Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем (Термин «Вычислительная система» и основные понятия)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Вычислительная система представляет собой объединение программных и аппаратных средств, которые предоставляют услуги пользователю.

Актуальность данной работы состоит в том, что, работая на компьютере, мы взаимодействуем не с аппаратной реализацией, а с программным обеспечением. Поэтому возникает необходимость в понимании состава, свойств вычислительных систем и информационного и математического обеспечения вычислительных систем

Цель курсовой работы: Изучение состава и свойств вычислительных систем, а также информационного и математического обеспечения вычислительных систем.

Задачи курсовой работы:

1. Ознакомиться с термином «вычислительная система» и с основными понятиями, используемыми в вычислительных системах.

2. Рассмотреть состав и свойства вычислительных систем

3. Изучить информационное и математическое обеспечения вычислительных систем

1. ТЕРМИН «ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА» И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Основным направлением совершенствования электронно-вычислительных машин (ЭВМ) является рост производительности, быстродействия и интеллектуальности вычислительных средств. Наиболее перспективное и динамичное направление ускорения решения прикладных задач - широкое практическое применение идей параллелизма в работу вычислительных систем (ВС).

Дальнейшее развитие вычислительной техники связывают с переходом к параллельным вычислениям, а также с идеями построения многопроцессорных систем и сетей, которые объединяют большое количество отдельных процессоров и ЭВМ.

Термин вычислительная система был введен в начале 60-х гг., когда появились ЭВМ III поколения. Это время перехода на новую элементную базу - интегральные схемы. Следствие этого - появление новых технических решений:

а) разделение процессов обработки информации и ввода-вывода информации,

б) множественный доступ

в) возможность коллективного использования вычислительных ресурсов в пространстве и во времени.

Также появились сложные режимы работы ЭВМ - многопользовательская и многопрограммная обработка. С учетом этих новшеств и появился термин “вычислительная система”, возможность построения параллельных ветвей в вычислениях, что не было ранее предусмотрено классической структурой ЭВМ.

Создание ВС преследовало следующие цели:

а) За счет ускорения обработки данных повысить производительность системы,

б) повысить надежность и достоверность вычислений,

в) предоставить пользователям дополнительные сервисные услуги и т.д.

Наличие нескольких вычислителей в системе предоставляет возможность новым способом решать проблемы надежности, достоверности результатов обработки, резервирования, централизации хранения и обработки данных, децентрализации управления и т.д.

Основные принципы построения, закладываемые при создании ВС:

· возможность работать в разных режимах;

· модульность структуры технических и программных средств, что дает возможность для совершенствования и модернизации вычислительных систем без коренных изменений;

· унификация и стандартизация технических и программных решений;

· иерархия в организации управления процессами;

· способность систем к адаптации, самонастройке и самоорганизации;

· обеспечение необходимым сервисом пользователей при выполнении вычислений.

Основные понятия, с которым необходимо ознакомиться в процессе изучения вычислительной системы:

Вычислительная система — это комплекс взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенных для решения задач пользователя. Отличительная особенность ВС относительно ЭВМ - наличие в них нескольких вычислителей, которые способствуют реализации параллельной обработки.

Структура ВС — это комплекс элементов и их связей. Отдельные ЭВМ и процессоры выступают как элементов ВС. В ВС, относящихся к классу больших систем, возможно рассматривать структуры технических, программных средств, структуры управления и т.д.

Основные определения, используемые в ВС, — это ЭВМ, центральный процессор (ЦП), программное обеспечение (ПО), канал ввода-вывода, устройство управления внешними устройствами (УУВУ) и периферийные устройства.

Сейчас под словом ЭВМ обычно подразумевают цифровые электронные машины, назначение которых заключается в автоматизации процесса обработки информации. ЭВМ часто называют компьютером. Термин «компьютер» означает вычислитель - устройство для вычислений. Это сопряжено с тем, что изначально ЭВМ были созданы исключительно для вычислений, они должны были заменить механические вычислительные устройства (арифмометры). Современные ЭВМ делятся на основные классы: суперЭВМ, миниЭВМ, микроЭВМ.

ЦП обеспечивает непосредственное изменение данных по заданной программе и управляет взаимосвязью всех устройств ЭВМ. В составе ЦП - центральное устройство управления, арифметико-логическое (операционное) устройство (АЛУ), внутренняя память процессора (регистровая, сверхоперативная, кэш-память).

