Принципы создания автоматизированных систем.

 

АС создают в соответствии с техническим заданием, являющимся основным исходным документом, на основании которого проводят создание АС и приемку ее заказчиком.

При создании АС необходимо руководствоваться принципами системности, развития (открытости), совместимости, стандартизации (унификации) и эффективности.

Принцип системности заключается в том, что при декомпозиции должны быть установлены такие связи между структурными элементами системы, которые обеспечивают цельность АС и ее взаимодействие с другими системами.

Принцип развития (открытости) заключается в том, что исходя из перспектив развития объекта автоматизации, АС должна создаваться с учетом возможности пополнения и обновления функций и состава АС без нарушения ее функционирования.

Принцип совместимости заключается в том, что при создании систем должны быть реализованы информационные интерфейсы, благодаря которым она может взаимодействовать с другими системами в соответствии с установленными правилами.

Принцип стандартизации (унификации) заключается в том, что при создании систем должны быть рационально применены типовые, унифицированные и стандартизованные элементы, проектные решения, пакеты прикладных программ, комплексы, компоненты.

Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и целевыми эффектами, включая конечные результаты, получаемые в условиях автоматизации.

При создании (модернизации) объектов автоматизации должно быть предусмотрено проведение работ по созданию (модернизации) АС.

Состав и структура автоматизированных систем.

 

В процессе функционирования АС представляет собой совокупность комплекса средств автоматизации (КСА), организационно-методических и технических документов, а также специалистов, использующих их в процессе своей профессиональной деятельности.

В процессе проектирования АС и ее частей разрабатывают, в общем случае, следующие виды обеспечений: техническое, программное, информационное, организационно- методическое, метрологическое, правовое, математическое, лингвистическое, эргономическое.

Проектные решения по программному, техническому и информационному обеспечениям реализуют как изделия в виде взаимоувязанной совокупности компонент и комплексов, входящих в состав АС и их частей с необходимой документацией.

Проектные решения по остальным видам обеспечений входят в состав АС и их частей в качестве организационно-методических и эксплуатационных документов или реализуют в компонентах программного, технического или информационного обеспечений.

Внутреннее строение систем характеризуют при помощи структур, описывающих устойчивые связи между их элементами.

При описании АС используют следующие виды структур, отличающиеся типами элементов и связей между ними:

- функциональные (элементы - функции, задачи, процедуры; связи - информационные);

- технические (элементы - устройства, компоненты и комплексы; связи - линии и каналы связи);

- организационные (элементы - коллективы людей и отдельные исполнители; связи - информационные, соподчинения и взаимодействия);

- документальные (элементы - неделимые составные части и документы АС; связи - взаимодействия, входимости и соподчинения);

- алгоритмические (элементы - алгоритмы; связи - информационные);

- программные (элементы - программные модули и изделия; связи - управляющие);

- информационные (элементы - формы существования и представления информации в системе, связи - операции преобразования информации в системе).

Стандартизованные термины и определения для автоматизированных систем приведены в ГОСТ 34.003-90 ИТ. Автоматизированные системы. Термины и определения.

Билет 14

1) Ключ - это поле, используемое для идентификации или определения местонахождения записи (или других группировок данных). Идентификатор объекта рассматривается как ключ записи или группы записей. Ключ может быть уникальным, т.е. однозначно определяющим запись, или неуникальным, если с заданным значением может быть несколько записей.

В качестве ключа могут быть использованы несколько полей, соединенных логическим союзом "И". Такой ключ называют сцепленным.

2)см билет 11

3) Организационное обеспечение - это совокупность средств, методов и решений, предназначенных для организации, создания и совершенствования АСУ, проведения анализа существующей системы управления, постановки задач автоматизации организационного управления, организации управления и производства в условиях АСУ.

 

Основные функции организационного обеспечения:

- анализ существующей системы управления предприятием (объектом) и выработка направлений повышения ее качества;

- выбор и постановка задач управления в условиях АСУ;

- разработка организационных решений по созданию АСУ (состав и структура подразделений, организация разработки и внедрения элементов АСУ и т.п.).

В состав организационного обеспечения входят:

- ГОСТы по АСУ и ИТ;

- общеотраслевые руководящие методические материалы (ОРММ);

- методики по проведению работ по созданию АСУ;

- основная техническая документация по АСУ, в том числе:

- техническое задание по АСУ;

- технико-экономическое обоснование на создание АСУ;

- должностные инструкции, положения, регламент функционирования АСУ и т.п.;

- планы разработки и внедрения АСУ;

- акты ввода частей АСУ в эксплуатацию.

