Структура информационной технологии
Информационная технология обладает комплексным составом компонентов, поэтому полезно определить структуру и состав типовой информационной технологии. Назовем информационную технологию базовой, если она ориентирована на определенную область применения. Базовая информационная технология должна задавать модели, методы и средства решения задач. Она создается на основе базовых аппаратно-программных средств. Базовая технология должна быть подчинена основной цели - решению функциональных задач в той области, где она используется. Это могут быть задачи управления, проектирования, научного эксперимента, комплексного испытания и обучения. На вход базовой информационной технологии как системы поступает комплекс решаемых задач, для которых должны быть найдены типовые решения на основе моделей, методов и средств информационной технологии. Использование базовой информационной технологии рассмотрим на концептуальном, логическом и физическом уровнях. Концептуальный уровень задает идеологию автоматизированного решения задач. Начальным этапом является постановка задачи. Задача автоматизированного управления представляет собой совокупность взаимосвязанных алгоритмов, которые обеспечивают автоматизацию функции управления. Постановка задачи означает содержательное описание задачи, куда входят целевое назначение задачи, возможная экономико-математическая модель и метод ее решения, функциональная и информационная взаимосвязь ее с другими задачами. Содержание задачи раскрывается в рабочем документе проектировщика системы "Постановка задачи и алгоритм решения". При постановке задачи важна корректность описания с точки зрения экономических критериев, для этого должны быть правильно выбраны ограничения. Следующим этапом является формализация задачи. На этом этапе разрабатывается математическая модель решения ее либо подбирается одна из известных моделей. При решении комплексов задач автоматизированного управления получили широкое применение экономико-математические модели в виде производственных функций, балансовых моделей, моделей объемного, календарного, объемно-календарного и сетевого планирования и управления, моделей управления запасами и оперативного управления. Если выбрана или разработана математическая модель, то ответственным этапом решения является алгоритмизация задачи. Алгоритмизация означает задание алгоритма либо совокупности алгоритмов, определяющих процесс преобразования исходных данных в искомый результат за конечное число шагов. В алгоритме могут быть выделены относительно самостоятельные части (блоки) и элементы алгоритма (операторы). Реализация алгоритмов на основе конкретных вычислительных средств осуществляется на базе программирования задачи. Программирование задачи при известном алгоритме может отличаться трудоемкостью, однако не содержит в себе принципиальных сложностей, поскольку разработаны типовые технологии программирования и существует большой класс специалистов в этой области. При наличии программы осуществляется решение задачи, т.е. получение конкретных результатов для входных данных и принятых ограничений. Этап анализа решения необходим для того, чтобы проверить полученное решение на соответствие постановке задачи и исходным данным. В современном представлении понятие первоначальной задачи соответствует понятию предметной области. В условиях базовой информационной технологии возникает проблема разработки модели предметной области, ориентированной на широкий спектр решаемых задач. При этом необходимо попытаться автоматизировать этап формализации задачи, т.е. переход от модели предметной области к модели решения задачи. На основании математической модели возможен переход к алгоритмической модели, от нее - к программе, а далее - к реализации процедур и операций. Процесс формирования модели предметной области и использования ее для решения каких-то конкретных задач различны по содержанию творческого элемента. Поэтому выделяют проблему автоматизированного проектирования задачи, которая решается разработчиком-системщиком, и проблему автоматизированного применения спроектированных решений для конкретных условий, которая решается пользователем. На логическом уровне следует установить модели решения задачи и организации информационных процессов, обеспечивающих обработку информации в процессе нахождения решения. Рассмотрим взаимосвязь моделей базовой информационной технологии. На этом уровне цель базовой информационной технологии - построение модели решаемой задачи и ее реализация на основе организации взаимодействия информационных процессов. Общая модель управления содержит в себе закономерности построения требуемой модели решения задачи. Если информационная технология ориентирована на область применения, то в базе знаний должны содержаться фрагменты модели предметной области, представляющие собой обобщенные информационные структуры. На этапе проектирования решаемой задачи осуществляется настройка обобщенных структур на конкретные данные задачи. Получаемые конкретные структуры подвергаются анализу, т.