ПО - комплекс программ, процедур и правил вместе со связанной с этими компонентами документацией, позволяющей использовать ЭВМ, чтобы решать различные задачи. ПО дает возможность улучшить организацию работы ВС, чтобы максимально использовать ее возможности; повысить производительность и качество труда пользователя; адаптировать программы пользователя к ресурсам конкретной ВС; расширить ПО ВС.

Каналы ввода-вывода применяют для осуществления действий по вводу-выводу данных. Также они обеспечивают все двусторонние связи между оперативной памятью и процессором, с одной стороны, и разнообразными периферийными устройствами, с другой.

УУВУ обеспечивает управление периферийными устройствами посредством селекторных (или быстрых) и мультиплексных (или медленных) каналов ввода-вывода. УУВУ могут быть одиночные (которые управляют работой одного внешнего устройства) и групповые (которые обсуживают несколько однотипных внешних устройств, в каждый момент времени они обслуживают лишь одно внешнее устройство).

Периферийные устройства, такие как внешние запоминающие устройства (ВЗУ), обеспечивают хранение больших массивов информации.

2. СОСТАВ И СВОЙСТВА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Состав вычислительной системы называется конфигурацией.

Графически состав вычислительной системы отображен в Рисунке 1.

Рисунок 1

Отдельно рассматриваются аппаратная конфигурация вычислительных систем и их программная конфигурация. Критерии для выбора аппаратного или программного решения - производительность и эффективность.

2.1. Аппаратное обеспечение

Аппаратное обеспечение (с английского hardware, HW) –общее описание любого физического, электронного, механического элемента компьютерной системы, что состоит из печатной платы, микросхемы или другого вида электроники. 

К аппаратному обеспечению ВС причисляют устройства и приборы, которые образуют аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры и вычислительные комплексы имеют блочно-модульную конструкцию — аппаратную конфигурацию, требуемую для выполнения конкретных видов работ, можно собирать из готовых узлов и блоков.

По способу расположения относительно ЦП различают внутренние и внешние устройства. Внешними являются большинство устройств ввода-вывода данных (их также называют периферийными устройствами) и некоторые устройства, которые предусматривают долгосрочное хранение данных.

Согласовываются отдельные узлы и блоки с использованием переходных аппаратно-логических устройств, также называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы носят название «протоколы». Таким образом, протокол — это комплекс технических условий, которые разработчики устройств должны обеспечить для эффективного согласования работы с другими устройствами.

Большое число интерфейсов, которые находятся в архитектуре любой ВС, можно условно разделить на 2 большие категории: последовательные и параллельные. Через последовательный интерфейс данные передаются последовательно, бит за битом, а через параллельный –группами битов, одновременно. Количество битов, которые могут участвовать в одной посылке, определяется через разрядность интерфейса.

Параллельные интерфейсы обычно более сложно устроены, чем последовательные, но они обеспечивают более высокую производительность. Производительность параллельных интерфейсов измеряется байтами в секунду (байт/с; Кбайт/с; Мбайт/с).

Устройство последовательных интерфейсов проще; однако пропускная способность их меньше и коэффициент полезного действия не такой высокий. Так как обмен данными через последовательные устройства производится не байтами, а битами, следовательно, их производительность измеряют в битах в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с).

2.2 Программное обеспечение

Программы — это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель для любой компьютерной программы — управление аппаратными средствами.

Состав программного обеспечения (ПО) ВС называется программной конфигурацией. Программы, также, как и физические узлы и блоки, взаимосвязаны — многие программы работают, опираясь на другие программы уровнем ниже, таким образом можно говорить о межпрограммном интерфейсе. Возможность использования такого интерфейса тоже основывается на технических условиях и протоколах взаимодействия, на практике это обеспечено тем, что ПО распределяется на несколько уровней, которые взаимодействуют между собой.

Уровни ПО являются пирамидальной конструкцией. Каждый следующий уровень опирается на ПО предшествующих уровней. Каждый вышележащий уровень, в свою очередь, повышает функциональность всей системы. Структура программного обеспечения отражена в Рисунке 2.

Рисунок 2

1. Базовый уровень. Самый низкий уровень ПО, он представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Обычно базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования. Они хранятся в микросхемах, которые называют постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ — Read Only Memory, ROM). Программы и данные на этапе производства записываются (или «прошиваются») в микросхемы ПЗУ и их нельзя изменить в процессе эксплуатации.

2. Системный уровень. Системный уровень — переходный. Программы, которые работают на этом уровне, обеспечивают взаимодействие программ компьютерной системы и программ базового уровня и аппаратного обеспечения, то есть выполняют «посреднические» функции.

– средства обеспечения пользовательского интерфейса – с их помощью компьютер водит данные в ВС, управляет ее работой и получает результат в необходимой для себя форме.

– драйверы – расширяют возможности ОС, позволяют ей работать с подключенным устройством, обучает ее новому протоколу обмена данными и т. д.

Совокупность ПО системного уровня образует ядро операционной системы компьютера. Наличие ядра операционной системы — необходимое условие, пользователь имел возможность практической работы с вычислительной системой.

3. Служебный уровень. ПО этого уровня взаимодействует с программами базового уровня и системного уровня. Основная задача служебных программ (также именуемых утилитами) заключается в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Часто они используются для расширения или улучшения функционирования системных программ.

Диспетчеры файлов (файловые менеджеры) выполняют операции по обслуживанию файловой системы.

Архиваторы – предназначены для сжатия файлов и создания архивов.

Средства просмотра и воспроизведения – позволяют просматривать документы разных типов (например, плееры).

Средства диагностики – используют, чтобы устранять неполадки и оптимизировать работу компьютера.

Средства коммуникации – обеспечивают операции в компьютерных сетях.

Средства обеспечения безопасности – обеспечивают защиту данных от несанкционированного доступа или от повреждений.

4. Прикладной уровень. ПО прикладного уровня является комплексом прикладных программ, с их помощью на данном рабочем месте выполняются конкретные задания.

Текстовые редакторы. Основные функции этих программ заключаются в вводе текстовых данных и их редактировании. Дополнительные функции состоят в автоматизации процессов ввода и редактирования. Для операций ввода, вывода и сохранения данных текстовые редакторы вызывают и используют системное ПО. (примеры: Notepad)

Текстовые процессоры. Основное отличие текстовых процессоров от текстовых редакторов заключается в том, что они позволяют не только вводить и редактировать текст, но и форматировать его, то есть оформлять. Следовательно, к основным средствам текстовых процессоров относят средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и других объектов, которые составляют итоговый документ, а к дополнительным – средства автоматизации процесса форматирования. (примеры: MS Word)

Графические редакторы. Это обширный класс программ, которые предназначены для создания и (или) обработки графических изображений. В данном классе различаются следующие категории: растровые редакторы, векторные редакторы и программные средства для создания и обработки трехмерной графики (3D-редакторы).

Растровые редакторы используются в случаях, если графический объект представлен в виде комбинации точек, которые образуют растр и имеют такие свойства как яркость и цвет. Растровые редакторы используются, чтобы обрабатывать изображений, их ретушировать, создавать фотоэффекты и художественные композиции (коллажей). ( как пример: Adobe Photoshop)

Векторные редакторы отличаются от растровых способом представления данных об изображении. Элементарным объектом векторного изображения является не точка, а линия. Такой подход обычно применяют в чертежно-графических работах, где форма линий имеет гораздо большее значение, чем информация о цвете составляющих ее отдельных точек. В векторных редакторах каждая линия рассматривается как математическая кривая третьего порядка и, соответственно, представляется не как комбинация точек, а как математическая формула (в компьютере хранятся числовые коэффициенты этой формулы). Такое представление более компактно, чем растровое, следовательно, данные занимают гораздо меньше места, однако построение любого объекта выполняется не просто отображением точек на экране, а сопровождается постоянным пересчетом параметров кривой в координаты экранного или печатного изображения. Соответственно, для работы с векторной графикой требуются более производительные вычислительные системы. (примеры: Corel Draw, Visio)

Редакторы трехмерной графики применяются для создания трехмерных композиций. У них есть две характерные особенности. Во-первых, они предоставляют возможность гибкого управления взаимодействием свойств поверхности изображаемых объектов со свойствами источников освещения и, во-вторых, позволяют создавать трехмерную анимацию. Поэтому редакторы трехмерной графики часто называют также 3D-аниматорами. (пример: 3DMark)

Системы управления базами данных. Базами данных называются огромные массивы данных, которые организованы как табличные структуры. Главными функциями систем управления базами данных являются: создание пустой структуры базы данных, предоставление средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы и предоставление доступа к данным, а также возможность использования средств поиска и фильтрации. (примеры: MS Access)

Электронные таблицы. Электронные таблицы предоставляют комплексные средства для хранения различных типов данных и их обработки. Если сравнивать с базами данных, которые обычно содержат широкий спектр типов данных (от числовых и текстовых до мультимедийных), электронные таблицы отличаются повышенной сосредоточенностью на числовых данных. Зато электронные таблицы дают возможность применять более широкий спектр методов, чтобы работать с данными числового типа. Основным свойством электронных таблиц является то, что, при изменении содержания любых ячеек таблицы, может происходить автоматическое изменение содержания во всех прочих ячейках, которые связаны с измененными соотношением, заданным математическими или логическими выражениями (формулами). (примеры: MS Excel)

Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Их используют в сферах машиностроения, приборостроения, архитектуры. Также, кроме чертежно-графических работ, эти системы дают возможность проводить простейшие расчеты (например, расчеты прочности деталей) и выбор готовых конструктивных элементов из обширных баз данных. CAD-системы отличаются автоматическим обеспечением на всех этапах проектирования технических условий, норм и правил, это освобождает конструктора (или архитектора) от работ нетворческого характера. (примеры: AutoCAD)

Настольные издательские системы. Программы этого класса предназначены для того, чтобы автоматизировать процесс верстки полиграфических изданий. Этот класс ПО занимает промежуточное положение между текстовыми процессорами и системами автоматизированного проектирования. (примеры: Adobe PageMaker)

Экспертные системы. Предназначены для анализа данных, которые содержатся в базах знаний, также выдают рекомендаций по запросу пользователя. Такие системы применяются в ситуациях, когда исходные данные хорошо формализуются, но для принятия решения необходимы обширные специальные знания. Характерными областями, использующих экспертные системы, являются область права, медицина, фармакология, химия.

Редакторы HTML (Web-редакторы). Это особый класс редакторов, объединяющих в себе свойства текстовых и графических редакторов. Они предназначены для создания и редактирования так называемых Web-документов (Web-страниц Интернета). Web-документы – это электронные документы, при подготовке которых необходимо учитывать ряд особенностей, связанных с приемом/передачей информации в Интернете. (примеры: MS FrontPage)

Браузеры (обозреватели, средства просмотра Web). К этой категории относятся программные средства, которые предназначены для просмотра электронных документов в формате HTML (документы этого формата используются в качестве Web-документов). Современные браузеры воспроизводят текст и графику, также могут воспроизводить музыку, человеческую речь, обеспечивать прослушивание аудио в Интернете, просмотр видеоконференций, работу с электронной почтой, с системой телеконференций (групп новостей) и многое другое. (примеры: Internet Explorer)

Интегрированные системы делопроизводства. Представляют собой программные средства автоматизации рабочего места руководителя. Основными функциям подобных систем являются функции создания, редактирования и форматирования простейших документов, централизация функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документооборота предприятия, координация деятельности подразделений, оптимизация административно-хозяйственной деятельности и поставка по запросу оперативной и справочной информации.

Бухгалтерские системы. Это специализированные системы, сочетающие в себе функции текстовых и табличных редакторов, электронных таблиц и систем управления базами данных. Используются для автоматизации подготовки первичных бухгалтерских документов предприятия и их учета, для ведения счетов плана бухгалтерского учета, а также для автоматической подготовки регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, принятой для предоставления в налоговые органы, внебюджетные фонды и органы статистического учета.

Системы видеомонтажа. Предназначены для цифровой обработки видеоматериалов, их монтажа, создания видеоэффектов, устранения повреждений, наложения звука, титров и субтитров.

3. ИНФОРМАЦИОННОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

3.1 Математическое обеспечение

Все методы формализации задач управления, в том числе и те, на основе которых строится рациональная эксплуатация технического обеспечения информационных систем, обычно называют математическим обеспечением.

Математическое обеспечение - комплекс математических методов, моделей, алгоритмов обработки данных, которые используются для решения задач в информационной системе (функциональных задач и автоматизации проектирования информационных систем). Средствами математического обеспечения являются:

- средства моделирования процессов управления;

- типовые задачи управления;

- методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.

Математическое обеспечение - составная часть ПО. Прикладные и обеспечивающие программы формируются на базе математических методов. В случаях, когда для решения актуальной задачи не получается подобрать математический метод, используются эвристические алгоритмы.

При этом важно помнить, что каждый из методов может быть применен для решения различных по специфике задач пользователей. И наоборот: одна и та же задача может быть решена с помощью различных методов. Весь набор математических алгоритмов, которые используются для решения экономических задач, называют экономико-математическими методами.

Самые важные экономико-математические методы объединены в некоторые укрупненные группировки:

Линейное программирование - линейное преобразование переменных в системах линейных уравнений. Сюда относятся: симплекс-метод, распределительный метод, метод разрешающих множителей, статический матричный метод решения материальных балансов.

Дискретное программирование представлено двумя классами методов: локализационные и комбинаторные методы. Локализационные методы - методы линейного целочисленного программирования. К комбинаторным относится метод ветвей и границ, который используется для построения графиков производства и т.п.

Математическая статистика применяется для корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов экономических явлений и процессов. Корреляционный анализ применяют, чтобы определить тесноту связи между двумя или более стохастически независимыми явлениями или процессами.

Регрессионный анализ может помочь установить зависимость случайной величины от неслучайного аргумента. Дисперсионный анализ применяют для определения зависимости результатов наблюдений от одного или нескольких факторов в целях определения самых важных. Методы математической статистики используются также для прогнозов в экономических расчетах.

Динамическое программирование используется для планирования и анализа экономических процессов во времени. Динамическое программирование представляется в виде вычислительного процесса, состоящего из множества шагов, с последовательной оптимизацией целевой функции. Сюда необходимо отнести и имитационное моделирование.

Теория игр представлена рядом методов, используемых для того, чтобы определить стратегию поведения конфликтующих сторон. Известные методы можно разделить на два класса - точные и приближенные (итеративные). Условно точная игра может, как пример, реализовываться на основе линейного программирования путем определенного упорядоченного перебора матрицы-игры. Реализация игры на основе приближенных методов имеет несколько вариантов, но каждый из методов основан на аналитическом осмыслении стратегии на каждом шаге (в каждой партии) с целью совершенствования поведения на последующих шагах (в следующих партиях).

Теория массового обслуживания (как и родственное ей направление - теория управления запасами) включает большой класс экономических задач, где на основе теории вероятностей оценивается мощность или количество агрегатов, обслуживающих какой-либо производственный процесс, численность ремонтных рабочих, запасы ресурсов и т.п. в зависимости от характера спроса на них. При этом многие задачи управления запасами формализуются как задачи массового обслуживания и алгоритмически представляются эвристическими моделями.

Параметрическое программирование является разновидностью линейного программирования, где коэффициенты при переменных линейного функционала, или коэффициенты при переменных системы линейных уравнений, или те и другие коэффициенты зависят от некоторого параметра. К этому направлению может быть отнесен динамический матричный метод решения материальных балансов.

Стохастическое программирование делится на статистическое и динамическое. В статистических задачах исследуемые параметры являются случайными величинами на определенном этапе. В динамических задачах имеют дело со случайными последовательностями. Большинство статистических задач сводится к задачам линейного программирования. Динамические задачи являются предметом Марковского программирования.

Нелинейное программирование относят к наименее изученному (применительно к экономическим явлениям и процессам) математическому направлению. Большая часть изученных численных методов нелинейного программирования посвящена решению задач квадратичного программирования на основе симплекс-метода.

Теория графов - направление математики, где на основе определенной символики представляется формальное (схематическое) описание взаимосвязанности и взаимообусловленности множества работ, ресурсов, затрат и т.п. Набольшее практическое применение получил так называемый сетевой график (сетевой метод). На основе этой формализации с помощью эвристических или математических методов осуществляется исследование выделенного множества на предмет установления оптимального времени производства работ, оптимального распределения запасов и т.п. Одним из методов формализованного исследования являются эвристические алгоритмы систем ПЕРТ и ДЕРЕВО, также линейное и нелинейное программирование на базе симплекс-метода.

Система программирования - обеспечивает трансляцию программы решения задачи, которая выражена на удобном для человека формализованном языке, на машинный язык, её отладку, редактирование и включение в пакет программ для обработки. В систему программирования входят описания языков программирования, комплекс трансляторов, библиотека стандартных подпрограмм, программы редактирования связей, наборы программ, осуществляющих преемственность (программную) ЭВМ различных типов.

Также система программирования обычно содержит в своём составе набор программ, которые обеспечивают взаимодействие пользователя с машиной и позволяющих системе программирования развиваться в зависимости от характера актуальных для потребителя задач.

Операционные системы - позволяют всем устройствам ЭВМ функционировать в требуемых режимах и выполнять необходимую последовательность заданий для реализации различных процедур управления. Операционные системы обычно являются неотъемлемой составной частью тех вычислительных средств, которые входят в состав АСУ.

Однако иногда при проектировании АСУ необходимо расширять операционные системы для обеспечения специальных системных требований (например, при подключении к системе специфичных для управляемого процесса регистраторов и систем отображения, при организации диалоговых режимов между терминалами и центральным вычислительным комплексом). В этой связи очень важной составной частью операционной системы АСУ является так называемый генератор систем.