- подразделения и персонал по обслуживанию АСУ, в т.ч.:

- главные конструкторы (специалисты) АСУ;

- администраторы подсистем АСУ;

- обслуживающий персонал.

Билет 15

1) Определение АСОИиУ. Автоматизированная система обработки информации и управления - организованная в единую функциональную целостность совокупность взаимодействующих человеческого персонала, аппаратных, вычислительных, телекоммуникационных средств, программного обеспечения для многоцелевой обработки информации в интересах предоставления результатов людям для принятия решения или же непосредственно для передачи на исполнительные механизмы.

См билет 13

Корректировка данных.

Корректировка - это процесс обработки массива информации (файла, набора данных, базы) путем внесения в него изменений с целью обеспечения достоверности и актуальности данных. Корректировка - достаточно сложная процедура.

При корректировке выполняются следующие действия:

- поиск корректируемой записи по ключам и/или места в массиве;

- изменение полей записи;

- удаление записи;

- включение записи.

В процессе корректировки участвуют четыре информационных объекта - исходный (основной) массив, в который вносятся изменения, массив корректур (изменений), результирующий (откорректированный исходный) массив и протокол корректировки. Протокол корректировки - это документ, в котором содержится информация о результатах корректировки, обнаруженных ошибках и нестыковках, используемый для анализа и принятия решения по завершению операции корректировки.

 

В массиве корректур обычно различают 3 типа записей:

1-й тип - “включение”, содержит целиком новую запись, признак “включения”, например, "1";

2-й тип - “удаление”, содержит “ключ” и признак удаления, например, "2";

3-й тип - “замена”, содержит значения заменяемых полей и признак замены, например, "3".

 

Приведем простой пример корректировки массива информации. Пусть есть массив, состоящий из записей с двумя полями - табельным номером и фамилией, и.о. В него вносится корректура.

 

Корректировка последовательного файла.

Недостатки последовательного файла:

- большие затраты на корректировку, связанные с перезаписыванием основного файла (большое время обработки);

- последовательные файлы не используются в он-лайновых системах.

Основной файл и файл корректур отсортированы по ключу

 

 

Корректировка в индексно-последовательных и прямых файлах.

Корректировка в индексно-последовательных файлах, файлах прямого доступа, базах данных несколько сложнее.

Для осуществления вставок, включения новых записей или данных используются так называемые “области переполнения”. Области переполнения создаются как в основной области, так и в индексных областях.

При вставке данных они могут попасть в область переполнения, при этом делаются ссылки на добавленную информацию, появляются цепочки данных. При удалении данных, как правило, делаются отметки об удалении в специальном символе (логическое удаление), а физически сама информация не удаляется. При замене данных происходит перезапись физического блока на машинном носителе.

При применении методов прямого доступа, областей переполнения в ряде случаев механизм работы с памятью повторно использует освобожденную память. Для облегчения использования свободных областей они связываются в цепочки. Например, блок памяти будет содержать участки данных вперемешку со свободной памятью:

 

данные

свободная память

данные

своб.память

данные

...

данные

св.память

данные

 

При этом участок свободной памяти содержит, как правило, в начале длину участка свободной памяти и ссылку (адрес) на следующий участок свободной памяти:

 

L длина участка	А ссылка на следующий участок	свободная память
Участок свободной памяти

 

Типичная структура индексно-последовательного файла:

индекс основная память

 

В результате корректировки происходит изменение физического расположения файла, меняется соответствие между физическим расположением записей и их логической последовательностью (упорядоченностью). Кроме того, могут оказаться заполненными области переполнения файла, что делает невозможным дальнейшее добавление данных даже при наличии свободных участков в основной области файла на машинном носителе.

Для приведения физической и логической организации файла к некоторому исходному состоянию применяются специальные процедуры, которые позволяют перенести данные из области переполнения в основную и подготовить ее для дальнейшего использования, физически удалить логически удаленные записи и т.д. Такие процедуры называют реорганизацией. Для индексно-последовательных файлов реорганизацию подразделяют на процедуру разгрузки (выгрузки) и процедуру загрузки индексно-последовательного файла.

3) Программное обеспечение - совокупность программ, программных средств для реализации АСУ на базе применения СВТ.

Основные части ПО:

- Системное программное обеспечение (ОС ВС);

- Прикладное программное обеспечение;

- Инструктивно- методические материалы по применению программных средств.

Структура ПО:

- системное ПО (операционная система) состоит из управляющей части, в т.ч.:

- супервизор;

- управление задачами;

- управление данными;

- управление заданиями.

и обрабатывающей части, в т.ч.:

- языки и трансляторы;

- сервисные программы (утилиты);

- средства генерации ОС.

- прикладное ПО, подразделяется на два класса: общего назначения и функционального назначения.

ППП общего назначения реализуют общие функции, к ним можно отнести:

- СУБД,

- ППП математического моделирования,

- ППП обработки и подготовки текстов,

- другие.

ППП функционального назначения реализуют функции управления и типовые алгоритмы обработки данных, например:

- ППП СПУ (сетевое планирование и управление),

- ППП "Учет затрат на производство",

- другие.

- инструктивно-методические материалы, в том числе:

- инструкции, методики, стандарты, ГОСТы на разработку, внедрение, эксплуатацию ПО,

- документация пользователя на программные средства (администратора, программиста, оператора, пользователя),

- документация разработчика ПО для подробного ознакомления с реализацией программ для последующего внесения изменений программы или уточнения алгоритмов работы ПС (в том числе, исходные тексты программ).

Для обеспечения работы ПО необходим обслуживающий персонал: системные и прикладные программисты, администраторы системы.

 

Основные положения, определения и термины, требования по разработке программного обеспечения изложены в ряде ГОСТ:

- ГОСТ 19781-90. Обеспечение систем обработки информации программное. Термины и определения.

- ГОСТ 28806-90. Качество программных средств. Термины и определения. Введен с 1.01.92.

- ЕСПД (единая система программной документации) - это серия ГОСТов 19. Например, ГОСТ 19.102-77 - стадии разработки, ГОСТ 19.201-78 - Техническое задание. Требование к созданию и оформлению.

- и других.

Билет 16

Активность данных - это характеристика, определяемая отношением числа обращений к структурному элементу данных к общему числу обращений к информации (базе данных, файлу) в некоторый интервал времени или единицу работы.

Активность поля - это отношение числа обращений к полю в пределах одной записи к числу обращений к полям записи.

 

 

где R _j - активность поля j,

k_j - количество обращений к полю j,

k_i - количество обращений к полю i,

1 =< i <= n, n - число полей записи.

Обычно активные поля располагают ближе к началу записи.

Аналогично определяется активность файла (базы):

Активность файла (базы) - это отношение числа обращений к файлу (базе) к числу обращений к совокупности файлов (баз).

Активные файлы располагают на магнитном диске ближе к его центру.

Принцип размещения данных в структуре пространства - активные данные располагают так, чтобы легче и быстрее взять, а неактивные - можно подальше.

Важное значение характеристики активности имеют для систем оперативного доступа к информации, для систем с использованием транзакций. Под транзакцией понимается единица работы в вычислительной системе, включающей в свой состав запрос, обработку данных и ответ на запрос.

2)см билет 7

3) Одним из важнейших документов при разработке АСУ является постановка задачи. Рассмотрим требования к содержанию документа "Описание постановки задачи (комплекса задач)" (Руководящий документ РД 50-34.698-90. Автоматизированные системы. Требования к содержанию документов. Раздел 2. Требования к содержанию документов по общесистемным решениям).

 

Документ " Описание постановки задачи " предназначен для описания характеристик комплекса задач (задачи), условий, необходимых для его решения, входной и выходной информации и совместно с ТЗ на АСУ определяет требования к видам обеспечения АСУ.

Описание постановки задачи содержит разделы:

1) Характеристики комплекса задач, в том числе:

- цель, назначение, технико-экономическая сущность задачи, обоснование целесообразности решение задачи;

- перечень объектов, при управлении которыми решают комплекс задач, при необходимости, описание структуры объектов управления и перечень показателей, характеризующих их состояние;

- описание процедур использования выходной информации;

- периодичность решения и ограничения по срокам выдачи выходной информации;

- требования по организации сбора и передачи в обработку входной информации, порядку ее контроля и корректировки;

- условия прекращения решений комплекса задач автоматизированным способом;

- связи данного комплекса задач с другими комплексами или задачами АСУ;

- должности лиц и/или наименования подразделений, определяющих условия и временные характеристики конкретного решения задачи;

- распределение функций между персоналом и техническими средствами при различных ситуациях решения комплекса задач.

2) Выходная информация, в том числе:

2.1. Перечень и описание выходных сообщений;

Для описания выходного сообщение указывают:

- идентификатор;

- форму представления сообщения (документ, видеограмма, сигнал управления) и требования к ней;

- периодичность выдачи;

- сроки выдачи;

- получателей информации.

2.2. Перечень и описание имеющих смысловое значение структурных единиц информации: показателей, реквизитов и их совокупностей, сигналов управления.

В описании структурных единиц информации следует указывать:

- наименование;

- идентификатор выходного сообщения;

- требования к точности и надежности вычисления.

3 )Входная информация, в том числе:

3.1. Перечень и описание входных сообщений, в т.ч.:

- идентификатор;

- форма представления сообщения и частота поступления.

3.2. Перечень и описание структурных единиц информации входных сообщений, для которых указывается:

- наименование;

- точность;

- источник информации (документ, видеограмма, информационная база и т.д.);

- идентификатор источника информации.

4). Алгоритм обработки информации.

В этом разделе приводится подробное описание алгоритма обработки данных. Допускается описание алгоритма представлять в отдельном документе.

5) другие дополнительные сведения.

Билет 17

1)Избыточность (дублирование) - это характеристика, определяемая отношением количества дублированных (повторившихся) данных (V_d) ко всему объему данных (V).

K_d = V_d/V

Чем ближе K_d к 0, тем лучше.

В рассмотренном выше примере данных об узлах и деталях, представленных двумя структурами данных - линейной и иерархической, хорошо иллюстрируется дублирование данных в линейной структуре (дублируются значения поля “узел” для разных деталей, входящих в один узел). В иерархической структуре дублирование полей отсутствует.

2)см билет 1 и 13

3)см билет 16

Билет 18

1) Структура и компоненты системы управления.

Система управления (СУ) - это совокупность управляемого объекта и управляющей подсистемы, взаимодействующих между собой в соответствии с алгоритмом управления.

СУ состоит из двух непременных участников:

1) Объект управления;

 

2) Управляющая подсистема.

2) Общероссийский классификатор управленческой документации (ОКУД).

Условное обозначение: ОК 011-93.

Объекты классификации: общероссийские (межотраслевые, межведомственные) унифицированные формы документов, утвержденные министерствами (ведомствами) Российской Федерации - разработчиками унифицированных систем документации (УСД).

Признаки классификации: принадлежность к соответствующей унифицированной системе документации, общность содержания документов и направленности их использования.

Кодовое обозначение: семизначный, цифровой, десятичный код.

Формула (типовая) структуры кода: ХХ+ХХ+ХХХ.

Форма и пример записи позиций:

____________________________________________________________

Код КЧ Наименование формы Индекс Периодичность

____________________________________________________________

0602001 5 Отчет о наличии и движе- 11 годовая

нии основных фондов

 

Пример построения кодов классификационных группировок:

06 Унифицированная система отчетно-статистической документации

0606 Документация по статистике труда.

0606002 Отчет по труду.

Общероссийский классификатор предприятий и организаций (ОКПО)

Условное обозначение: ОК 003-93.

Объекты классификации: юридические лица, филиалы, представительства, отделения и другие обособленные подразделения предприятий и организаций.

Признаки классификации: ведомственная принадлежность, административно- территориальная принадлежность, вид деятельности, форма собственности, организационно-правовая форма.

Кодовое обозначение: семизначный, цифровой, десятичный код.

Формула (типовая) структуры кода: ХХХХХХХ.

Форма и пример записи позиций:

Код	КЧ	Наименование объекта и местонахождение	Коды признаков
ОКОГУ	ОКАТО	ОКОНХ	ОКФС	ОКОПФ
		Государственный институт по проектированию предприятий торговли и общественного питания "Гипроторг" г. Москва

Общероссийский классификатор объектов административно- территориального деления (ОКАТО).

Условное обозначение: ОК 019-95.

Объекты классификации: республики, края, области, города федерального значения, автономная область, автономные округа, районы; города, внутригородские районы, округа города; поселки городского типа, сельсоветы, сельские населенные пункты.

Признаки классификации: территориальное деление объектов в соответствии с административной подчиненностью.

Классификатор включает два раздела: "Объекты административно-территориального деления, кроме сельских населенных пунктов" (1-й раздел) и "Сельские населенные пункты" (2-й раздел).

Кодовые обозначения: восьмизначный, цифровой, десятичный код (для 1-ого раздела); одиннадцатизначный, цифровой, десятичный код (для 2-ого раздела).

Формулы (типовые) структуры кода: ХХ+ХХХ+ХХХ (для 1 раздела); ХХ+ХХХ+ХХХ+ХХХ (для 2 раздела).

Форма и пример записи позиций для 1 раздела:

____________________________________________________________

Код КЧ Наименование Дополнительные данные

____________________________________________________________

46 230 800 5 Сельсоветы Луховицкого р-на

46 230 802 5 -Аксеновский д.Аксеново

 

Пример построения кода классификационных группировок:

76 212 825, где:

76 (1 и 2 разряды) - Читинская область

2 (3-й разряд) - признак района (второй уровень классификации)

12 (4 и 5 разряды) - код Забайкальского района

8 (6 разряд) - признак сельсовета (третий уровень классификации)

25 (7 и 8 разряды) - код Даурского сельсовета

 

Форма и пример записи позиций для 2 раздела:

____________________________________________________________

Код Наименование

____________________________________________________________

46 230 802 000 Сельские населенные пункты Аксеновского сельсовета

46 230 802 001 д. Аксеново

 

Пример построения кода классификационных группировок:

03 201 557 002, где:

03 (1 и 2 разряды) - Краснодарский край

2 (3 разряд) - признак района

01 (4 и 5 разряды) - Абинский район

5 (6 разряд) - признак рабочего поселка

57 (7 и 8 разряды) - рп Холмский

002 (9, 10, 11-й разряды) - хутор Кравченко

Общероссийский классификатор продукции (ОКП)

Условное обозначение: ОК 005-93.

Объекты классификации: промышленная и сельскохозяйственная продукция, в т.ч.: электро- и теплоэнергия, нефть, газ, уголь, кокс, руда и другие.

Признаки классификации: назначение, материал, способ и степень обработки, конструктивные особенности и другие.

Кодовое обозначение: шестизначный, цифровой, десятичный код.

Формула (типовая) структуры кода: ХХ+Х+Х+Х+Х.

Форма и пример записи позиций:

 

Код	КЧ	Наименование
38 1000		Станки металлорежущие
Пример построения кодов классификационных группировок
		Оборудование металлообрабатывающее и деревообрабатывающее
38 1		Станки металлорежущие
38 11		Станки токарной группы
38 111		Автоматы и полуавтоматы токарные
38 1111		Автоматы одношпиндельные горизонтальные (прутковые)

3)См билет 1

Билет 19

1. Дать определение и привести примеры: Размер (объем) базы данных (файла).

Объем (размер) базы - это сумма длин всех полей всех записей базы данных.

V =,

где - длина поля j,

- количество полей типа j в записи i,

m - количество полей в записи,

n - количество записей.

В зависимости от типа структуры данных могут быть различные формулы вычисления объема базы данных или файла.

Обычно, для упрощения расчетов объема базы вычисляют средний размер одной записи и умножают его на количество записей в базе данных.

В проектировании и реализации информационных систем оценка объема базы данных является важнейшим критерием. Оценка имеет два значения - оценка объема базы на основе логической структуры и другая оценка объема базы, который база может занять на магнитном носителе.

При построении логической структуры базы данных вычисляют:

- количество полей в записи и размер записи;

- количество записей в базе;

- число байтов в базе (основной объем базы).

Привязка к физической структуре, т.е. отображение в пространство хранения даёт оценку объёма памяти, которая может значительно отличаться от оценки при логическом проектировании.

Объём физической структуры определяется в единицах пространства хранения данных и зависит от:

- структуры данных, ее физическая реализация;

- методов доступа;

- применяемых технических средств;

- и т.д.

Объем измеряется в байтах, цилиндрах, дорожках и т.п.

Для примера отметим, что при физической реализации базы данных объем, рассчитанный на основе логической структуры, увеличивается, например, из-за:

- наличия служебных полей (ссылки, указатели, коды записей, индексы и др.);

- физических промежутков при размещении информации на носителе;

- других причин.

Пределы увеличения объема базы (реже уменьшения) могут быть различными. Как правило, это в пределах 1-2 раза, в среднем 1,5 раза.

Развитые СУБД (промышленные) имеют аппарат для оценки объемов информации, моделирования структур баз данных, в т.ч. имитационные и другие. Например, для широко известной СУБД IMS имеется пакет моделирования DBPROTOTYPE. Для создания информационных систем используются автоматизированные технологии проектирования структур данных - системы структурного проектирования CASE (Computer Aided System Engineering).