформулированы те же критические вопросы: кто вла деет ресурсом кто в нем заинтересован? насколько он доступен? возможно ли его коммерческое использование?

В течение всей предшествующей XX в. истории развития ци вилизации основным предметом труда человека оставались мате риальные объекты. Деятельность за пределами материального производства и обслуживания, как правило, относилась к кате гории непроизводственных затрат.

В конце XX в. впервые в истории человечества основным пред метом труда в общественном производстве промышленно разви тых стран становится информация. Возникли тенденции неуклон ного перекачивания трудовых ресурсов из сферы материального производства в информационную сферу, что является сейчас наи более заметным симптомом, который получил название "инфор мационный кризис".

По данным ЮНЕСКО, в настоящее время уже более полови ны всего занятого населения индустриально развитых стран при нимают участие в процессе производства и распространения ин формации.

Как известно, большая часть усилий людей, занятых в инфор мационном секторе, имеют своей целью управление и ма шинами в ходе трудового процесса, однако усложнение трудово го процесса вызывает трудности управления при обработке ин формации вручную.

Автоматизированная обработка экономической информации с применением средств связи и оргтехники вооружает админист рацию и непосредственных исполнителей точными сведениями об объеме работы, проделанной за любой отрезок времени, об ис пользовании трудовых и материальных ресурсов, о себестоимос ти и трудоемкости отдельных видов продукции и др. На основе этих данных осуществляются расчеты экономической эффектив ности производства, его отдельных отраслей и видов продукции, контролируется ход производства.

Дальнейшая автоматизация управленческого труда служит средством сокращения и удешевления аппарата управления.

Использование современных информационных технологий в сфере управления обеспечивает повышение качества экономичес кой информации, ее точности, объективности, оперативности и, как следствие этого, возможности принятия своевременных уп равленческих решений.

, Глава ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Термин "информация" происходит от латинского слова "informatio" — разъяснение, осведомление, изложение. Мы вкла дываем в это слово весьма широкий смысл и часто можем пояс нить его только на интуитивном уровне. Говоря "информация", мы имеем в виду и сообщения по радио и телевидению, и содер жание газет, книг, баз данных, библиотек, и знания, почерпну тые из общения с людьми и полученные в научных журналах. Ин формацию хранят в книгах, библиотеках, в базах данных, на бу маге и машинных носителях. Информацию передают устно и письменно, с помощью электрических сигналов и радиоволн;

по лучают с помощью органов чувств, датчиков фото и видеокамер.

Отдельные данные и сообщения обрабатывают, преобразо вывают, систематизируют, сортируют и получают новую инфор мацию или новые знания.

В широком смысле информация — это сведения, знания, со общения, являющиеся объектом хранения, преобразования, пе редачи и помогающие решить поставленную перед человеком задачу.

В философском смысле информация есть отражение реально го мира;

сведения, которые один реальный объект содержит о другом реальном объекте. Таким образом, понятие информа ции связывается с определенным объектом, свойства которого она отражает.

1.1. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. ПОНЯТИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Под технологией techne — искусство, мастерство + ло гия) понимают обычно: 1) совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, ма териала или полуфабриката в процессе производства, например технология металлов, химическая технология, технология стро ительных работ;

2) наука о способах воздействия на сырье, материалы или полуфабрикаты соответствующими орудиями производства.

Рассматривая технологию как науку о производстве матери альных благ, ученые выделяют в ней три аспекта [32]: информаци онный, инструментальный и социальный. Информационный аспект включает описание принципов и методов производства;

инстру ментальный — орудия труда, с помощью которых реализуется производство;

социальный — кадры и их организацию.

Понятие информационная технология возникло в последние десятилетия XX в. в процессе становления информатики. Осо бенностью информационных технологий является то, что в ней и предметом, и продуктом труда является информация, а орудия ми труда — средства вычислительной техники и связи. Информа ционная технология как наука о производстве информации воз никла именно потому, что информация стала рассматриваться как вполне реальный производственный ресурс наряду с другими материальными ресурсами. Причем производство информации и ее верхнего уровня — знаний — оказывает решающее влияние на модификацию и создание новых промышленных технологий.

За точку отсчета развития человеческой цивилизации обычно принимают время, когда люди начали создавать орудия труда и охоты. Вся последующая история технического прогресса от ов ладения огнем до открытия ядерной энергии — это история пос ледовательного подчинения человеку все более могущественных сил природы. Задача, решаемая на протяжении тысячелетий, — умножать различными инструментами и машинами мускульную силу человека. В то же время попытки создания инструментов, См.: Современный словарь иностранных слов. — М.: Рус. яз., 2001.

усиливающих природные возможности человека по обработке информации, начиная от камешков абака и заканчивая механи ческим прототипом современной ЭВМ — машиной Беббиджа, составляют лишь ничтожную часть в общем потоке развития на учно-технического прогресса.

Как известно, для реализации научно-технической идеи тре буется выполнение по крайней мере трех основных условий:

• идея не должна противоречить известным законам науки;

• в ее реализации должна быть остро заинтересована значи тельная часть общества;

• должен быть достигнут уровень технологии общественно го производства, обеспечивающий эффективную реализацию за ложенных в идею технических принципов.

Первое из этих условий для машины Ч. Беббиджа выполнялось.

Чтобы ответить на вопрос, дозрел ли к середине XIX в. социальный заказ на информационную машину, посмотрим на рис. 1.1.

Сфера материального производства и обслуживания 1980 2000 Год 1880 1900 Рис. 1.1. Перераспределение трудовых ресурсов из сферы материального производства и обслуживания в информационную сферу США Из этого рисунка видно, что в США до конца XIX в. свыше 95% трудоспособного населения страны были заняты физичес ким трудом и только менее 5% — работой с информацией. По нятно, что в этих условиях основные производственные усилия общества были направлены на совершенствование инструментов и машин, облегчающих работу с материальными объектами, а информация могла подождать.

На самых ранних этапах формирования трудовых коллекти вов для синхронизации выполняемых действий человеку потре бовались кодированные сигналы сообщения, сложность которых быстро возрастала с повышением трудового процесса. Эту зада чу человеческий мозг решал эволюционно — без каких-либо ис кусственно созданных инструментов: развилась и постоянно со вершенствовалась человеческая речь. Речь оказалась и первым носителем человеческих знаний. Знания накапливались в виде ус тных рассказов и преданий и в такой форме передавались от по коления к поколению. Природные возможности человека по на коплению и передаче знаний впервые получили "технологичес кую поддержку" после создания письменности. Начатый тогда процесс поиска и совершенствования носителей информации про должается до сих пор: сначала это были камень, кость, дерево, глина, папирус, шелк, бумага, а теперь — магнитные и оптичес кие носители информации, кремний и т.д.

По современным археологическим данным, дистанция на шкале времени между первыми инструментами для работы с материаль ными объектами (топор, ловушки и др.) и инструментами для регистрации информационных образов (на камне, кости и т.д.) — около миллиона лет. Иными словами, почти 99% своего истори ческого пути люди имели дело в основном только с материальны ми объектами. Весь отрезок времени, в течение которого они сна чала научились регистрировать информационные образы, а за тем и обрабатывать их, не составляет и % возраста человеческой цивилизации. Поэтому исторический опыт, а следовательно, и глубина творческой интуиции человека на несколько порядков слабее в информационной сфере деятельности, чем в сфере тра диционного материального производства.

Одновременно с развитием процесса накопления знаний в че ловеческом обществе шел процесс формирования обособленной профессиональной группы, для которой сначала основным, а за тем и единственным "служебным занятием" становится работа с информацией. Жрецы — хранители устных сокровищ знаний, а затем переписчики и толкователи книг тысячелетиями сохраняли за собой исключительную основанную на монопольном доступе к растущему фонду человеческого опыта, оставались по средниками между накопленными знаниями и заинтересованны ми в этих знаниях людьми. Этот живой барьер начал разрушать ся только после изобретения книгопечатания.

Стимулируемое книгопечатанием развитие наук ускоряло тем пы накопления профессиональных знаний. Эти знания теперь можно было быстро тиражировать, и они делались доступными для многих, нередко разделенных территориально и во времени участников трудового процесса. Знания, овеществленные через трудовой процесс в станки, машины, новые технологические про цессы и другие новые технологические новшества, становились идеей плодотворных научных направлений. Цикл "знания — наука — общественное производство — знания" замкнулся, и спи раль технологической цивилизации начала раскручиваться с по ражающей скоростью.

Таким образом, книгопечатание, резко увеличив тираж пассив ных носителей информации — книг, впервые создало информаци онные предпосылки ускоренного роста производительных сил. За последовавшие три столетия интенсивного роста производитель ных сил был подготовлен тот основной научно-технический задел, который привел к промышленной революции XVIII в.

"Новые машины" для обработки информации появились лишь в середине XX в. Как видно из рис. к 1946 г., когда была пущена в эксплуатацию первая ЭВМ, общая численность заня тых в информационной сфере США приближалась к 30% числен ности всего трудоспособного населения страны.

Появление простейших информационных технологий можно отнести к началу письменности. Мощным толчком к развитию информационных технологий послужило книгопечатание, позво лившее тиражировать информацию и открывшее эру бумажной информационной технологии.

Потребность в передаче и обмене информацией человечество испытывало уже на ранних стадиях своего развития. Если снача ла для ускорения передачи информации использовались костры, курьеры, потом почта, семафорный телеграф и др., то с изобре тением электрического телеграфа и телефона принципиально из менились возможности передачи информации. Изобретение телефона, радио и телевидения (рис. 1.2), а затем электронных вычислительных машин (ЭВМ), цифровых систем связи и вычис лительных сетей, создание в 1978 г. первого персонального ком Рис. 1.2. Основные технические достижения человечества, обусловившие появление информационных технологий (ИТ) пьютера и совершенно невероятное и исключительно быстрое его распространение и развитие именно в качестве инструменталь ного средства накопления, преобразования и передачи информа ции позволили новым, автоматизированным информационным технологиям внедриться практически во все области человечес кой деятельности.

Основу автоматизированных информационных технологий составляют следующие технические достижения:

• средства накопления больших объемов информации на ма шинных носителях, таких, как магнитные и оптические диски;

• средства связи, такие, как радио- и телевизионная связь, те лекс, телефакс, цифровые системы связи, компьютерные сети, кос мическая связь, позволяющие воспринимать, использовать и пе редавать информацию практически в любой точке земного шара;

• компьютер, особенно персональный компьютер, позволя ющий по определенным алгоритмам обрабатывать и отображать информацию, накапливать и генерировать знания.

Информационные технологии направлены на увеличение сте пени автоматизации всех информационных операций и, следова тельно, ускорения научно-технического прогресса общества.

Понятие информации является чрезвычайно емким и широко распространенным в человеческом особенно в настоя щее время, когда информатика, информационные технологии, компьютеры сопровождают человека чуть ли не с рождения.

Сама по себе информация может быть отнесена к абстрак тным понятиям типа «математические». Однако ряд ее особен ностей приближает информацию к материальному миру. Так, информацию можно получить, записать, передать, стереть. Ин формация не может возникнуть из ничего. Но есть и особенно сти, отличающие информацию от реального мира. При переда че информации из одной системы в другую количество инфор мации в передающей системе не уменьшается, хотя в принимающей системе оно, как правило, увеличивается. Кроме того, наблюдается независимость информации от ее носителя, так как возможны ее преобразование и передача по различным физическим средам с помощью разнообразных физических сиг налов безотносительно к ее семантике, т.е. содержательности, смыслу. Информация о любом материальном объекте может быть получена путем наблюдения, натурного или вычислитель ного эксперимента или путем логического вывода. В связи с этим информацию делят на доопытную, или априорную, и пос леопытную, или апостериорную, полученную в результате про веденного эксперимента.

Для того чтобы в материальном мире происходили обмен информацией, ее преобразование и передача, должны быть ис точник информации, передатчик, канал связи, приемник и полу чатель информации. Среда передачи объединяет источник и по лучателя информации в информационную систему (рис. 1.3).

Приемник Рис. 1.3. Информационная система Подобные информационные системы возникают не только среди людей. Обмен информацией происходит и в животном, и в растительном мире. Если же участником информационной систе мы является человек, то речь идет о смысловой информации, т.е.

информации, выражаемой человеком.

Получатель информации оценивает ее в зависимости от того, для какой задачи информация будет использована. Поэтому ин формация имеет свойство относительности. Одна и та же ин формация для одного получателя имеет глубокий смысл и обла дает чрезвычайной ценностью, а для другого - либо давно уже известной, либо бесполезной. Например, информа ция о последних достижениях в физике частиц высоких энергий очень важна для физика-ядерщика и совершенно бесполезна для агронома.

В зависимости от того, с каких позиций оценивается инфор мация, различают такие ее аспекты, как синтаксический, семан тический и прагматический.