е. последовательно строится модель предметной области. На основе модели предметной области и обобщенной модели управления формируется модель решения задачи. В условиях выбранной базовой информационной технологии модель решения задачи должна быть согласована с моделью организации информационных процессов, включающей в себя модели обмена, управления, накопления, обработки данных и модели представления знаний. Каждая их этих моделей при раскрытии является базой построения частных математических моделей для анализа характеристик конкретного информационного процесса. Модель обмена обеспечивает оценку вероятностно-временных характеристик процесса обмена с учетом маршрутизации, коммутации и передачи информации. Объектом исследования модели является система обмена, функционирующая в условиях воздействия внешней среды. В качестве воздействий выделяют входные, ошибок, управляющие. На основании этой модели реализуется синтез системы обмена данными с выбором оптимальной топологии и структуры сети, наилучшего метода коммутации, протоколов и процедур доступа, адресации и маршрутизации. Модель накопления данных определяет каноническую схему информационной базы и раскрывается на логическом уровне организацией информационных массивов, а на физическом уровне - их размещением. Информационный массив является основным элементом внутримашинного информационного обеспечения. Под информационным массивом понимают совокупность данных о группе однородных объектов, характеризуемых одинаковым набором сведений. Массивы могут различаться по семантическому содержанию, технологии использования носителя информации и техническим характеристикам. Логический уровень организации информационных массивов обладает тем преимуществом, что он может быть не увязан с условиями их физической организации, т.е. видом носителя, типом ЭВМ и т. д. Идеология логической организации информационных массивов совершенствовалась с развитием вычислительной техники. Модель обработки данных определяет организацию вычислительного процесса, который включает в себя решение разнообразных задач, возникающих у пользователя. Ввиду большого различия областей применения информационной технологии содержание и характер решаемых задач могут быть разными, однако на уровне обработки данных все задачи сводятся к задачам арифметической обработки. Последовательность и процедуры решения вычислительных задач должны быть подобраны так, чтобы оптимизировать вычислительный процесс с точки зрения используемого объема памяти, ресурса, числа обращений и т. д. Принципы организации вычислительного процесса зависят от той проблемной области, на которую ориентирована информационная технология. Поэтому на уровне базовой технологии можно говорить об оптимальном использовании той или иной операционной системы, которая поддерживает вычислительный процесс. Свойства операционной системы должны соответствовать требованиям организации вычислительного процесса. Структура вычислительного процесса обычно задается числом задач с их составом, объемами оперативной памяти. При этом наиболее важным являются требования к моментам запуска и выпуска решаемых задач. Эти моменты определяют динамику получения промежуточных и конечных результатов решения вычислительных задач, которые используются при управлении производством. Обобщенным критерием оптимальной организации вычислительного процесса при ограничениях на ресурс можно считать эффективность удовлетворения всех запросов пользователя либо той системы, в которую встроена информационная технология. Реальные возможности по управлению вычислительным процессом задает операционная система. Первые операционные системы были ориентированы на пакетную обработку информации. Это вызывало значительную задержку перед загрузкой программ в машину, поскольку задачи собирались в пакеты. Такой режим оказался непригодным для задач высокой размерности при необходимости решения их в оперативном режиме. Переход к системам разделения времени позволил в условиях прерывания отдавать предпочтение приоритетным задачам. Оказалось возможным планировать вычислительный процесс по моменту выпуска задач. Новые возможности для пользователя дал переход к виртуальным операционным системам. Система виртуальных машин предоставила пользователю (в его представлении) возможность иметь неограниченный вычислительный ресурс и не замечать параллельной работы соседних пользователей. В условиях распределенной обработки данных необходимо рационально распределить вычислительный ресурс не только между вычислительными задачами, но и топологически между пользователями. Возникают задачи взаимодействия вычислительного процесса с локальными базами данных, меняется структура организации вычислительного процесса. Базовая информационная технология на технологическом уровне представляет собой совокупность базовых информационных процессов. Взаимная их увязка, синхронизация осуществляются через модель организации информационных процессов, которая реализуется в виде модели