Раздел 2. Информационно-программное обеспечение современных ИКТ. Массивы информации. Нормальная работа АИС связана с переработкой больших объёмов информации, которая должна быть представлена в формализованном виде для

Массивы информации. Нормальная работа АИС связана с переработкой больших объёмов информации, которая должна быть представлена в формализованном виде для обработки на ЭВМ.

Массив (файл) – совокупность однотипных по структуре, содержанию, способу кодирования и переработке записей для решения задач управления. Массивы отличаются по содержанию технологии обработки, назначению, техническим характеристикам, объёму.

По содержанию различают массивы данных и программные. Массивы данных составляют информационное обеспечение АИС, программные массивы содержат программы и составляют программно-математическое обеспечение АИС.

По технологии обработки массивы делятся на нормативно-справочные, вспомогательные, промежуточные, текущие и служебные.

Нормативно-вспомогательные массивы составляют информационную основу АИС и содержат нормативную информацию, справочники нормативов, сведения об оборудовании АИС и др.

Вспомогательные и промежуточные массивы – информационные массивы, образующиеся для решения задач или как результат решения задач. Эти массивы получаются путём выборки, сортировки и других операций с нормативно-справочными массивами и массивами текущей информации.

Массивы текущей информации содержат текущую информацию о состоянии управляемой системы.

Служебные массивы содержат информацию, необходимую для обработки всех видов массивов. Это трансляторы, каталоги, служебные программы и др.

Информационно-программное обеспечение. Создание АИС привело к тому, что однажды введенная информация используется и в других решаемых в системе задачах. Это возможно благодаря разработке и внедрению банков данных, предназначенных для хранения и обработки данных, централизованного обеспечения пользователей требуемыми данными.

Один из основных элементов АИС – системы общения пользователей с ЭВМ или диалоговые системы. Диалоговые системы представляют собой комплекс технических и программных средств, а также языкового и информационного обеспечения. К техническим средствам диалоговой информационной системы наряду с ЭВМ относятся дисплеи с клавиатурой. Клавиатура служит для ввода в ЭВМ директив запросов и данных, а экран дисплея – для отображения вводимой с клавиатуры и выводимой из ЭВМ информации. Программное обеспечение диалоговой системы обеспечивает формирование, пересылку и расшифровку в ЭВМ директив, набираемых на клавиатуре дисплея, запись соответствующих пользовательских программ, редактирование и вывод информации на экран. Набор директив пользователя и сообщений ЭВМ, а также правила их формирования называются языком общения диалоговой системы. К информационному обеспечению диалоговой системы относятся и правила размещения информации на экране дисплея, и набор форм (видов) представления информации.

Информационная база АИС – это комплекс используемых взаимосвязанных документов и показателей, документооборота, классификаторов, словарей, массивов информации, а также методов их организации, хранения, модификации и контроля, обеспечивающих решение комплексов задач АИС в целом и в каждом элементе управления в соответствии с его комплектацией.

Диаграмма (структура) алгоритмизации. Разработка информационного математического обеспечения (ИМО) представляет собой процесс алгоритмизации в «широком» смысле. Иначе, это комплекс мероприятий, включающий:

­ анализ реальных подсистем и процессов;

­ выработку требований к ИМО;

­ разработку методов, моделей и алгоритмов;

­ реализацию разработанных алгоритмов на средствах моделирующих комплексов на базе ЭВМ:

­ отладку;

­ испытания;

­ эксплуатацию.

Экспликация:

1' – структурно-функциональный и «информационно-кибернетическо-синергетический» («ИКС» -) подходы).

2' – структурно-математический, операционный и ситуационный подходы, «ИКС» -анализ.

3' – информология, системология, общая алгебра, теория исследования операций, криптология, логико-математическое моделирование.

4' – вычислительная математика, структурное программирование, языки представления знаний (алгоритмические языки).

5' – теория исследования операций, математическая статистика, теория планирования эксперимента.

Методологическая диаграмма процесса алгоритмизации

Методологическую диаграмму процесса алгоритмизации (см. рисунок) можно представить в виде следующих логических шагов:

Шаг 1. Анализ управляемых структур, функциональных подсистем (ФПС) и информационных процессов в реальных АИС и как результат – выработка требований к ИМО ФПС.

Шаг 2. Определение технологии, средств применения и декомпозиция ИМО на основе разработки:

- моделей рассматриваемого объекта, ФПС, ТППИ, ситуации принятия решений (2.1);

- процедуры выбора моделей, глобальной и локальных целевых функций (ГЦФ, ЛЦФ), численного метода оптимизации (2.2);

- стратегии и правил выработки решения (2.3).

Шаг 3. Формализация, включающая в себя информационно-математическую модель (БДЗ), основанную на:

- фреймовых[3] логико-лингвистических моделях автоматизированных ТППИ (3.1);

- фреймах-прототипах и фреймах-образцах моделей (3.2);

- математических методах и алгоритмах оптимизации (3.3).

Шаг 4. Разработка (отладка и испытания) специального информационно-программного обеспечения (ИПО) ФПС.

Шаг 5. Машинный эксперимент с АИМ (автоматизированной имитационной моделью) информационного процесса выработки управляющих решений на средствах автоматизированного информационно-моделирующего комплекса (АИМК).

Этапы разработки ИМО. Этапы разработки представляются в виде следующих взаимосвязанных методологических этапов:

1. Анализ и обоснование требований к ИМО:

- анализ и содержательное описание топологической и организационной структур ФПС или узла как материального объекта реальной сети АИС с оценкой возможности их технической реализации;

- анализ особенностей и содержательное описание процесса функционирования ФПС АИС с учётом факторов неопределённости и требований к результатам реализации её задач, а также анализ информационных потоков на её входе;

- выработка и обоснование общих технических требований к ИМО.

2. Определение технологии разработки ИМО:

- определение технологической последовательности формальных и неформальных этапов процесса функционирования ФПС и декомпозиция его ИМО;

- разработка технологического процесса решения задач ФПС (выбор моделей);

3. Формализация процесса выработки решений:

- построение математической модели проблемной ситуации принятия организационно-технических решений по управлению процессом функционирования ФПС;

- выбор семейства показателей качества оптимизации;

- разработка фреймовой логико-лингвистической модели диалогового человеко-машинного процесса постановки задач ФПС, обеспечивающей оперативный выбор главной целевой функции и рационального численного метода оптимизации процесса функционирования ФПС;

- разработка алгоритмов оптимизации процесса функционирования ФПС АИС на основе данных моделей, а также существующих численных методов оптимизации с учётом возможностей технических средств и алгоритмических языков.

4. Программирование на ЭВМ:

- выбор виртуальной структуры АИМК на базе ЭВМ, его программного обеспечения, а также сервисных программ для модели процесса функционирования ФПС;

- разработка специального ИПО ФПС;

- отладка элементов ИПО на средствах АИМК;

5. Имитационное (на ЭВМ) моделирование:

- экспериментальные исследования разработанного ИМО в ходе математического эксперимента на средствах АИМК с целью оценки эффективности полученных алгоритмов;

- сравнительный анализ и выбор рациональных алгоритмов;

- включение программы (разработанного ИМО) в состав ИПО.

Локальные вычислительные сети. Одноранговые ЛВС – обычно до 10 компьютеров, если безопасность не имеет большого значения и машины расположены на небольшой площади.

Сетевые операционные системы. Сеть Windows XX использует доменные модели. Домен – это логическое объединение компьютеров, которое значительно упрощает администрирование. Каждому домену назначается своё имя. Серверы в доменах следят за пользователями, отвечают за безопасность и хранение важной информации в самом домене. Такие серверы называются контроллерами доменов.

Существуют четыре доменных модели:

­ с одним доменом – один сервер содержит базу данных учётных записей и отвечает за безопасность сети;

­ с одним главным доменом – сеть состоит из нескольких доменов, один из которых выделен в качестве главного и содержит базу данных учётных записей;

­ с несколькими главными доменами – сеть состоит из нескольких доменов, некоторые выделены в качестве главных. База данных распределена между несколькими доменами;

­ полностью доверительных отношений – сеть состоит из нескольких доменов, и ни один не является главным.

Служба файлов. В сети Windows XX возможны оба способа предоставления файлов в совместное использование. Первый построен по принципу одноранговой сети. Любой сервер или рабочая станция имеют право отдавать в совместное использование каталоги и устанавливать атрибуты доступа. Разница между ОС Windows XX заключается в том, что в первом случае отдавать ресурсы в совместное использование может только администратор. Это позволяет ограничить доступ заданным пользователям или группам.

Служба безопасности. Как и все основные сетевые ОС Windows XX обеспечивает защиту любого ресурса сети. Сервер домена поддерживает все учетные записи, управляет правами доступа и привилегиями пользователей.

Служба печати. В данной ОС любой сервер или клиент может выступать в роли сервера печати, отдавая принтер в совместное использование. Принтер становится доступным всем, кто имеет на это разрешение.

ОС Windows XX предоставляет ряд служб, призванных упростить использование сети:

Messenger – служит для обмена сообщениями по сети;

Alerter – реагирует на событие в системе, посылая уведомление заданным пользователям или компьютерам;

Browser – представляет список доступных в сети серверов и ресурсов;

Workstation – выполняется на рабочей станции и отвечает за связь с серверами;

Server – предоставляет доступ к ресурсам локального компьютера сетевым клиентам.

Сетевые операционные системы (ОС) Apple, UNIX, Xerox. Менее известными ОС являются Apple Talk, интегрированная в ОС каждого компьютера под управлением MacOS. Первый вариант – Local Talk не отличался производительностью, но позволял быстро строить сеть и до сих пор является частью сетевой ОС Apple.

Компьютеры Apple включают в другие сети, если серверные ОС этих сетей совместимы с Apple. Такие ОС как Windows XX, NetWare и Linux имеют службы взаимодействия с Apple.

К стандартным приложениям следует отнести:

­ электронные таблицы;

­ базы данных;

­ текстовые процессоры;

­ электронную почту.

Сети UNIX – многозадачная, многопользовательская ОС общего назначения. Две популярные разновидности – Solaris и Linux. Система UNIX общего назначения состоит из одного избирательного компьютера и нескольких пользовательских терминалов. UNIX хорошо адаптируется к архитектуре «клиент – сервер». На ней можно организовать сервер файлов, установив соответствующее ИПО.

Banyan Vines – сетевая ОС с архитектурой «клиент – сервер», разработанная на основе протоколов Xerox Net Work Systems. Осуществляет обмен сообщениями путём интеграции различного ИПО, а также способа управлять сетевыми службами.

Особенности:

­ поддерживает клиентов Windows XX;

­ обеспечивает удаленный доступ через обычные Web-браузеры;

­ поддерживает до четырёх процессоров.

Сетевые операционные системы в гетерогенных средах. Сегодня большинство сетей состоит из компонентов от разных производителей. Операционная система сервера, ОС клиента и редиректора должны быть совместимы. Проблема взаимодействия сетевых компонентов может решаться как со стороны сервера, так и со стороны клиента.

Решение со стороны клиента. Если клиенту с Windows XX необходим доступ к серверу Novell, то администратор сети должен на клиенте поверх Windows XX загрузить редиректор для сетей Novell.

Решение со стороны сервера. Заключается в установке на сервере соответствующих служб. Такой метод применяется для подключения компьютеров Apple Macintosh в среду Windows XX. Служба Services for Macintosh позволяет серверу под управлением Windows XX Server взаимодействовать с клиентом Apple.

Сетевые стандарты. Чтобы продукция разных поставщиков могла взаимодействовать друг с другом, были разработаны два основных стандарта: модель OSI и её модификация, называемая Project 802.