Синтаксический аспект связан со способом представления информации вне зависимости от ее смысловых и потребитель ских качеств. На синтаксическом уровне рассматриваются фор мы представления информации для ее передачи и хранения.

Обычно информация, предназначенная для передачи, называет ся сообщением. Сообщение может быть представлено в виде знаков и символов, преобразовано в электрическую форму, за кодировано, т.е. представлено в виде определенной последова тельности электрических сигналов, однозначно отображающих передаваемое сообщение, и промодулировано для того, чтобы имелась возможность его передачи по выбранному каналу свя зи. Характеристики процессов преобразования сообщения для его передачи определяют синтаксический аспект информации при ее передаче. При хранении синтаксический аспект определя ется другими формами представления информации, которые позволяют наилучшим образом осуществить поиск, запись, обновление, изменение информации в информационной базе.

Информацию, рассмотренную только относительно синтакси ческого аспекта, часто называют данными.

Семантический аспект отражает смысловое содержание ин формации и соотносит ее с ранее имевшейся информацией. Смыс ловые связи между словами или другими элементами языка отра жает тезаурус. Тезаурус состоит из двух частей: списка слов и устойчивых словосочетаний, сгруппированных по смыслу, и не которого ключа, например алфавитного, позволяющего распо ложить слова в определенном порядке. При получении информа ции тезаурус может изменяться, и степень этого изменения ха рактеризует воспринятое количество информации.

Прагматический аспект определяет возможность достижения поставленной цели с учетом полученной информации. Этот ас пект отражает потребительские свойства информации. Если ин мационную сферу является сейчас наиболее заметным, но далеко не единственным симптомом приближающихся "гигантских по трясений", которые получили в наше время общее и несколько туманное название "информационный кризис".

Количество информации, поступающей в последние годы в промышленность, управление и научный мир, доходит до тре вожных пропорций. Печать неудачно называет это "информаци онным взрывом". Неудачно потому, что взрыв быстро прекра щает свой бурный рост. Рост же информации в перспективе не имеет конца. Общая сумма человеческих изменялась рань ше очень медленно: в 1800 г. она удваивалась каждые 50 лет, к 1950 г. удваивалась каждые 10 лет, к г. — каждые 5 лет, а к 2000 г. — каждые два года.

Поэтому нельзя, видимо, считать случайным тот факт, что первая ЭВМ — основной инструмент еще не родившейся к тому времени науки об управлении информационными потоками — создавалась одновременно с урановым проектом и в значитель ной степени стимулировалась им. В г., спустя два-три года после начала эксплуатации первой ЭВМ, "отец кибернетики" Норберт Винер пытался пояснить сложившуюся в середине XX в.

ситуацию кратким историческим экскурсом: "Идеи каждой эпо хи отражаются в ее технике. Инженерами древности были земле меры, астрономы и мореплаватели;

инженерами XVII и начала XVIII в. были часовщики и шлифовальщики линз... Основным практическим результатом этой техники, основанной на идеях Гюйгенса и Ньютона, была эпоха мореплавания, когда впервые стало возможным вычислять долготы с приемлемой точностью и торговля с заокеанскими странами, бывшая чем-то случайным и рискованным, превратилась в правильно поставленное предпри ятие. Это была техника коммерсантов.

Купца сменил фабрикант, а место хронометра заняла паро вая машина. От машины Ньюкомена почти до настоящего вре мени основной областью техники было исследование первичных двигателей... Тепло было превращено в полезную энергию вра щения и поступательного движения, а физика Ньютона была до полнена физикой Румфорда, Карно и Джоуля...".

Итак, если XVII столетие и начало XVIII столетия — век ча сов, а конец XVIII и все XIX столетие — век паровых машин, то Настоящее время — это век связи и управления.

расширения возможностей систем информационного обмена на международном, национальном и региональном уровнях, повы шение роли квалификации, профессионализма и способностей к творчеству как важнейших характеристик услуг труда;

• создание эффективной системы обеспечения прав граждан и социальных институтов на свободное получение, распростра нение и использование информации как важнейшего условия де мократического развития, улучшение взаимодействия населения с органами власти.

Как показывает мировой опыт, успешное продвижение к ин формационному обществу определяется геополитическими целя ми и приоритетами различных стран (США, страны ЕС и др.).

В современных условиях это продвижение становится важным по литическим фактором и для ведущих стран является основой на циональной политики. В России с этой целью принята Федераль ная целевая программа "Развитие информатизации в России на период до 2010 года".

1.2.3. РАЗВИТИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СФЕРЫ По данным ЮНЕСКО, в настоящее время "уже более половины всего занятого населения наиболее развитых капиталистических стран прямо или косвенно принимает участие в процессе производ ства и распространения информации". Большая часть производ ственных усилий людей, занятых в информационном секторе обще ственного производства, имеет своей целью управление людьми и машинами в ходе трудового процесса. Быстрое усложнение трудо вого процесса и отношений между его участниками приближает общество к естественному порогу сложности, за которым не воору-.

женный инструментами для обработки информации разум не все гда в состоянии эффективно контролировать ситуацию.

Какими инструментами была вооружена до последнего вре мени основная часть занятых в информационной сфере? Телеграф, телефон, пишущая машинка — вот все, чем располагала инфор мационная сфера со времени первой промышленной революции.

Поэтому увеличение (одновременно с ростом сложности индуст риального общества) объема и скорости циркулирующих инфор Если код двоичный, т.е. используется лишь два символа (0 и 1), то т - 2 и / = п.

В этом случае количество информации в сообщении составит п двоичных единиц. Эти единицы называют битами (от англ.

Binary digit (bit) — двоичная цифра).

При использовании в качестве основания логарифма числа единицы измерения информации могут быть десятичными, или дитами. Так как = 2 = N, то десятич ная единица составляет примерно 3,33 бита.

Иногда удобно применять натуральное основание логариф ма е. В этом случае получающиеся единицы информации называ ются натуральными или натами. Переход от основания а к осно ванию b требует лишь умножения на a.

Введенная количественная статистическая мера информации широко используется в теории информации для оценки собствен ной, взаимной, условной и других видов информации. Рассмот рим в качестве примера собственную информацию. Под собствен ной информацией будем понимать информацию, содержащуюся в данном конкретном сообщении. А конкретное сообщение, как указывалось, дает получателю информацию о возможности су ществования конкретного состояния системы. Тогда количество собственной информации, содержащееся в сообщении Xj, опре деляется как Собственная информация обладает следующими свойствами:

1) собственная информация неотрицательна;

2) чем меньше вероятность возникновения сообщения, тем больше информации оно содержит. Именно поэтому неожидан ные сообщения так воздействуют на психику человека, что со держащееся в них большое количество информации создает ин формационный психологический удар, иногда приводящий к тра гическим последствиям;

3) если сообщение имеет вероятность возникновения, равную единице, то информация, содержащаяся в нем, равна нулю, так как заранее известно, что может прийти только это сообщение, а значит, ничего нового потребитель информации не получает;

4) собственной информации присуще свойство аддитивнос ти, т.е. количество собственной информации нескольких незави симых сообщений равно сумме собственной информации сооб щений. Например, для собственной информации двух сообще ний и может быть записано:

Следует еще раз отметить, что статистический подход к коли чественной оценке информации был рассмотрен для дискретных систем, случайным образом переходящих из состояния в состоя ние, и, следовательно, сообщение об этих состояниях также воз никает случайным образом. Кроме статистический метод определения количества информации практически не учитывает семантического и прагматического аспектов информации.

Семантический подход определения количества информации является наиболее трудно формализуемым и до сих пор оконча тельно не определившимся.

Наибольшее признание для измерения смыслового содер жания информации получила мера, предложенная Ю.И. Шнейдером. Идеи тезаурусного метода были сформулиро ваны еще основоположником кибернетики Н. Винером. Для по нимания и использования информации ее получатель должен об ладать определенным запасом знаний.

Если индивидуальный тезаурус потребителя отражает его знания о данном предмете, то количество смысловой информа ции /с, содержащееся в некотором сообщении, можно оценить степенью изменения этого тезауруса, произошедшего под воздей ствием данного сообщения. Очевидно, что количество информа ции нелинейно зависит от состояния индивидуального тезау руса пользователя, и хотя смысловое содержание сообщения постоянно, пользователи, имеющие различные тезаурусы, будут получать неодинаковое количество информации. В самом деле, если индивидуальный тезаурус получателя информации близок к нулю ~ 0), то в этом случае и количество воспринятой инфор мации равно нулю: /с 0.

Иными словами, получатель не понимает принятого сообще ния и, как следствие, для него количество воспринятой информа ции равно нулю. Такая ситуация эквивалентна прослушиванию сообщения на неизвестном иностранном языке. Несомненно, со Рис. 1.4. Кривая функции общение не лишено смысла, однако оно непонятно, а значит, не имеет информативности.

Количество семантической информации В сообщении так же будет равно нулю, если пользователь информации абсолютно все знает о предмете, т.е. его тезаурус и сообщение не дают ему ничего нового.

Интуитивно мы чувствуем, что между этими полярными зна чениями тезауруса пользователя существует некоторое оптималь ное значение количество информации /с, извлекаемое из сообщения, становится для получателя максималь ным. Эта функция зависимости количества информации от состояния индивидуального тезауруса пользователя приведе на на рис. 1.4.

Тезаурусный метод подтверждает тезис о том, что информа ция обладает свойством относительности и имеет, таким образом, относительную, субъективную ценность. Для того чтобы объек тивно оценивать научную информацию, появилось понятие обще человеческого тезауруса, степень изменения которого и определя ла бы значительность получаемых человечеством новых знаний.

Прагматический подход определяет количество информации как меры, способствующей достижению поставленной цели. Од ной из первых работ, реализующей этот подход, явилась статья А.А. Харкевича. В ней он предлагал принять за меру ценности информации количество информации, необходимое для достиже ния поставленной цели. Этот подход базируется на статистичес кой теории Шеннона и рассматривает количество информации как приращение вероятности достижения цели. Так, если принять вероятность достижения цели до получения информации равной а после ее получения прагматическое количество инфор мации определяется как Если основание логарифма сделать равным двум, то будет измеряться в битах, как и при статистическом подходе.

При оценке количества информации в семантическом и праг матическом аспектах необходимо учитывать и временную зави симость информации. Дело в том, что информация, особенно в системах управления экономическими объектами, имеет свойство стареть, т.е. ее ценность со временем падает, и важно использо вать ее в момент наибольшей ценности.

Структурный подход связан с проблемами хранения, реорга низации и извлечения информации и по мере увеличения объе мов накапливаемой в компьютерах информации приобретает все большее значение.

При структурном подходе абстрагируются от субъективности, относительной ценности информации и рассматривают логические и физические структуры организации информации. С изобретени ем компьютеров появилась возможность хранить на машинных носителях громадные объемы информации. Но для ее эффективно го использования необходимо определить такие структуры органи зации информации, чтобы существовала возможность быстрого поиска, извлечения, записи, модификации информационной базы.

При машинном хранении структурной единицей информации является один байт, содержащий восемь бит (двоичных единиц ин формации). Менее определенной, но также переводимой в байты яв ляется неделимая единица экономической информации — реквизит.

Реквизиты объединяются в показатели — в запи си, записи — в массивы, из массивов создаются комплексы масси вов, а из комплексов — информационные Структурная тео рия позволяет на логическом уровне определить оптимальную структуру информационной базы, которая затем с помощью ределенных средств реализуется на физическом уровне — уровне технических устройств хранения информации. От выбранной структуры хранения зависит такой важный параметр, как время доступа к данным, т.е. структура влияет на время записи и счи тывания информации, а значит, и на время создания и реоргани зации информационной базы.

Информационная база совместно с системой управления ба зой данных (СУБД) формирует автоматизированный банк данных.

Значение структурной теории информации растет при пере ходе от банков данных к банкам знаний, в которых информация подвергается еще более высокой степени структуризации.

После преобразования информации в машинную форму ее ана литический и прагматический аспекты как бы уходят в тень, и даль нейшая обработка информации происходит по "машинным зако нам", одинаковым для информации любого смыслового содержания. Информация в машинном виде, т. е. в форме электри ческих, магнитных и тому подобных сигналов и состояний, носит название данных. Для того чтобы понять их смысловое содержание, необходимо данные снова преобразовать в информацию (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Схема преобразования «информация — данные» Преобразования "информация — данные" производятся в устройствах ввода-вывода ЭВМ.

1.4. ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Информатика как наука занимается изучением информаци онных процессов и методов их автоматизации на основе про граммно-аппаратных средств вычислительной техники и средств связи. Исторически информатика изучала научную информацию и способы ее структуризации, систематизации, хранения и рас пространения. Появление средств вычислительной техники по зволило автоматизировать часть указанных операций. Дальней шее изучение процессов возникновения, накопления информации, ее структуризации, передачи, обработки и представления потре бовало создания специального аппарата, позволяющего описы вать, анализировать и систематизировать различные фазы ин формационных процессов. Так возник аппарат информационно го моделирования. Наличие частных моделей информационных процессов позволило целенаправленно использовать средства вычислительной техники и связи, которые, в свою очередь, со для большего удовлетворения потребностей информатики. Начиная с 1980-х гг. различные фазы преобразо вания информации стали рассматриваться как единый информа ционный процесс, направленный на удовлетворение информаци онных потребностей человечества. В этом проявился выход ин форматики на глобальный уровень, позволяющий говорить о том, что человечество осознало информацию как ресурс развития об щества, а информатику как науку, развитие которой позволит обеспечить полное использование этого ресурса. С информати кой связывают решение принципиально новых проблем челове чества: создание информационной модели мира;

расширение твор ческого аспекта деятельности человека;

переход к безбумажной информатике;

доступность информационного ресурса каждому члену общества [29].

В настоящее время информатика приобрела многоаспектный характер. В ней соединены глобальность и конкретность приме нения, методы формализации и физической реализации.

При моделировании информационного процесса и его фаз выделяют три уровня:

• концептуальный, на котором описываются содержание и структура предметной области;

• логический, на котором проводится формализация модели;

• физический, определяющий способ реализации информаци онной модели в техническом устройстве.

Трехуровневый подход может быть целесообразен и при изу чении информатики [32]. При таком подходе можно выделить сле дующие уровни информатики: физический, логический и приклад ной (или пользовательский).

На физическом уровне информатика изучает аппаратно-про граммные средства вычислительной техники и средства связи, ко торые как бы составляют ее фундамент и позволяют физически реализовывать ее логический и прикладной уровни.

На логическом уровне информатики изучается технология пе реработки информационного ресурса с целью получения новой информации на базе средств вычислительной техники и средств связи. Следовательно, логический уровень — это информацион ная технология.

Наконец, третий, прикладной уровень информатики характе рен изучением вопросов использования информационной техно логии при создании и эксплуатации систем, в которых преобла дающими процессами являются информационные.

Таким образом, предметом изучения курса "Информацион ные системы и технологии в экономике" являются логический и прикладной уровни информатики. Физический же уровень изу чается в курсе "Информатика", который посвящен аппаратным средствам электронной вычислительной техники и базовому про граммному обеспечению.

Информационная технология имеет свою цель, методы и средства реализации. Кратко их содержание состоит в следующем.

Целью информационной технологии является создание из ин формационного ресурса качественного информационного про дукта, удовлетворяющего требованиям пользователя.

Методами ИТ являются методы обработки и передачи дан ных. Средства ИТ — это математические, программные, инфор мационные, технические и другие средства.

При таком определении целей, методов и средств под инфор мационной технологией будем понимать целостную техническую систему, обеспечивающую создание, передачу, хранение и отображение информационного продукта (данных, идей, знаний) с наименьшими затратами и в соответствии с зако номерностями той социальной среды, где развивается информа ционная технология [29].

Практическое приложение методов и средств обработки дан ных может быть различным, поэтому целесообразно выделить гло бальную, базовые и конкретные информационные технологии.

Глобальная информационная технология включает модели, ме тоды и средства, формализующие информационные ресурсы об щества и позволяющие их использовать. Базовая информацион ная технология предназначена для определенной области приме нения — производство, научные исследования, обучение и т.д.

Конкретные информационные технологии реализуют обработку данных при решении функциональных задач пользователей, на пример задачи учета, планирования, анализа.

Вопросы для самопроверки Определите понятие технология и ее аспекты.

2. Что послужило причиной возникновения понятия информацион ная 3. Какие достижения человечества обусловили появление автома тизированных информационных технологий?

4. Дайте определение понятия информация. В чем состоят ее особен ности?

5. Что такое информационная 6. Объясните содержание синтаксического, семантического, праг матического аспектов информации.

7. Как классифицируется информация?

8. Чем отличается экономическая информация и ее структурная еди ница — показатель!

9. Дайте статистическое определение меры информации.

Напишите и объясните формулу Хартли для определения количе ства информации.

В чем заключаются общность и отличие единиц измерения инфор мации: бит, дит, нат!

Что такое собственная информация и каковы ее свойства?

Объясните семантический подход к измерению количества инфор мации.

В чем заключается прагматический подход к измерению количе ства информации?

В каких случаях применяется структурный подход к измерению количества информации?

Для чего необходимо преобразовывать информацию в данные и обратно?

Глава ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В изучаемом курсе информационные технологии рассматри ваются применительно к управлению в организационных систе мах, поэтому управление — одно из основных понятий. Управле ние можно определить как функцию системы, обеспечивающую либо сохранение ее основных свойств, либо ее развитие в направ лении определенной цели. Следовательно, управление неразрыв но связано с системой и без нее не существует.

2.1. ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ По-гречески система (systema) — это целое, составленное из частей. Другими словами, система есть совокупность элементов, взаимосвязанных друг с другом и таким образом образующих определенную целостность.

Количество элементов, из которых состоит система, может быть любым, важно, чтобы они были между собой взаимосвяза ны. Примеры систем: техническое устройство, состоящее из уз лов и деталей;

живой организм, состоящий из клеток;

коллектив людей;

предприятие;

государство и т.д. Лекционная аудитория с лектором и студентами — система;

каждый студент — тоже сис тема;

оборудование аудитории — система;

даже отдельный стол — система. А вот ножка стола — не система. Но это с точки зрения макропредставлений. Если рассматривать ножку стола с точки зрения микропредставлений, то это также система, образуемая совокупностью молекул и атомов.

Из этих примеров ясно, что системы очень разнообразны, но все они обладают рядом общих свойств.

Элемент системы — часть системы, выполняющая определен ную функцию (лектор читает лекцию, студенты ее слушают и конс пектируют и т.д.). Элемент системы может быть сложным, состоя щим из взаимосвязанных частей, тоже представляет собой сис тему. Такой сложный элемент часто называют подсистемой.

Организация системы — внутренняя и со гласованность взаимодействия элементов системы. Организация системы проявляется, например, в ограничении разнообразия состояний элементов в рамках системы (во время лекции не игра ют в волейбол).

Структура системы — совокупность внутренних устойчивых связей между элементами системы, определяющая ее основные свойства. Например, в иерархической структуре отдельные эле менты образуют соподчиненные уровни и внутренние связи об разованы между этими уровнями.

Целостность системы — принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств ее элементов. В то же время свой ства каждого элемента зависят от его места и функции в системе.

Так, если вернуться к примеру с лекцией, то. рассматривая от дельно свойства лектора, студентов, предметов оборудования аудитории и т.д., нельзя однозначно определить свойства систе мы, где эти элементы будут совместно использоваться.

Классификация систем, как и любая классификация, может проводиться по различным признакам. В наиболее общем плане системы можно разделить на материальные и абстрактные.

Материальные системы представляют собой совокупность материальных объектов. Среди материальных систем можно вы делить неорганические (технические, химические и т.п.), органи ческие (биологические) и смешанные, содержащие элементы как неорганической, так и органической природы. Среди смешанных систем следует обратить особое внимание на человеко-машин ные (эрготехнические) системы, в которых человек с помощью машин осуществляет свою трудовую деятельность.

Важное место среди материальных систем занимают соци альные системы с общественными отношениями (связями) между людьми. Подклассом этих систем являются социально-экономи ческие системы, в которых общественные отношения людей в процессе производства являются связями между элементами.

Абстрактные системы — это продукт человеческого мышле ния: знания, теории, гипотезы и т.п.

По временной статические и динамические системы. В статических системах с течением вре мени состояние не изменяется, в динамических системах проис ходит изменение состояния в процессе ее функционирования.

Динамические системы с точки зрения наблюдате л я могут быть детерминированными и вероятностными (стоха стическими). В детерминированной системе состояние ее элемен тов в любой момент полностью определяется их состоянием в предшествующий или последующий момент времени. Иначе го воря, всегда можно предсказать поведение детерминированной системы. Если же поведение предсказать невозможно, то система относится к классу вероятностных (стохастических) систем.

Любая система входит в состав большей системы. Эта боль шая система как бы окружает ее и является для данной системы внешней средой. По тому, как взаимодействует система с внеш ней средой, различают закрытые и открытые системы. Закрытые системы не взаимодействуют с внешней средой, все процессы, кроме энергетических, замыкаются внутри системы. Открытые системы активно взаимодействуют с внешней средой, что позво ляет им развиваться в сторону совершенствования и усложнения.

По сложности системы принято делить на простые, слож ные и большие (очень сложные).

Простая система — это система, не имеющая развитой струк туры (например, нельзя выявить иерархические уровни).

Сложная система — система с развитой структурой, состоя щая из элементов — подсистем, являющихся в свою очередь простыми системами.

Большая система — это сложная система, имеющая ряд до полнительных признаков: наличие разнообразных (материаль ных, информационных, денежных, энергетических) связей между подсистемами и элементами подсистем;

открытость системы;

на личие в системе элементов самоорганизации;

участие в функцио нировании системы людей, машин и природной среды.

Понятие большой системы было введено, как следует из при веденных выше признаков, для обозначения особой группы сис тем, не поддающихся точному и подробному описанию. Для боль ших систем можно выделить следующие основные признаки:

Наличие структуры, благодаря которой можно узнать, как устроена система, из каких подсистем и элементов состоит, како вы их функции и взаимосвязи, как система взаимодействует с внеш ней средой.

2. Наличие единой цели т.е. частные цели подсистем и элементов должны быть подчинены цели функцио нирования системы.

3. Устойчивость к внешним и внутренним возмущениям. Это свойство подразумевает выполнение системой своих функций в условиях внутренних случайных изменений параметров и деста билизирующих воздействий внешней среды.

4. Комплексный состав т.е. элементами и подсисте мами большой системы являются самые разнообразные по своей природе и принципам функционирования объекты.

5. Способность к развитию. В основе развития систем лежат противоречия между элементами системы. Снятие противоречий возможно при увеличении функционального разнообразия, а это и есть развитие.

Изучение, анализ и синтез больших систем проводятся на ос нове системного подхода, который предполагает учет основных свойств таких систем.

Важным инструментом исследования систем, как известно, и не только систем является метод моделирования. Суть этого ме тода состоит в том, что исследуемый объект заменяется его моде лью, т.е. некоторым другим объектом, сохраняющим основные свойства реального объекта, но более удобным для исследования или использования.

Различают физические и абстрактные модели. При изучении информационных технологий наибольшее распространение по лучили абстрактные информационные модели.

Математические модели, применяемые в экономических иссле дованиях, называют Математичес кие модели представляют собой формализованное описание на языке математики исследуемых объектов и отображают в виде математических отношений взаимосвязи параметров этих объек тов. Наличие достаточно полной математической модели объек та позволяет разработать алгоритм управления этим объектом, т.е. создать алгоритмическую модель. Если для управления исполь зуется ЭВМ, то алгоритмическая модель преобразуется с помо щью языков программирования в программу, управляющую ра ботой ЭВМ, а через нее — объектом управления.

Информационная модель — это отражение предметной облас ти в виде информации. Предметная область представляет собой часть реального мира, которая исследуется или используется.

V Отображение предметной области в информационных техноло гиях представляется информационными моделями нескольких уровней, показанных на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Уровни представления информационных моделей Концептуальная модель обеспечивает интегрированное пред ставление о предметной области (например, технологические карты, техническое задание, план производства и т.п.) и имеет слабоформа лизованный характер. Логическая модель (ЛМ) формируется из кон цептуальной путем выделения конкретной части (например, части, подлежащей управлению), ее детализации и формализации. Логичес кая модель, формализующая на языке математики взаимосвязи в вы деленной предметной области, называется математической моделью С помощью математических методов математическая модель преобразуется в алгоритмическую модель (AM), задающую последо вательность действий, реализующих достижение поставленной цели управления. На основе алгоритмической модели создается машинная программа (П), являющаяся той же алгоритмической моделью, толь ко представленной на языке, понятном ЭВМ.

Выделение информационных моделей разных уровней абст ракции позволяет разделить сложный процесс отображения "предметная область — программа" на несколько итеративных, более простых отображений.

2.2. УПРАВЛЕНИЕ В СИСТЕМАХ Процессы управления присущи как живой, так и неживой при роде. С управлением мы сталкиваемся в своей жизни повсеместно.

Это и государство, которым управляют соответствующие струк туры;

это и ЭВМ, работающая под управлением программы, и т.д.

Совокупность объекта управления (ОУ), управляющего орга на (УО) и исполнительного органа (ИО) образует систему уп равления (рис. 2.2), в которой выделяются две подсистемы: уп равляющая и управляемая.