управления данными. Управление данными означает управление процессом накопления, обмена и обработки данных. Накопление данных осуществляется в условиях современных баз данных, причем управляющие воздействия должны обеспечить ввод информации, обновление базы данных, а на физическом уровне размещение информационных массивов в базе. Это реализуется на основе аппаратно-программных комплексов в виде СУБД. Существуют типовые СУБД, которые получили большое развитие и могут считаться базовыми в информационной технологии. Этими системами определяются условия доступа различных пользователей к данным. Руководители различных рангов могут получить доступ к данным только через специальную службу управления данными, которая существует на современных предприятиях. Переход к распределенным базам данных изменяет ситуацию, у пользователя появляются собственные локальные базы данных, к которым он имеет прямой доступ. В этих условиях должны разрабатываться и новые системы управления. На этапе обмена информацией управление данными означает их маршрутизацию, коммутацию и организацию передачи. Это реализуется на уровне сообщений, которые имеют адресную часть и могут самостоятельно перемещаться по сети в зависимости от адреса потребителя. Методы коммутации в сетях обычно реализуются на физическом уровне достаточно жестко. Сообщения следуют по заданным маршрутам в соответствии с "зашитыми" в сети принципами коммутации. На уровне передачи данных управление заключается в определении требуемого числа передач, уровня избыточности, применяемых методов кодирования и модуляции с целью обеспечения требуемой помехоустойчивости передачи. Здесь могут реализовываться различные варианты систем с обратной связью, адаптивных систем, в которых управление осуществляется по результатам приема. Управление обработкой информации реализуется в соответствии с моделями организации вычислительного процесса. Отметим, что в условиях распределенной обработки данных может увеличиваться число функций управления данными, которые передаются пользователю: размещение данных на физическом уровне, выбор операционной системы, выбор методов организации данных и т. д. Особая роль принадлежит проектировщику задач на этапе формирования знаний при структурировании данных в соответствии с заданной предметной областью. Формирование предметной области из отдельных фрагментов зачастую является чисто творческой задачей пользователя, и в этом смысле не все функции управления данными могут быть формализованы. Модели представления знаний являются основой автоматизированного решения задач управления. Практическое использование при построении модели предметной области и математических моделей получили логическое, алгоритмическое, семантическое, фреймовое и интегральное представления знаний. Физический уровень базовой информационной технологии определяет возможность ее реализации на типовых программно-аппаратных средствах. Он включает в себя подсистемы накопления, обмена, обработки, управления данных, а также подсистему формализации знаний, с которой взаимодействуют проектировщик и пользователь. Подсистема накопления данных реализуется на основе типовых банков, обеспечивает организацию, хранение и накопление данных, которые отражают характеристики реальных объектов либо информацию по решению конкретных задач. В условиях распределенной обработки информации подсистема накопления может реализовываться в виде совокупности централизованной и локальной баз данных. Подсистема обмена строится на основе типовых локальных информационно-вычислительных сетей различных уровней, позволяющих осуществлять обмен вычислительным ресурсом между абонентскими и главными вычислительными машинами, т.е. предоставлять пользователю различные возможности. В качестве реализационных элементов могут выступать типовые сети, средства передачи данных в виде модемов, специализированные вычислительные комплексы обмена информацией и доступа к сетям. Подсистема обработки данных реализуется на базе стандартных ЭВМ различных уровней. На верхнем уровне - главные вычислительные машины, реализуемые в виде универсальных ЭВМ; на среднем уровне - абонентские вычислительные машины; на нижнем уровне - персональные либо управляющие ЭВМ. Обработка данных осуществляется на основе существующих пакетов прикладных программ в соответствии с той предметной областью, в которой используется базовая информационная технология. Подсистема управления данными реализуется в виде системы управления базой данных, системы управления сетью и системы управления организацией вычислительного процесса. Эта подсистема может быть представлена и определенными службами управления данными на предприятии, которые реализуют доступ к данным, возможность их обновления, изменяют режимы использования, обработки и накопления. Подсистема формализации знаний базируется на основе баз знаний, которые формируются в рамках интеллектуальных систем.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (667)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |