Классификация моделей ПО способам воплощения.

Т.к. мы рассматриваем модели, сознательно создаваемые человеком, в его распоряжении имеются две составляющие – средства создания моделей и средства окружающего мира. Следовательно, модели делятся на абстрактные (идеальные) и материальные (реальные, вещественные).

· Абстрактные модели и роль языков.

Абстрактные модели являются идеальными конструкциями, построенными средствами человеческого сознания. К абстрактным моделям, прежде всего, относятся языки.

Языки делятся на естественные и искусственные (профессиональные). Естественный язык является универсальным средством построения любых абстрактных моделей. Эта универсальность обеспечивается возможностью ввода в язык новых слов и возможностью иерархического построения всё более сложных языковых моделей. Универсальность естественного языка обеспечивается ещё и тем, что языковые модели обладают неоднозначностью (одному слову могут соответствовать разные понятия). На практике человек преодолевает неоднозначность естественного языка пониманием или интерпретацией. Неоднозначность естественного языка является недостатком для некоторых приложений. Дифференциация наук объективно потребовала создания профессиональных языков, которые более чётки и точны, нежели естественные.

· Материальные модели и виды подобия.

Чтобы некоторая материальная конструкция была отображением, т.е. замещала в некотором отношении оригинал, между оригиналом и объектом должно быть установлено отношение подобия.

Существуют различные способы установления подобия. Прежде всего, это подобие, установленное в результате физического взаимодействия. Такое подобие называется прямым. Примерами прямого подобия могут служить фотографии, куклы, модели зданий…

Второй тип подобия – косвенное. Устанавливается не в результате физического взаимодействия, а объективно существует в природе. Например, электромеханическая аналогия, которая основана на том, что некоторые закономерности электрических и механических процессов, описываются одинаковыми уравнениями. Различие состоит лишь в различной физической интерпретации элементов уравнений.

Третий тип подобия – условное. Устанавливается в результате соглашения. Например, деньги – условная модель стоимости, удостоверение личности – модель владельца. Соглашение об условном подобии принимает вид совокупности правил построения и правил пользования моделями.

Знаковые модели и сигналы.

Теория связи, теория информации, радиотехника имеют дело со специальными моделями условного подобия, которые применяются в технических устройствах без участия человека. Эти модели получили название сигналов. Для таких моделей разработаны правила построения и использования сигналов, которые называются кодом. Существует теория кодирования.

С других позиций рассматриваются модели условного подобия в науках, изучающих создание и использование моделей самим человеком. Такие модели получили название знаки. Возникшая в связи с этим теория построения и использования знаков получила название семиотика. Эта теория изучает знаки не в отдельности, а как входящие в состав более сложных образований – слов. Имеются три правила отношения между знаками. Синтаксис – отношения между различными знаками - позволяет строить сложные знаковые конструкции. Семантика – отношения между знаками и их обозначениями – изучение смысла знаков. Прагматика – отношения между знаками и их пользователями.

Условное подобие не требует фактического сходства, но оно должно строиться с учётом человека, как потребителя этих моделей.

Системы. Модели систем.

Центральной концепцией теории систем и системного анализа является понятие системы. Поэтому понятие системы долго развивалось до различной степени формализации.

Первое определение системы. Система – средство достижения цели. В соответствии с этим определением, работа по созданию системы сводится к целенаправленной деятельности по отбору из окружающей среды объектов, свойства которых можно использовать для достижения целей и на объединение их надлежащим образом. Примеры систем-целей: часы – указание времени; транспорт – перемещение большой массы людей.

Модель «Чёрного ящика».

В определении системы как средства достижения цели сделан упор на назначение системы, а об устройстве говорится лишь косвенно. Для более определённой и точной характеристики конструкции системы следует развивать модель системы. Одной из общих моделей систем является модель чёрного ящика. В определении модели ничего не говорится о внутреннем устройстве системы. Поэтому систему можно изобразить в виде непрозрачного чёрного ящика, выделенного из окружающей среды.

 

 

 

 

Уже эта простая модель отображает 2 основных свойства системы – целостность и обособленность. Система не изолирована от окружающей среды. Система связана со средой и воздействует на среду, т.е. имеются входы из окружающей среды. С их помощью система настраивается на достижение цели. Имеются также выходы, с помощью которых система изменяет окружающую среду и достигает, таким образом, цели. Эту модель очень часто используют на практике. Здесь задаются входные и выходные связи взаимодействия со средой. В моделях черного ящика словесно задаются списки входных и выходных воздействий. В других случаях – количественно. Простота моделей чёрного ящика очень обманчива. Построение модели чёрного ящика не является тривиальной задачей, т.к. на вопрос о том, сколько и какие именно входы и выходы следует включать в модель, ответ не прост и не всегда однозначен. В ряде случаев модель чёрного ящика оказывается единственной приемлемой. Например, при исследовании влияния лекарств на организм человека, мы лишены возможности вмешаться в систему изнутри, и можем задавать лишь только входы, как то дозы лекарств, время приёма и т.д. и наблюдать за выходами. Другая причина применения чёрного ящика – действительное отсутствие сведений об устройстве системы.

Модель состава системы.

Модель состава системы предназначена для описания внутреннего состояния системы. Внутренности черного ящика оказывается неоднородны, что позволяет различать составные части системы. Некоторые из этих частей могут быть разбиты на более мелкие элементы. Часть системы, состоящая более чем из одного элемента, называется подсистемой.

 

Построение модели состава системы не является простым делом. Если разным экспертам предложить разобрать состав одной системы, их результаты будут сколько-нибудь различаться. Причин такого явления несколько. Во-первых, понятие элемента можно определить по разному. То, что с одной точки зрения будет элементом, с другой точки зрения будет являться подсистемой. Во-вторых, модель состава является целевой и для различных целей один и тот же объект требуется разбивать на различные части. Наконец, всякое разделение целого на части является относительным. Границы между подсистемами условны и относительны. Такая же относительность характерна для границ между системой и окружающей средой.

Модель структуры системы.

С помощью модели состава системы нельзя решить все вопросы. Необходимо правильно соединить все элементы между собой, т.е. задать определённые связи между ними. Эти связи называются отношениями. Совокупность всех достаточных и необходимых отношений между элементами называется структурой.

После подобного рассмотрения появляется второе определение системы. Система – совокупность взаимосвязанных элементов, обособленная от среды и взаимодействующая с ней как целое. Это определение можно отнести ко всем типам моделей, которые образуют ещё одну модель – структурную схему системы. В ней указываются все элементы системы, все связи между элементами внутри системы и все связи определённых элементов с окружающей средой.

 

АС – автоматизированные системы

ВМ – вычислительная машина

ВС – вычислительные системы

ВТ – вычислительная техника

ИС – интегральные схемы

ИТ – информационные технологии

ЗУ – запоминающее устройство

МП – микропроцессоры

ПК – персональные компьютеры

ПО – программное обеспечение

СА – системный анализ

СУ – системы управления

УУ – устройство управления

ЭБ – элементная база

АВМ – аналоговые вычислительные машины

ВВС – высокопроизводительные вычислительные системы

ГВС – глобальная вычислительная сеть

ЛВС – локальная вычислительная сеть

МВС - многопроцессорные вычислительные системы

НТП – научно-технический прогресс

ЦВМ – цифровые вычислительные машины

ЭВМ – электронные вычислительные машины

ЯВУ - языки программирования высокого уровня

ВМВС – высокопроизводительные многопроцессорные вычислительные системы

МКОД - множественный поток команд, одиночный поток данных

ОКМД - одиночный поток команд и множественный поток данных

ПЛИС – программно-логические интегральные схемы

САПР – средства автоматизированного проектирования

СБИС – сверхбольшие интегральные схемы