Рис. 2.2. Укрупненная структурная схема системы управления В процессе функционирования этой системы управляющий орган получает информацию о текущем состоянии объекта управления и информацию о том, в каком состоянии должен находиться объект управления. Отклонения объекта управления от заданного состояния происходят под воздействием внешних возмущений Результатом сравнения информации и в управляющем органе является возникновение управляющей ин формации которая воздействует на исполнительный орган (ИО). На основе информации исполнительный орган выраба тывает управляющее воздействие которое ликвидирует от клонение в объекте управления.

Наиболее сложным звеном в системе управления является уп равляющий орган. Здесь степень сложности определяется коли чеством выполняемых функций, т.е. управляющий орган должен уметь производить наибольшее разнообразие действий. Это ес тественно, так как на любое состояние объекта управления уп равляющий орган должен отреагировать соответствующим об разом, своевременно обработав поступившую в него информа цию и выработав управляющую информацию.

Как видно из структурной схемы управления, для ее функцио нирования необходима информация. На приведенной на рис. 2. схеме изображены три ее потока: /ос Информация сообщает управляющему органу о множестве возможных состо яний объекта управления и управляющего органа, а также о том, в каком из состояний должен находиться объект управления при заданных внешних условиях. Информация — это информация обратной связи. Понятие обратной связи является фундаменталь ным в теории управления. В общем случае под обратной связью понимают передачу воздействия с выхода какой-либо системы обратно на ее вход. В системах управления обратная связь явля ется информационной, и с ее помощью в управляющую подсис тему поступает информация о текущем состоянии управляемой подсистемы. Третий информационный поток — это информа ция, возникшая в результате обработки в управляющем органе информации и и управляющая работой исполнительного органа.

Очень важным компонентом входной информации являет ся информация о цели управления, ибо управление н о, если оно не направлено на достижение определенной цели.

Если управление наилучшим образом соответствует поставлен ной цели, то такое управление называется оптимальным. Крите рием оптимальности управления является некоторая количествен но измеряемая величина, отражающая цель управления. Матема тическая запись критерия оптимальности носит название целевой функции. При оптимальном управлении значение целевой функции достигает экстремума (максимума или минимума в зависимости от критерия оптимальности).

Ярко выраженный целевой информационный характер управ ления подтверждается его кибернетическим определением: управ ление есть процесс целенаправленной переработки информации.

В зависимости от того, в какой системе (простой, сложной, большой) осуществляется управление, различают системы авто матического управления (САУ) и автоматизированные системы управления (АСУ).

Автоматическое управление осуществляется, как правило, в простых системах, в которых заранее известны описание объек та управления и алгоритм управления им. По принципу управле ния системы автоматического управления могут быть разомкну тыми и замкнутыми. В разомкнутых системах измеряется возму щение, отклоняющее объект от заданного состояния, и вырабатывается воздействие, компенсирующее возникшее возму щение. Такая система не способна длительное время управлять неустойчивым объектом. В замкнутых системах (рис. 2.3) реали зуется идея обратной связи, благодаря которой информация об отклонении управляемого объекта от заданного состояния по зволяет выработать воздействие, возвращающее объект в это состояние.

Рис. 2.3. Упрощенная структурная схема замкнутой САУ Благодаря тому, что поведение объекта и алгоритм управле ния строго заданы, системы автоматического управления могут работать автономно, без участия человека (хотя, конечно, их со здание и наблюдение за их функционированием невозможно без человека).

Как правило, САУ используются в технических системах, и в качестве управляющего органа используется компьютер, кото рый с помощью программы (для него это выдает результат обработки информации, обычно физический сигнал. Это сигнал управления который через преобразователь (Пр1) приводит в действие исполнительный орган (ИО), возвращающий объект управления в заданное программой компьютера состояние.

Состояние ОУ, меняющееся под воздействием внешних возмуще ний V, определяет значение сигнала обратной связи кото рое через преобразователь (Пр2) поступает в компьютер (УО).

Преобразователи необходимы для изменения уровней или при роды проходящих через них сигналов, так как элементы системы могут различаться по своей физической сути.

С ростом и усложнением производства объекты управления приобретают характер сложных и больших систем, имеющих большое число элементов и подсистем, связи между которыми не всегда ясны, а критерии функционирования не обладают доста точной четкостью. В этих условиях использовать результаты те ории автоматического управления в полной мере не удается, и в контур управления, помимо человека — оператора ЭВМ, дей ствующего по заданным алгоритмам, включается лицо, принима ющее решения (ЛПР). Наличие в контуре управления — от личительная черта автоматизированных систем управления, ко торые в случае применения в организационно-экономическом управлении называют экономическими информационными систе мами — ЭИС (рис. 2.4). Автоматизированное управление приме няется в том случае, если нет возможности реализовывать авто матическое управление.

Рис. 2.4. Структурная схема ЭИС Как видно из рис. 2.4, ЛПР, получив информацию об обрат ной связи осведомляющую его о состоянии объекта управле ния (ОУ), обращается к ЭВМ (поток имеющей определенное программное обеспечение (ПО) и вырабатывающей рекоменда ции к принятию решения (поток На основе анализа пред ложенных ЭВМ альтернатив ЛПР принимает решение, которое в виде управляющей информации поступает в исполнительный орган (ИО), переводя его в необходимое состояние. Например, министр (это ЛПР), получив информацию о состоянии отрасли (это ОУ), после обработки всей нужной информации на ЭВМ и просчета наборов вариантов поведения в сложившейся ситуации принимает решение, которое реализуется аппаратом министер ства (это ИО) в управляемой отрасли производства.

2.3. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 2.3.1. ПОНЯТИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ В предыдущем разделе было показано, что в контур управле ния ЭИС включается лицо, принимающее решение. ЛПР получа ет информацию обратной связи от объекта управления.

В системах управления обратную связь можно определить и несколько иначе, а именно как информационную связь, с помощью которой в управляющую подсистему поступает информация о результатах управления объектом, т.е. информация о новом со стоянии объекта, которое возникло под влиянием управляющих воздействий.

Благодаря наличию обратных связей сложные системы ока зываются в принципе способными выходить за пределы действий, предусмотренных их разработчиками, ибо обратная связь созда ет у системы новое качество: способность накапливать опыт, определять свое будущее поведение в зависимости от своего по ведения в прошлом, т.е. самообучаться.

Управляющие воздействия, поступающие из управляющей подсистемы в управляемую, могут иметь различный характер:

энергетический, материальный, информационный — в зависимо сти от природы управляемого объекта.

Среди всех систем особое место занимают системы, управляе мый объект у которых — люди, коллективы людей. Подобные системы получили название систем организационного управле ния (или просто организационных систем), ибо управляющее воз действие в них направлено на организацию (согласование) пове дения коллективов людей и имеет информационный характер.

Для таких систем полностью справедливо кибернетическое опре деление управления: управление есть процесс целенаправленной пе реработки информации.

Область получения и использования информации в органи зационных системах экономическая: она создается при подготовке и в процессе производственно-хозяйственной деятельности и ис пользуется в этой деятельностью. Детальное изуче ние экономических информационных систем (ЭИС) опирается на понятия "информация" и "система".

Информация и система являются простейшими фундаменталь ными категориями, не выраженными через более общие понятия, поэтому приводимые далее определения всего лишь поясняют и уточняют эти категории.

Следовательно, экономическая информационная система — это человеко-машинная система, обеспечивающая с использованием ком пьютерных технологий сбор, передачу, обработку и хранение ин формации для управления производством. Особенностью такой системы на современном этапе является автоматизация процес са переработки информации с помощью компьютера. Безуслов но, по мере дальнейшего развития информационных техноло гий и науки об управлении производством компьютеры будут использоваться в процессе управления значительно шире, вплоть до подготовки управленческих решений, с тем чтобы руково дители имели возможность выбрать оптимальный вариант решения.

Разрабатывая организационную структуру предприятия, ак ционерного общества при экономической информационной си стеме управления, прежде всего необходимо четко установить, какие конкретные функции и операции процесса управления будут автоматизированы с помощью компьютера и других тех нических средств. Эта информация должна быть использована при определении форм разделения труда в аппарате управления и при распределении функций между подразделениями системы управления.

Устанавливая перечень задач, выполненных с помощью вы числительной техники, следует стремиться к тому, чтобы автома тизировать все те управленческие операции, которые компьютер может осуществлять более эффективно, чем человек. В настоящее время на предприятиях накоплен определенный опыт использо вания компьютеров для обработки учетной и аналитической ин формации, для создания автоматизированных рабочих мест спе циалистов.

Однако возможности применения компьютеров в управлении производством еще далеко не исчерпаны. Одной из причин неэф фективного применения вычислительной техники является то, что она используется для обработки информации в отдельных зада чах, а не в подсистемах и системах в целом.

Все это предъявляет особые требования к созданию и выбору вида организационной структуры, которая определяет форму системы управления предприятием. В управлении производством могут применяться линейная, функциональная и линейно-функ циональная структуры. В сельскохозяйственных предприятиях в условиях рыночной экономики при использовании компьютер ной и другой вычислительной и организационной техники наи более эффективно применять линейно-функциональную структу ру, основанную на сочетании линейного и функционального ру ководства.

В средних сельскохозяйственных предприятиях эта схема обыч но выглядит так: руководитель сельскохозяйственного предпри ятия — главные специалисты (агроном, зоотехник, инженер) — руководители отраслей (цехов) — бригадиры (полеводческих, жи вотноводческих бригад).

На более крупных сельскохозяйственных предприятиях схема принимает такой вид: руководитель предприятия — заместитель руководителя по производству — заместитель по экономике и финансам — заместитель по коммерции и другие заместители.

Затем следуют подразделения, которыми руководят заместители руководителя предприятия.

2.3.2. СТРУКТУРА И СОСТАВ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ Изучение и создание сложной человеко-машинной системы тре буют четкого определения ее внутренней структуры, т.е. решения задачи структуризации. В процессе структуризации система раз деляется на части, имеющие меньшую сложность, на подсистемы и их элементы (задачи). При этом должны решаться вопросы выбо ра и реализации определенных принципов деления системы.

ЭИС классифицируются по многим признакам. Ниже дана классификация по функциональному признаку, по режимам ра боты ЭИС и по способу распределения вычислительных ресур сов. Другие аспекты классификации здесь рассматриваться не будут.

На рис. 2.5 приведена укрупненная схема состава экономи ческой информационной системы управления аграрным предпри ятием. В системе выделены две части: обеспечивающая и функци ональная.

СОСТАВ ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ЧАСТИ ЭИС Состав, структура и характер взаимодействия обеспечиваю щих подсистем, термины, определяющие понятия, связанные с элементами обеспечения системы, изменяются и уточняются в ходе развития методологии создания информационных систем. И в большей или меньшей степени они продолжают уточняться, де тализироваться, отрабатываться по мере совершенствования ком пьютерной техники, средств и методов программирования, раз вития информационного обеспечения.

В настоящее время в составе обеспечивающей части инфор мационной системы принято выделять подсистемы техническо го, информационного, математического, программного, кадро вого, организационно-правового обеспечения.

Техническое обеспечение системы — это комплекс технических средств (компьютер, оборудование локальной вычислительной сети, оргтехника, периферийная техника, средства связи).

Информационное обеспечение представляет собой совокупность базы данных и системы управления базой данных, системы вход ной и выходной информации, а также унифицированной систе мы документации.

Информационное обеспечение включает в себя всю экономи ческую информацию предприятия, описание способов ее пред ставления, хранения и Информационное обес печение организуется на основе технического и программного обеспечения и является по отношению к ним обеспечением более высокого уровня.

Исходя из задач информационного обеспечения можно обо снованно выдвинуть требования к техническому обеспечению системы и осуществить выбор соответствующих компьютеров и других технических средств.

Математическое обеспечение системы представляет совокупность средств и методов, позволяющих строить эконо мико-математические модели задач управления предприятиями.

Построение математической модели задачи управления можно разделить на следующие этапы: построение экономико-матема тической модели, определение оптимального решения. Процесс построения экономико-математической модели требует выделе ния критерия оптимальности, определения ограничений, наибо лее лимитирующих моделируемый процесс, и установления соот ношений, описывающих процессы управления.

На этапе получения оптимального решения определяют, к какому типу задач управления относится построенная модель, и выбирают вычислительный метод. Оптимальное решение в зада чах информационной системы получают с помощью методов ма тематического программирования, математической статистики, массового обслуживания. Эти методы и составляют ос нову математического обеспечения системы.

Программное обеспечение ЭИС — это совокупность программ (общесистемных и прикладных) для реализации задач, подсистем информационной системы на базе компьютерной техники. Про граммное обеспечение должно предоставить пользователям наи большие удобства в работе и свести к минимуму затраты на про граммирование задач и обработку информации.

Кадровое обеспечение включает в себя персонал, занимающий ся проектированием, разработкой, внедрением и эксплуатацией Организационно-правовое обеспечение информационных систем представляет собой совокупность норм, устанавливающих и за крепляющих организацию этих систем, их цели, задачи, структу ру и функции, правовой статус системы и всех звеньев, регламен тирующих процессы создания и функционирования ЭИС.

Выделение обеспечивающей части системы основывается на использовании различных видов средств, необходимых для ра боты функциональных подсистем и экономической информаци онной системы в целом.

Каждое из обеспечивающих средств (организационных, тех нических, программных и др.) в масштабе системы трансформи руется в соответствующую обеспечивающую подсистему ЭИС.

Совокупность этих подсистем, увязанных и согласованных меж ду собой, должна обеспечить весь технологический цикл функци онирования ЭИС при условии достижения заданных технико-эко номических характеристик системы. Особенностью комплекса обеспечивающих подсистем является невозможность исключения их из системы в целом, тогда как отдельные функциональные под системы могут при создании системы временно функционировать в традиционном варианте. Например, отсутствие технического обеспечения не позволяет практически реализовать работу ма шинных программ с информацией, вырабатываемой в функцио нальных подсистемах ("работать не на чем");

отсутствие про граммного обеспечения делает невозможным использование ком пьютера, превращая технику в "мертвое железо";

отсутствие программного обеспечения делает информацию системы недо ступной для программ, а через них для компьютера и т.д. Поэто му если очередность разработки функциональных подсистем оз начает возможность последовательного проектирования и вне дрения отдельных подсистем, то очередность разработки обеспечивающей части ЭИС предполагает обязательное одновре менное создание всех обеспечивающих подсистем и их последую щее совершенствование.

СОСТАВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОДСИСТЕМ Состав функциональных подсистем в ЭИС для различных пред приятий может быть различным. На рис. 2.5 приведена функцио нальная структура экономической информационной системы для управления многоотраслевым сельскохозяйственным предприяти ем. В данном случае выделены подсистемы, связанные с функция ми управления: учет и отчетность, экономический анализ, текущее планирование, прогнозирование, а также подсистемы по отрасле вому признаку — управление производством, в состав которой входят подсистемы управления отраслями сельскохозяйственного производства: управление растениеводством по отраслям, управ ление животноводством по отраслям. Основными задачами здесь являются задачи оперативного управления, а также задачи бух галтерского учета, текущего планирования и анализа.

Необходимо подчеркнуть некоторую условность выделения функциональных подсистем в силу многообразия связей как меж ду подсистемами, так и между задачами внутри каждой функцио нальной подсистемы.

Рассмотрим некоторые функциональные подсистемы, а также задачи, решаемые в их составе.

Подсистема учета и отчетности обеспечивает возможность использования информации для оперативного руководства фи нансово-хозяйственной деятельностью предприятия, составления финансовой отчетности, калькулирования себестоимости произ водимой продукции.

По составу задач подсистема бухгалтерского учета включает следующие основные укрупненные задачи:

• учет труда и его оплаты;

• учет денежных средств и расчетов;

• учет основных средств;

• учет производственных запасов;

• учет затрат на производство;

• сводный синтетический и аналитический учет, баланс;

• учет фондов, резервов и результатов хозяйственной деятель ности.

Использование компьютерных технологий при решении этих задач открывает принципиально новые возможности повышения актуальности, оперативности и достоверности учетной инфор мации в системе управления предприятием не только без увели чения численности бухгалтерского персонала, но и с тенденцией к ее сокращению при правильной технологии и организации ра бот. Достоверность и оперативность обработки учетной инфор мации позволяют принимать своевременно управленческие ре шения по повышению эффективности производства.

Подсистема экономического анализа позволяет проводить ана лиз производственно-хозяйственной деятельности в целом по предприятию и его подразделениям, а также по отдельным от раслям. Задачи данной подсистемы не регламентированы. Наи более широко выполняется автоматизация следующих задач:

• анализ производственно-хозяйственной деятельности по предприятию;

• анализ производства продукции и затрат на производство по отдельным сельскохозяйственным отраслям;

• анализ производительности труда;

• анализ себестоимости отдельных видов продукции;

• анализ рентабельности отдельных видов продукции и пред приятия в целом и другие задачи.

Решение перечисленных задач информационно связано с бух галтерским учетом.

Подсистема "Текущее планирование " обеспечивает разработ ку текущих годовых, календарных и рабочих планов. При этом решаются следующие задачи:

• автоматизированная разработка технологических карт воз делывания сельскохозяйственных культур;

• автоматизированная разработка рабочих и календарных планов;

• разработка бизнес-плана:

• прогнозирование урожайности сельскохозяйственных культур.

При разработке указанных задач в этой подсистеме, как и в подсистеме "Прогнозирование", широко используются матема тические методы: линейное программирование, корреляционно регрессионный анализ и другие оптимизационные методы и ме тоды математической статистики.

Следует еще раз подчеркнуть некоторую условность состава и содержания функциональных подсистем и задач внутри подси стемы. Однако понимание общих закономерностей структуриза ции ЭИС по функциональному признаку позволяет разработать в каждом конкретном случае ЭИС со структурой, наиболее соот ветствующей данному предприятию.

2.4. ЧЕЛОВЕК И ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ При производстве продуктов труда человек всегда управляет орудиями труда в процессе их воздействия на труда.

Например, когда вы вскапываете предметом труда явля ется земля, орудием труда — лопата, продуктом труда — вско панная грядка. Естественно, перед началом копки вы, сами того не осознавая, составляете концептуальную модель, содержащую информацию о том, где, в каком месте огорода будет распола гаться будущая грядка, какой она будет ширины, глубины, нуж но ли разбивать комья земли и т.д. Когда вы копаете, т.е. воздей ствуете лопатой (орудием труда) на землю (предмет труда), то подсознательно сравниваете получающийся результат с храни мой в памяти концептуальной моделью и в зависимости от ре зультата сравнения копаете глубже или немного левее, т.е. уп равляете орудием труда. Нетрудно заметить, что перед нами клас сическая система управления (рис. 2.6), в которой объектом управления является земля, исполнительным органом — лопата вместе с мускулами человека и управляющим органом — челове ческий Рис. 2.6. Человек (Ч) в элементарной системе управления С усложнением производства, т.е. объектов управления и их концептуальных моделей, объемы осведомляющей информации возрастают и человеческие возможности их переработки в не обходимом темпе исчерпываются. Тогда на помощь человеку при ходят технические средства ускорения переработки информации, как правило, средства вычислительной техники (СВТ).

Возникает, таким образом, самостоятельный дополнительный информационный контур, помогающий человеку быстрее обра ботать осведомляющую информацию и выработать управля ющую информацию /у. Появление контура дополнительной об работки информации (помимо человека) на СВТ 2.7) и есть начало возникновения информационной технологии.

Совершенствование ЭВМ, программного обеспечения, мате матических методов и моделей позволило создать экономические информационные системы, в которых четко обозначился контур информационной технологии — ИТ.

Рис. 2.7. Система управления с контуром дополнительной обработки информации Из рис. 2.8 видно, что в общем случае информационная тех нология состоит из информационных моделей разного уровня абстракции и ЭВМ. На вход ИТ поступает информация от чело века формируемая на основе информации от объекта управления. Информация сравнивается с концептуальной моделью объекта управления. Реакция на результат сравнения оп ределяется общей математической моделью управления (ОМУ), декомпозированной на частные математические модели (ЧММ).

Набор ЧММ описывает возможные состояния ОУ и тактику уп равления в этих состояниях. Эта реализуется через алго модели (AM), формализованные в программное обес печение (ПО) для ЭВМ. В результате ЭВМ выдает информацию 2.8. Информационная в ЭИС, представляющую собой рекомендации по управлению ОУ в данной ситуации.

Таким образом, в автоматизированной системе управления человек является центральным и объединяющим звеном двух кон туров (см. рис. 2.8): собственно управления (Ч — ИО — ОУ) и информационной технологии (Ч — ИТ).

В автоматизированной системе управления, несмотря на на личие контура информационной технологии, ответственность за принятое управляющее решение возлагается на человека — лицо, принимающее решение. Другими словами, решение принимает человек, а информационная технология помогает ему в этом.

Когда ученые выделили из процесса управления стадию приня тия решения, то вначале казалось, что для полной автоматизации достаточно разработать математическую модель и реализовать ее в ЭВМ. И тогда АСУ (автоматизированная система управления) превращается в САУ (систему автоматического управления). Од нако, как оказалось, процесс принятия решения человеком очень сложен. Иногда в этот процесс включаются такие механизмы, ко торые невозможно предусмотреть и тем более формализовать. При принятии решения человек может учитывать и такие аспекты, как мораль, традиции, человеческие взаимоотношения. Вот почему при управлении социально-экономическими системами (при организа ционно-экономическом управлении) процесс принятия решения не может быть осуществлен без человека [32].

Как показано на рис. 2.9, человек на основе автоматизиро ванного анализа (АИ) осведомляющей информации от объек та управления и информации от концептуальной модели объек та управления производит постановку задачи решение ко торой должно позволить в данной ситуации наилучшим образом управлять объектом (например, производством).

Однако решений (альтернатив) всегда несколько: если реше ние всегда одно, то проблемы выбора не существует, а значит, теряет смысл и сам процесс принятия решения. Поэтому далее идет фаза генерации альтернатив (ГА), т.е. выдвижения возмож ных решений задачи (альтернатива — от лат. alter — одно из двух, alternatio — чередоваться). Как уже подчеркивалось, управление всегда ведется с определенной целью. Решение поставленной за дачи должно согласовываться с общей целью управления и част ной целью в данной ситуации. Поэтому выбрать альтернативу невозможно, если нет критерия выбора, отражающего цель уп равления. Таким образом, следующая фаза — выбор критерия (ВКр) решения поставленной задачи. На этом этапе анализа аль тернатив (АА) проводится их исследование по выбранному кри терию, а далее — окончательный выбор одной из альтернатив (ВА), наилучшим образом удовлетворяющей критерию выбора.

Выбранная альтернатива дополнительно анализируется, и выда ется окончательное решение (ВР), принимающее в организаци онных системах вид потока управляющей информации Если рассматривать фазы принятия решения относительно возможности их автоматизации на базе информационной техно логии, то в настоящее время, пожалуй, только фазы анализа ин формации (АИ), генерации альтернатив (ГА) и анализа альтер натив (АА) по выбранному критерию удается автоматизировать в достаточной мере (на рис. 2.9 изображены овалами). Для этого необходимо, чтобы в ЭВМ находились модели поставленной за дачи, с помощью которых возможно было бы быстро просчи тать результаты решения по различным альтернативам, исход ным данным и критериям. Конечно, для этого желательно, что бы ЛПР умело использовать средства информационной технологии. В противном случае приходится иметь штат систем щиков, аналитиков и т.п.

Развитие программно-аппаратных средств ИТ с каждым го дом приводит к все большему упрощению взаимодействия чело века с ЭВМ и, таким образом, уменьшает число посредников ди алога, что ускоряет процесс принятия решений и повышает их качество. Большое значение для принятия быстрого и верного решения имеет автоматизация фазы обработки и анализа инфор мации, поступающей с потоками информации и Для при нятия решения всегда может потребоваться дополнительная ин формация, не содержащаяся в потоках и В этих случаях важную роль играет информационное обеспечение ЛПР, кото рое в целях оперативности должно быть создано с помощью средств информационной технологии (баз и банков данных).

Вопросы для самопроверки Дайте определение понятию система и объясните ее свойства.

2. Проведите классификацию систем по различным признакам.

3. Каковы основные признаки больших систем?

4. Нарисуйте и объясните укрупненную структурную схему систе мы управления.

5. Почему самым сложным элементом системы управления являет ся управляющий орган?

6. Что такое обратная 7. Дайте кибернетическое определение процесса управления.

8. В чем отличие замкнутых и разомкнутых систем управления?

9. В чем заключается особенность автоматизированных систем уп равления?

Дайте определение информационных моделей и их иерархии.

Покажите место человека в элементарной системе управления.

Объясните необходимость появления и место информационной технологии в автоматизированном управлении.

Почему человек является центральным звеном в ЭИС?

Нарисуйте схему и объясните фазы процесса принятия решения.

Как соотносятся дисциплины "информатика" и "информацион ные технологии"?

г, лава СТРУКТУРА БАЗОВОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ДАННЫЕ Базовой информационной технологией будем называть инфор мационную технологию, ориентированную на определенную об ласть применения. Предметом изучения излагаемого курса явля ются информационные технологии в управлении организацион но-экономическими системами, создаваемыми при производстве материальных благ и услуг. Любая информационная технология слагается из взаимосвязанных информационных процессов, каж дый из которых содержит определенный набор процедур, реали зуемых с помощью информационных операций. Информацион ная технология выступает как система, функционирование каждого элемента которой подчиняется общей цели функциони рования системы — получению качественного информационно го продукта из исходного информационного ресурса в соответ ствии с поставленной задачей.

Как базовая информационная технология в целом, так и от дельные информационные процессы могут быть рассмотрены на трех уровнях: концептуальном, логическом и физическом. На концептуальном уровне определяется содержательный аспект информационной технологии или процесса, на логическом ото бражается формализованное (модельное) описание, а на физи ческом происходит программно-аппаратная реализация инфор мационных процессов и технологии.

3.1. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ При производстве информационного продукта исходный ин формационный ресурс в соответствии с поставленной задачей подвергается в определенной последовательности различным пре образованиям. Динамика этих преобразований отображается в протекающих при этом информационных процессах. Таким об разом, информационный процесс — это процесс преобразова ния информации. В результате выполнения этого процесса ин формация может изменить и содержание, и форму представле ния, причем как в пространстве, так и во времени.

Фазы преобразования информации в информационной тех нологии достаточно многочисленны, и простое их перечисление может привести к потере ощущения целостности технологичес кой системы ("'за деревьями не увидеть леса"). Однако если про вести структуризацию технологии, выделив такие крупные струк туры, как процессы и процедуры, то концептуальная модель базо вой информационной технологии может быть представлена схемой, показанной на рис. 3.1.

Генерация Рис. 3.1. Концептуальная модель базовой информационной технологии 3- На этой схеме в левой части даны блоки информационных процессов, в правой — блоки процедур. Блок в виде прямоуголь ника изображает процесс или процедуру, в которых преоблада ют ручные или традиционные операции. Овальная форма бло ков соответствует автоматическим операциям, производимым с помощью технических средств (ЭВМ и средств передачи данных).

В верхней части схемы информационные процессы и процедуры осуществляют преобразование информации, имеющей ярко вы раженное смысловое содержание. Синтаксический аспект инфор мации находится здесь на втором плане. В этом случае говорят о преобразовании собственно В нижней части схе мы производится преобразование т.е. информации, представленной в машинном виде. И на этом уровне представле ния преобладает синтаксический аспект информации.

Технология переработки информации начинается с формиро вания информационного ресурса, который после определенных целенаправленных преобразований должен превратиться в ин формационный продукт. Формирование информационного ре сурса (получение исходной информации) начинается с процесса сбора информации, которая должна в информационном плане отразить предметную т.е. объект управления или иссле дования (его параметры, состояние и т.п.).

Собранная информация для ее оценки (полнота, непротиво речивость, достоверность и т.д.) и последующих преобразова ний должна быть соответствующим образом подготовлена (ос мыслена и в виде таблиц). После подготовки информация может быть передана для дальнейшего преобразования традиционными способами (с помощью телефо на, почты, курьера и т.п.), а может быть подвергнута сразу про цессу преобразования в машинные данные, т.е. процессу ввода.

Процессы сбора, подготовки и ввода в информационной технологии организационно-экономических систем по своей ре ализации являются в основном ручными (кроме процесса подго товки, который частично может быть автоматизированным).

В процессе ввода информация преобразуется в данные, имеющие форму цифровых кодов, на физическом уровне с помощью различных физических представлений магнитных, оптических, механических и т.д.).

Следующие за вводом информационные процессы уже произ водят преобразование данных в соответствии с поставленной за дачей. Эти процессы протекают в ЭВМ (или организуются ЭВМ) под управлением различных программ, которые и позволяют так организовать данные, что после вывода из ЭВМ результат обра ботки представляет собой наполненную смыслом информацию о результате решения поставленной задачи. В ходе преобразова ния данных можно выделить четыре основных информационных процесса и соответствующие им процедуры. Это процессы обра ботки, обмена, накопления данных и представления знаний.

Процесс обработки данных связан с преобразованием значе ний и структур данных, а также с их преобразованием в форму, удобную для человеческого восприятия, т.е. отображением. Ото браженные данные — это уже информация. Процедуры преобра зования данных осуществляются по определенным алгоритмам и реализуются в ЭВМ с помощью набора машинных операций.

Процедуры отображения переводят данные из цифровых кодов в изображение (текстовое или графическое) или звук.

Информационный процесс обмена предполагает обмен дан ными между процессами информационной технологии. Из рис. 3. видно, что процесс обмена связан взаимными потоками данных со всеми информационными процессами на уровне переработки данных. При обмене данными можно выделить два основных типа процедур. Это процедуры передачи данных по каналам связи и про цедуры организации сети. Процедуры передачи данных реализу ются с помощью операции кодирования-декодирования, моду ляции-демодуляции, согласования и усиления сигналов. Проце дуры организации сети включают в себя в качестве основных операции по коммутации и маршрутизации потоков данных (тра фика) в вычислительной сети. Процесс обмена позволяет, с од ной стороны, передавать данные между источником и получате лем информации, а с другой — объединять информацию из мно гих Процесс накопления позволяет так преобразовать информа цию в форме данных, что ее удается длительное время хранить, постоянно обновляя, и при необходимости оперативно извлекать в заданном объеме и по заданным признакам. Процедуры про цесса накопления, таким образом, состоят в организации хране ния и актуализации данных. Хранение предполагает создание та кой структуры расположения данных в памяти ЭВМ, которая позволила бы быстро и не избыточно накапливать данные по заданным признакам и не менее быстро осуществлять их поиск.

В настоящее время ЭВМ имеет два основных вида запомина ющих устройств: оперативные (электронные) и внешние (на маг нитных и оптических дисках). Их физическая природа и устрой ство различны, поэтому различаются и возможности по органи зации структур хранения данных. Можно выделить операции по организации хранения и поиска данных в оперативной и внеш ней памяти ЭВМ. В процессе накопления данных важной проце дурой является их актуализация. Под актуализацией понимается поддержание хранимых данных на уровне, ин формационным потребностям решаемых задач в системе, где орга низована информационная технология. Актуализация данных осуществляется с помощью операций добавления новых данных к уже хранимым, корректировки (изменения значений или эле ментов структур) данных и их уничтожения, если данные устаре ли и уже не могут быть использованы при решении функциональ ных задач системы.

Наконец, процесс представления знаний включен в базовую ин формационную технологию как один из основных, поскольку выс шим продуктом информационной технологии является знание. Фор мирование знания как высшего информационного продукта до не давнего времени являлось (да в основе своей является и сейчас) прерогативой человека. Однако оказать помощь человеку при реше нии неформализуемых или трудно формализуемых задач может авто матизированный процесс представления знаний. В этом процессе объединяются процедуры формализации знаний, их накопления в формализованном виде и формальной генерации (вывода) новых зна ний на основе накопленных в соответствии с поставленной задачей.

Вывод нового знания — это эквивалент решения задачи, ко торую не удается представить в формальном виде. Таким обра зом, процесс представления знаний состоит из процедур получения формализованных знаний и процедур генерации (вывода) зна ний из полученных. К сожалению, практическая реализация про цесса представления знаний с помощью ЭВМ еще не достигла достаточно широкого применения в информационных техноло гиях. Это связано как с продолжающимися поисками форм пред ставления знаний в теории искусственного интеллекта, так и с практическими трудностями при создании баз знаний. Тем не менее развитие теории искусственного интеллекта продолжает ся, и в новом веке процесс представления знаний займет ключе вое место в информационных технологиях.

3.2. ЛОГИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ Логический уровень информационной технологии представ ляется комплексом взаимосвязанных моделей, формализующих информационные процессы при технологических преобразова ниях информации и данных. Формализованное в виде моделей представление информационной технологии позволяет связать параметры информационных процессов, а это означает возмож ность реализации управления информационными процессами и процедурами.

На рис. 3.2 приведена схема взаимосвязи моделей базовой информационной технологии. В зависимости от области приме нения и назначения информационной технологий модели инфор мационных процессов конкретизируются, а некоторые могут и отсутствовать. Например, в настоящее время из-за того, что на потребительском рынке информационных технологий нет отно сительно недорогих, надежных и простых в эксплуатации интел лектуальных систем, процесс представления знаний в структуре организуемой информационной технологии может отсутствовать.

Если, например, информационная технология проектируется на автоматизированных рабочих местах (АРМ), не объединенных в сеть, процесс обмена данными и соответственно его модели бу дут отсутствовать. Однако наибольший эффект информационная технология дает тогда, когда в ее составе используется весь на бор информационных процессов.

На основе модели предметной области (МПО), характеризу ющей объект управления, создается общая модель управления (ОМУ), а из нее вытекают модели решаемых задач (МРЗ). Так как решаемые задачи в информационной технологии предполагают в своей основе различные информационные процессы, то на пе редний план выходит модель организации информационных про цессов, призванная на логическом уровне увязать эти процессы при решении задач управления.

При обработке данных формируются четыре основных ин формационных процесса: обработка, обмен и накопление дан ных и представление знаний.

Модель обработки данных включает в себя (см. рис. 3.2) фор мализованное описание процедур организации вычислительного процесса, преобразования данных и отображения данных. Под Рис. 3.2. Схема взаимосвязи моделей базовой информационной технологии организацией вычислительного процесса (ОВП) понимается управ ление ресурсами компьютера процессор, внешние уст ройства) при решении задач обработки данных. Эта процедура формализуется в виде алгоритмов и программ системного управ ления компьютером. Комплекс таких алгоритмов и программ получили название операционных систем. Операционные систе мы выступают в виде посредников между ресурсами компьютера и прикладными программами, организуя их работу.

Процедуры преобразования данных (ПрД) на логическом уровне представляют собой алгоритмы и программы обработки данных и их структур. Сюда включаются стандартные процедуры, такие, как сортировка, поиск, создание и преобразование статических и динамических структур данных, а также нестандартные процеду ры, обусловленные алгоритмами и программами преобразова ния данных при решении конкретных информационных задач.

Моделями процедур отображения данных (ОД) являются ком пьютерные программы преобразования данных, представленных машинными кодами, в воспринимаемую человеком информацию, несущую в себе смысловое содержание. В современных ЭВМ дан ные могут быть отражены в виде текстовой информации, в виде графиков, изображений, звука, с использованием средств муль тимедиа, которые интегрируют в компьютере все основные спо собы отображения.

Модель обмена данными включает в себя формальное описа ние процедур, выполняемых в вычислительной сети: передачи (П), коммутации (К), маршрутизации (М). Именно эти процедуры и составляют информационный процесс обмена. Для качественной работы сети необходимы формальные соглашения между ее пользователями, что реализуется в виде протоколов сетевого об мена. В свою очередь, передача данных основывается на моделях кодирования, модуляции каналов связи. На основе моделей об мена производится синтез системы обмена данными, при кото ром оптимизируются топология и структура вычислительной сети, метод коммутации, протоколы и процедуры доступа, адресации и маршрутизации.

Модель накопления данных формализует описание информа ционной базы, которая в компьютерном виде представляется базой данных. Процесс перехода от информационного (смысло вого) уровня к физическому отличается трехуровневой системой моделей представления информационной базы: концептуальной, логической и физической схемами.

Концептуальная схема информационной базы (КСБ) описыва ет информационное содержание предлагаемой области, т.е. ка кая и в каком объеме информация должна накапливаться при реализации информационной технологии. Логическая схема ин формационной базы (ЛСБ) должна формализованно описать ее структуру и взаимосвязь элементов информации. При этом мо гут быть использованы различные подходы: реляционный, иерархический, сетевой.

Выбор подхода определяет и систему управления базой дан ных, которая, в свою очередь, определяет физическую модель дан ных — физическую схему информационной базы (ФСБ), описыва ющую методы размещения данных и доступа к ним на машинных (физических) носителях информации.

Модель представления знаний. В современных информацион ных технологиях формирование моделей предметной области и решаемых задач производится в основном человеком, что связа но с трудностями формализации этих процессов. Но по мере раз вития теории и практики интеллектуальных систем становится возможным формализовать человеческие знания, на основе ко торых и формируются вышеуказанные модели. Модель представ ления знаний, включенная в систему моделей информационной технологии, позволит проектировщику информационных техно логий (ИТ) в автоматизированном режиме формировать из фраг ментов модель предметной области, а также модели решаемых задач. Наличие этих моделей поможет пользователю в заданной предметной области выбрать необходимую ему модель задачи и решить ее с помощью информационной технологии. Модель пред ставления знаний может быть выбрана в зависимости от пред метной области и вида решаемых В настоящее время ис пользуются такие модели, как логические алгоритмические (А), семантические (С), фреймовые (Ф) и интегральные (И).

Модель управления данными. Взаимная увязка базовых инфор мационных процессов, их синхронизация на логическом уровне осуществляются через модель управления данными. Так как ба зовые информационные процессы оперируют данными, то уп равление данными — это управление процессами обработки, об мена и накопления.

Управление процессом обработки данных означает управление организацией вычислительного преобразованиями и отображениями данных в соответствии с моделью организации информационных процессов, основанной на модели решаемой задачи.

При управлении процессом обмена управлению подлежат про цедуры маршрутизации и коммутации в вычислительной сети, а также передачи сообщений по каналам связи.

Управление данными в процессе накопления означает орга низацию физического хранения данных в базе и ее актуализацию, т.е. добавление данных, их корректировку и уничтожение.

Кроме того, должны быть подчинены управлению процеду ры поиска, группировок, выборок и т.п.

На логическом уровне управление процессом накопления дан ных осуществляется с помощью комплексов программ управле ния базами данных, получивших название систем управления ба зами данных. С увеличением объемов информации, хранимой в базах данных, при переходе к распределенным базам и банкам данных управление процессом накопления усложняется и не все гда поддается формализации. Поэтому в ИТ при реализации про цесса накопления часто возникает необходимость в человеке — администраторе базы данных, который формирует и ведет мо дель накопления данных, определяя ее содержание и поддержи вая ее в актуальном состоянии.

3.3. ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ Физический уровень информационной технологии представ ляет ее программно-аппаратную реализацию. При этом стремят ся максимально использовать типовые технические средства и программное обеспечение, что существенно уменьшает затраты на создание и эксплуатацию ИТ. С помощью программно-аппа ратных средств осуществляются базовые информационные про цессы и процедуры в их взаимосвязи и подчинении единой цели функционирования. Таким образом, и на физическом уровне ИТ рассматривается как система, причем большая система, в кото рой выделяется несколько крупных подсистем (рис. 3.3). Это под системы, реализующие на физическом уровне информационные процессы обработки данных, обмена данными, накопления дан ных, управления данными и представления знаний. С системой информационной технологии взаимодействуют пользователь и проектировщик системы.

Подсистема обработки данных. Для выполнения функций этой подсистемы используются электронные вычислительные машины различных классов. В настоящее время при создании автомати зированных информационных технологий применяются три ос новных класса ЭВМ: на верхнем уровне — большие универсаль ные (по зарубежной классификации — мейнфреймы), спо собные накапливать и обрабатывать громадные объемы информации и используемые как главные ЭВМ;

на среднем — Рис. 3.3. Взаимосвязь подсистем базовой информационной технологии (при отсутствии в ИТ подсистемы представления знаний состав и взаимосвязь подсистем пунктирным контуром) абонентские вычислительные машины (серверы);

на нижнем уров не — персональные компьютеры. Обработка данных, т.е. их пре образование и отображение, производится с помощью программ решения задач в той предметной области, для которой создана информационная технология.

Подсистема обмена данными. В эту подсистему входят комп лекс программ и устройств, позволяющих создать вычислитель ную сеть и осуществить по ней передачу и прием сообщений с необходимыми скоростью и качеством. Физическими компонен тами подсистемы обмена служат устройства данных: модемы, усилители, коммутаторы, кабели, специальные вычислительные комплексы, осуществляющие коммутацию, мар шрутизацию и доступ к сетям. Программными компонентами подсистемы являются программы сетевого обмена, реализующие сетевые протоколы, кодирование-декодирование сообщений и др.

Подсистема накопления данных. Подсистема реализуется с помощью банков и баз данных, организованных на внешних ус тройствах компьютеров и ими управляемых. В вычислительных сетях, помимо создания локальных баз и банков данных, исполь зуется организация распределенных банков данных и распреде ленной обработки данных. Аппаратно-программными средства ми этой подсистемы являются компьютеры различных классов с соответствующим программным обеспечением.

Подсистема представления знаний. Для автоматизированно го формирования модели предметной области из ее фрагментов и модели решаемой информационной технологией задачи созда ется подсистема представления знаний. На стадии проектирова ния информационной технологии проектировщик формирует в памяти компьютера модель заданной предметной области, а так же комплекс моделей решаемых технологией задач. На стадии эксплуатации пользователь обращается к подсистеме знаний и, исходя из постановки задачи, выбирает в автоматизированном режиме соответствующую модель решения, после чего через под систему управления данными включаются другие подсистемы информационной технологии.

Подсистемы представления знаний реализуются, как прави ло, на персональных компьютерах, программное обеспечение ко торых пишется на специальных формальных языков программи рования.

Подсистема управления данными. Это подсистема на компью терах с помощью подпрограммных систем управления обработ кой данных и организации вычислительного процесса, систем управления вычислительной сетью и систем управления базами данных. При больших объемах накапливаемой на компьютере и циркулирующей в сети информации на предприятиях, где вне дрена информационная технология, могут создаваться специаль ные службы, такие, как администратор баз данных, администра тор вычислительной сети и т.п.

3.4. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ДАННЫЕ Базовыми информационными процессами информационной технологии называют процессы обработки и накопления данных, обмена данными и представления знаний, т. е. те процессы, кото поддаются формализации, а следовательно, и автоматизации с помощью ЭВМ и средств связи. Автоматизированные информа ционные процессы оперируют машинным представлением инфор мации — данными и, как информационная технология в целом, могут быть представлены тремя уровнями: концептуальным, ло гическим и физическим. Однако прежде чем превратиться в дан ные, информация должна быть сначала собрана, соответствующим образом подготовлена и только после этого введена в ЭВМ, пред став в виде данных на машинных носителях информации.

В технологических системах управления процесс преобразова ния информации в данные может быть полностью автоматизиро ван, так как для сбора информации о состоянии ной линии применяются разнообразные электрические датчики, которые уже по своей природе позволяют преобразовывать физи ческие параметры (вплоть до превращения их в данные, записыва емые на машинных носителях информации) без выхода на челове ческий уровень представления. Это оказывается возможным бла годаря относительной простоте и однозначности информации, снимаемой датчиками (давление, скорость и т.п.).

В организационно-экономических системах управления ин формация, осведомляющая о состоянии объекта управления, се мантически сложна, разнообразна, и ее сбор не удается автома тизировать. Поэтому в таких системах информационная техно логия на этапе превращения исходной информации в данные в основе своей остается ручной. Рассмотрим последова тельность фаз процесса преобразования информации в данные в информационной технологии организационно-экономических систем управления (рис. 3.4).

Сбор информации. На этой фазе поток осведомляющей инфор мации, поступающей от объекта управления, воспринимается человеком и переводится в документальную форму (записывает ся на бумажный носитель информации). Составляющими этого потока могут быть показания приборов (например, показания о пробеге автомобиля по спидометру), накладные, акты, ордера, ведомости, описи и т.п. Для перевода потока осведом ляющей информации в автоматизированный контур информа ционной технологии необходимо собранную информацию пере дать в места ее ввода в компьютер, так как часто пункты получе ния первичной информации от них пространственно удалены.

Передача осуществляется, как правило, традиционно, с помощью курьера, телефона, по почте.

Объект управления Поток осведомляющей информации Сбор информации Подготовка и контроль Ввод информации Рис. 3.4. Схема преобразования информации в данные Подготовка и контроль. Собранная информация для ввода в компьютер должна быть предварительно подготовлена, посколь ку модель предметной области, заложенная в компьютер, накла дывает свои ограничения на состав и организацию вводимой информации. В современных информационных системах ввод информации осуществляется по запросам программы, отобража емым на экране дисплея, и часто дальнейший ввод приостанавли вается, если оператором проигнорирован какой-либо важный запрос.

Контроль подготовленной и вводимой информации направлен на предупреждение, выявление и устранение ошибок, которые не избежны в первую очередь из-за так называемого "человеческого фактора". Человек устает, его внимание может ослабнуть, кто-то может его отвлечь — в результате возникают ошибки. Ошибки при сборе и подготовке информации могут быть и преднамерен ными. Любые ошибки приводят к искажению вводимой информа ции, к ее недостоверности, а значит, к неверным результатам об работки и в конечном итоге к ошибкам в управлении системой.

При контроле собранной и подготовленной информации приме няют совокупность приемов, как ручных, так и формализованных, направленных на обнаружение ошибок. Вообще процедуры конт роля полноты и достоверности информации и данных использу ются при реализации информационных процессов повсеместно и могут быть подразделены на визуальные, логические и арифмети ческие. Визуальный метод широко используется на этапе сбора и подготовки информации и является ручным. Логический и ариф метический, являясь автоматизированными методами, применяют ся на последующих этапах преобразования данных.

При визуальном методе производится зрительный просмотр документа в целях проверки полноты, актуальности, подписей ответственных лиц, юридической законности и т.д.

Логический метод контроля предполагает сопоставление фак тических данных с нормативными или с данными предыдущих периодов обработки, проверку логической непротиворечивости функционально-зависимых показателей и их групп и т.д.

Арифметический метод контроля включает подсчет конт рольных сумм по строкам и столбцам документов, имеющих таб личную форму, контроль по формулам, признакам делимости или четности, балансовые методы, повторный ввод и т.п. Для пре дотвращения случайного или намеренного искажения информа ции служат и организационные, и специальные мероприятия. Это четкое распределение прав и обязанностей лиц, ответственных за сбор, подготовку, передачу и ввод информации в системе инфор мационной технологии. Это и автоматическое протоколирова ние ввода, и обеспечение санкционированного доступа в контур В настоящее время в нашей стране, как и во всем мире, персо нальные компьютеры все шире применяются на рабочих местах служащих, ответственных за сбор, подготовку и предваритель ный контроль первичной информации. В этом случае использу ются автоматизированные подготовка и контроль собранной информации, и, таким образом, фазы подготовки и ввода объе диняются.

Ввод информации. Эта фаза заключительная в процессе преоб разования исходной информации в данные. В организационно экономической системе ввод информации в конечном итоге выполняется вручную — пользователь ЭВМ инфор мацию (алфавитно-цифровую) на клавиатуре, визуально контро лируя правильность вводимых символов по отображению на эк ране дисплея. Каждое нажатие клавиши — это преобразование символа, изображенного на ней, в электрический двоичный код, т.е. в данное. Конечно, сейчас есть, помимо клавиатуры, и дру гие устройства ввода, позволяющие ускорить и упростить этот трудоемкий и изобилующий ошибками этап, например сканеры или устройства ввода с голоса. Однако указанные устройства, особенно последние, стоят дорого и далеки от совершенства.

Для решения задач информационной технологии, помимо вво да осведомляющей информации об объекте управления, необхо димо также подготавливать и вводить информацию о структуре и содержании предметной области (т.е. модель объекта управле ния), а также информацию о последовательности и содержании процедур технологических преобразований для решения постав ленных задач (т.е. алгоритмическую модель). Суть подготовки информации такого вида состоит в написании программ и опи сании структур и данных на специальных формальных языках программирования.

Этап разработки и ввода программ в настоящее время авто матизирован благодаря использованию развивающихся много функциональных систем программирования. С их помощью су щественно облегчаются процесс создания программ, их отладка и ввод. Тем не менее сам процесс моделирования, т.е. разработки модел'ей предметной области решаемых задач и их алгоритмичес кой реализации, остается творческим и на этапе разработки ин формационных технологий в своей основе практически неавто матизируем.

Таким образом, после сбора, подготовки, контроля и ввода исходная информация (документы, модели, программы) превра щается в данные, представленные машинными (двоичными) ко дами, которые хранятся на машинных носителях и обрабатыва ются техническими средствами информационной технологии.

Вопросы для самопроверки Нарисуйте схему концептуальной модели базовой информацион ной технологии.

2. Определите термины информационный процесс, процедура, информационная операция.

3. Чем отличаются процессы преобразования информации и процес сы преобразования данных?

4. В чем состоят процессы получения, подготовки и ввода информа ции?

5. В чем смысл процесса обработки данных и его процедур?

6. Каковы функции процесса и процедур обмена данными?

7. Для чего используются процесс и процедуры накопления данных?

8. Опишите назначение и суть процесса и процедур представления знаний.

9. Что такое логический уровень информационной технологии, для чего необходимо его рассмотрение?

10. Нарисуйте схему состава моделей базовой информационной тех нологии и объясните назначение и связи каждой модели.

Каким образом информационная технология отображается на физическом уровне?

Нарисуйте схему состава и взаимосвязей подсистем базовой ин формационной технологии и поясните, на каких аппаратно-про граммных средствах они реализуются.

Какова последовательность преобразования информации в дан ные?

Какие методы контроля применяются в процессе преобразования информации в данные?

Глава ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ ДАННЫХ Процесс обработки данных в информационной технологии преследует определенную цель — решение с помощью ЭВМ вы числительных задач, отображающих функциональные задачи той системы, в которой ведется управление. Для реализации этой цели должны существовать модели обработки данных, соответствую щие алгоритмам управления и воплощенные в машинных про граммах.

4.1. ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА Процесс обработки может быть разбит на ряд связанных меж ду собой процедур 4.1) — организацию вычислительного процесса (ОВП), преобразование данных и отображение данных.

Содержание процедур процесса обработки данных представ ляет его концептуальный уровень;

модели и методы, формализу ющие процедуры обработки данных в ЭВМ, логический уро вень;

средства аппаратной реализации процедур — физический уровень процесса.

Рассмотрим процедуру организации вычислительного процес са. Эта процедура обладает различной функциональной сложнос тью в зависимости от класса и количества решаемых задач, режи мов обработки данных, топологии системы обработки данных.

В наиболее полном объеме функции организации вычислительно го процесса реализуются при обработке данных на больших уни версальных машинах (мейнфреймах), как правило, рабо тают в многопользовательском режиме и обладают большими объе мами памяти и высокой производительностью. При обработке данных с помощью ЭВМ в зависимости от конкретного примене ния информационной технологии, а значит, и решаемых задач раз личают три основных режима: пакетный, разделения времени, ре ального времени.

При пакетном режиме обработки задания (задачи), а точнее, программы с соответствующими исходными данными, накапли ваются на дисковой памяти ЭВМ, образуя Обработка заданий осуществляется в виде их непрерывного потока. Разме щенные на диске задания образуют входную очередь, из которой они выбираются последовательно или по уста новленным приоритетам. Входные очереди могут пополняться в произвольные моменты времени. Такой режим позволяет макси мально загрузить ЭВМ, так как простои между заданиями отсут ствуют, однако при получении решения возникают задержки из за того, что задание некоторое время простаивает в очереди.

Режим разделения времени реализуется путем выделения для выполнения заданий определенных интервалов времени, называ емых квантами. Предназначенные для обработки в этом режиме задания находятся в оперативной памяти ЭВМ одновременно.

В течение одного кванта обрабатывается одно задание, затем вы полнение первого задания приостанавливается с запоминанием полученных промежуточных результатов и номера следующего шага программы, а в следующий квант второе задание и т. д. Задание при этом режиме находится все время в оперативной памяти вплоть до завершения его обработки. При большом числе одновременно поступающих на обработку зада ний можно для более эффективного использования оперативной памяти временно перемещать во внешнюю память только что обрабатывавшееся задание до следующего его кванта. В режиме разделения времени возможна также реализация диалоговых опе раций, обеспечивающих непосредственный контакт человека с вычислительной системой.

Режим реального времени используется при обработке дан ных в информационных технологиях, предназначенных для уп равления физическими процессами. В таких системах информа ционная технология должна обладать высокой скоростью реак ции, чтобы успеть за короткий промежуток времени (лучше бы мгновенно!) обработать поступившие данные и использовать полученные результаты для управления процессом. Поскольку в технологической системе управления потоки данных имеют слу чайный характер, вычислительная система всегда должна быть готова получать входные и обрабатывать их. Повто рить поступившие данные невозможно, поэтому потеря их не допустима.

В ЭВМ используют также режимы, называемые однопрог раммными и мультипрограммными. В режиме разделения време ни используется вариант мультипрограммного режима.' Задания в виде программ и данных подвергаются процессу обработки, поступая из системы ввода, системы хранения, по каналам вычислительной сети. В этих условиях остро ставится вопрос планирования и выполнения заданий в вычислительной системе., Вычислительная среда, в которой протекает процесс обра ботки данных, может представлять собой одномашинный ком плекс, работающий в режиме разделения времени (многопрог раммном режиме), или многомашинный (многопроцессорный), в котором несколько заданий могут выполняться одновременно на разных ЭВМ (процессорах). Но в обоих случаях поток зада ний должен подвергаться диспетчированию, что означает орга низацию и обслуживание очереди. Задания, поступившие на обработку, накапливаются в очереди входных заданий. Из этой очереди они поступают на обработку в порядке, определяемом используемой системой приоритетов. Результаты решения за дач накапливаются в выходной очереди, откуда они рассылают ся либо в сеть, либо на устройство отображения, либо на уст ройство накопления.

• 4.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ В зависимости от вида вычислительной системы (одно- или многомашинной), в которой организуется и планируется процесс обработки данных, возможны различные методы организации и обслуживания очередей заданий. При этом преследуется цель по лучить наилучшие значения таких показателей, как производи тельность, загруженность ресурсов, время простоя, пропускная способность, время ожидания в очереди заданий (задание не дол жно ожидать вечно).

При организации обслуживания вычислительных задач на логическом уровне создается модель задачи обслуживания, которая может иметь как так и обратной (оптимизаци онный) характер. При прямой задачи се условиями являются значения параметров вычислительной системы, а реше нием — показатели эффективности ОВП. При постановке обрат ной, или оптимизационной, задачи условиями являются значе ния показателей (или показателя) эффективности ОВП, а реше нием — параметры вычислительной системы (ВС).

В общем случае момент появления заданий в вычислительной системе является случайным, случайным является и момент окон чания вычислительной так как заранее не по какому алгоритму, а значит, и как долго будет протекать про цесс. Тем не менее для конкретной системы управления всегда можно получить статистические данные о среднем количестве по ступающих в единицу времени на обработку в ВС вычислитель ных задач (заданий), а также о среднем времени решения одной задачи. Наличие этих данных позволяет формально рассмотреть процедуру организации вычислительного процесса с помощью теории систем массового обслуживания В этой теории при разработке аналитических моделей широко используются понятия и методы теории вероятности.

На рис. 4.2 изображена схема организации многомашинной вычислительной системы, где упорядочение очереди из потока заданий осуществляется диспетчером Д1. а ее обслуживание ЭВМ — через диспетчера Д2.

Такая система может быть охарактеризована как система с дискретными состояниями и непрерывным временем. Под диск Рис. 4.2. Схема организации обслуживания заданий в многомашинной вычислительной системе ретными состояниями понимается то, что в любой момент систе ма может находиться только в одном состоянии, а число состоя ний ограничено (может быть пронумеровано). Говоря о непре рывном времени, подразумевают, что границы переходов из со стояния в состояние не фиксированы заранее, а неопределенны, случайны, и переход может произойти в принципе в любой момент.

Система (в нашем случае вычислительная система) изменяет свои состояния под действием потока заявок (заданий) — посту пающие заявки (задания) увеличивают очередь. Число заданий в очереди плюс число заданий, которые обрабатываются ЭВМ (т.е.

число заданий в системе)., — это характеристика состояния сис темы. Очередь уменьшается, как только одна из машин заканчи вает обработку (обслуживание) задания. Тотчас же на эту ЭВМ из очереди поступает стоящее впереди (или по какому-либо дру гому приоритету) задание и очередь уменьшается. Устройства обработки заявок в теории систем массового обслуживания на зывают каналами обслуживания. В этой теории поток заданий (за явок на обслуживание) характеризуется интенсивностью X — средним количеством заявок, поступающих в единицу времени (например, в час). Среднее время обслуживания (обработки) од ного задания определяет так называемую интенсивность потока обслуживания т. е. показывает, сколько в среднем заданий обслуживается си стемой в единицу времени. Следует напомнить, что моменты по явления заданий и моменты окончания обслуживания случайны, а интенсивности потоков являются результатом статистической обработки случайных событий на достаточно длинном проме жутке времени и позволяют получить хотя и приближенные, но хорошо обозримые аналитические выражения для расчетов па раметров и показателей эффективности системы массового об служивания.

Рассмотрим модель обслуживания вычислительных заданий в сис теме (см. рис. 4.2), введя следующие предположения:

• в системе протекают марковские случайные процессы;

• потоки событий (появление заданий и окончание их обработки) являются простейшими;

• число заданий в очереди не ограничено, но конечно.

Случайный процесс, протекающий в системе, называется марковс ким (по фамилии русского математика), если для любого момента вре мени вероятностные характеристики процесса в будущем зависят только от его состояния в данный момент и не зависят от того, когда и как система пришла в это состояние. Реально марковские случайные про цессы в чистом виде в системах не протекают. Тем не менее реальный случайный процесс можно свести при определенных условиях к мар ковскому. А в этом случае для описания системы можно построить довольно простую математическую модель.

Простейший поток событий характеризуется стационарностью, ор динарностью и "беспоследействием'7. Стационарность случайного по тока событий означает независимость во времени его параметров (на пример, постоянных интенсивностей Я и Ординарность указывает на то, что события в потоке появляются поодиночке, а "беспоследей ствие"— на то, что появляющиеся события не зависят друг от друга (т. е. поступившее задание не обязано своим появлением предыдущему).

Третье предположение позволяет не ограничивать длину очереди (например, не более десятью заявками), хотя и содержит в себе требо вания конечности, т.е. можно посчитать число заявок в очереди.

Обозначим состояния рассматриваемой вычислительной системы:

— в системе нет заданий;

S\ системе одно задание, и оно обрабатывается на ЭВМ 1;

— в системе два задания, и они обрабатываются на ЭВМ 1 и ЭВМ 2;

— в системе п заданий, и они обрабатываются на ЭВМ 1, ЭВМ 2,..., ЭВМ + — в системе (л + 1) заданий, п заданий обрабатываются ЭВМ, а одно стоит в очереди;

+ — системе (и + 2) заданий, два задания стоят в очереди;

+ — системе (п + т) заданий, т заданий стоят в очереди.

Учитывая, что увеличение числа заявок (заданий) в системе (т.е.

номера состояния) происходит под воздействием их потока с интенсив ностью X, а уменьшение — под воздействием потока обслуживания с интенсивностью изобразим размеченный граф состояний нашей сис темы (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Граф состояний многоканальной системы обслуживания с неограниченной очередью Здесь окружности — состояния, дуги со стрелками — направления переходов в следующие состояния. Дугами помечены интенсивности потоков событий, которые заставляют систему менять состояния. Пе реходы слева направо увеличивают номер состояния (т. е. число зая вок в системе), справа налево — наоборот. Как уже указывалось, уве личение числа заявок в системе происходит под воздействием входно го потока заявок с постоянной интенсивностью X. Уменьшение числа заявок в системе (уменьшение номера состояния) происходит под воз действием потока обслуживания, интенсивность которого определяет ся средним временем обслуживания задания одной ЭВМ и числом ЭВМ, участвующих в обработке заданий при данном состоянии системы. Если одна ЭВМ обеспечивает интенсивность потока обслуживания (на пример, в среднем 30 заданий в то одновременно работающие две ЭВМ обеспечат интенсивность обслуживания 2|i. три ЭВМ — п ЭВМ — Такое увеличение интенсивности обслуживания будет про исходить вплоть до состояния когда п заданий параллельно нахо дятся на обработке на п ЭВМ. Появление в момент заявки перево дит систему в состояние + \, при котором одна заявка стоит в очере ди. Появление еще одной — в состояние + и т.д. Интенсивность же потока обслуживания при этом будет оставаться неизменной и равной так как все ЭВМ вычислительной системы уже задействованы.

При исследовании такой вероятностной системы важно знать зна чение вероятностей состояний, с помощью которых можно вычислить показатели эффективности, такие, как количество заданий в системе, время ожидания обработки, пропускная способность и т.д. Как извест но, значение вероятности лежит в пределах от 0 до 1. Так как мы рас сматриваем дискретную систему, то в любой момент времени она мо жет находиться только в одном из состояний и, сумма вероятностей состояний всегда равна 1, т.е.

где к — число возможных состояний системы;

i — номер состояния.

Для того чтобы определить значение приведенной формулы недостаточно. Кроме нее составляется еще система дифференциаль ных уравнений Колмогорова, решение которой и дает искомые значе ния Чаще всего реальные вычислительные системы быстро дос тигают установившегося режима, и тогда вероятности состояний пере стают зависеть от времени и практически показывают, какую долю достаточно длинного промежутка времени система будет находиться в том или ином состоянии. Например, если система имеет три возмож ных состояния: Р\ = 0,2, = 0,6, 0,1, то это означает, что в состо янии S] система в среднем находится 20% времени, в ----- 60%, а в времени. Такие не зависимые от времени вероятности назы вают финальными.

Финальные вероятности системы вычислить уже проще, так как уравнения Колмогорова при этом превращаются в алгебраические.

В нашем случае на основе графа (см. рис. 4.3) для определения финаль ных вероятностей вычислительной системы может быть записана сле дующая система алгебраических уравнений:

Это система однородных уравнений (свободный член равен нулю), но благодаря тому, что система разрешима. Финальные вероятности состояний системы в ре зультате решения описываются следующими математическими отно шениями:

— вероятность состояния при котором в системе заявок нет;

— параметр системы, показывающий, сколько в среднем заявок приходит в систему за среднее время обслуживания заявки од ной ЭВМ (одним каналом обслуживания);

где — вероятность состояния где — вероятность что все ЭВМ заняты;

вероятность того, что все ЭВМ системы заняты обработкой заданий и/ заявок стоят в очереди.

Приведенные формулы имеют смысл только в том случае, если очередь конечна. Условием конечности длины очереди является Или если заменить р его выражением через А, и то Практически это выражение говорит о том, что в среднем число заданий, приходящих в вычислительную систему в единицу времени, должно быть меньше числа обрабатываемых заданий в единицу време ни всеми ЭВМ системы. Если же — > 1, то очередь растет до бесконеч ности и такая вычислительная система не справится с потоком заданий.

Pages:     || 2 | 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.