Генератор систем - программа, которая не входит в состав активной части управляющих программ и не связана непосредственно с процессом вычислений, но с ее помощью можно автоматически генерировать комплекс управляющих программ для системы любой конфигурации. Такой метод особенно эффективен при использовании ЭВМ в широком диапазоне АСУ на различных уровнях и на различных объектах, когда состав ЭВМ и состав решаемых задач может быть существенно различным.

Общесистемный комплекс - охватывает набор программ, которые управляют работой вычислительной системы и периферийных устройств (регистраторов, средств отображения результатов обработки данных и т.д.). Этот комплекс содержит программы совместной работы нескольких ЭВМ, комплексируемых по различным уровням запоминающих устройств, программы обслуживания каналов связи, дистанционные решения задач в режиме разделения времени, разграничения доступа к информационным массивам и др.

К общесистемным комплексам относятся и информационно-поисковые системы, которые осуществляют целенаправленный поиск требуемых данных, их редактирование и выдачу потребителю в заданной форме (либо передачу этих данных в запоминающее устройство для использования очередными рабочими программами).

Пакеты типовых прикладных модулей (стандартных подпрограмм) могут быть использованы в различных комбинациях при решении той пли иной функциональной задачи. Типовыми, например, являются прикладные модули сортировки данных, статистической обработки информации, обработки сетевых графиков планирования и управления, моделирования реальных процессов и др. К математическому обеспечению АСУ относятся также программы функционального анализа системы, которые обеспечивают удобство эксплуатации и совершенствования системы.

3.2 Информационное обеспечение

Информационное обеспечение - совокупность форм документов, классификаторов, нормативной базы и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования информации, применяемой в ВС при ее функционировании. ИО регламентирует потоки и подготовку информации в АСУП, организацию выполнения информационных процессов в ИВЦ предприятий и организаций. При разработке ТЗ для информационного обеспечения системы приводят требования:

- к составу, структуре и способам организации данных в системе;

- к информационному обмену между компонентами системы;

- к информационной совместимости со смежными системами;

- по использованию общесоюзных и зарегистрированных республиканских, отраслевых классификаторов, унифицированных документов и классификаторов, действующих на данном предприятии;

- по применению систем управления базами данных;

- к структуре процесса сбора, обработки, передачи данных в системе и представлению данных;

- к защите данных от разрушений при авариях и сбоях в электропитании системы;

- к контролю, хранению, обновлению и восстановлению данных;

- к процедуре придания юридической силы документам, продуцируемым техническими средствами, АС (в соответствии с ГОСТ 6.10.4).

Опыт, практика создания и использования автоматизированных информационных систем (АИС) в различных сферах деятельности позволяет дать более широкое и универсальное определение, более полно отражающее все аспекты их сущности.

Под информационной системой в дальнейшем понимается организованная совокупность программно-технических и других вспомогательных средств, технологических процессов и функционально-определенных групп работников, обеспечивающих сбор, представление и накопление информационных ресурсов в определенной предметной области, поиск и выдачу сведений, необходимых для удовлетворения информационных потребностей установленного контингента пользователей - абонентов системы.

Исторически первыми видами информационных систем являются архивы и библиотеки. Им присущи все свойства информационной системы. Они обеспечивают в какой-либо предметной области сбор данных, их представление и хранение в определенной форме (книги, архивохранилища, каталоги и т. д.), в них определяется порядок использования информационных фондов (т. е. определены абоненты, режимы и способы выдачи информации - абонементы, читальные залы и т. п.).

Информационные системы, в которых представление, хранение и обработка информации осуществляются посредством вычислительной техники, называются автоматизированными, или сокращенно АИС (или по другому АСУ). АИС в настоящее время являются неотъемлемой составляющей современного инструментария информационного обеспечения различных видов деятельности и наиболее стремительно развивающейся отраслью индустрии информационных технологий.

Таким образом, информационные системы являются основным средством, инструментарием решения вопросов информационного обеспечения.

Технологическое и организационно-штатное воплощение информационного обеспечения в большинстве случаев осуществляется в трех формах:

- служба документационного обеспечения управления (СлДОУ);

- информационная служба;

- экспертно-аналитическая служба.

Одними из фундаментальных понятий, непосредственно связанных с АСУ, является система управления базами данных (СУБД) и файловая система.

В настоящее время развитие СУБД как специального вида программного обеспечения для создания и эксплуатации АС приводит к более широким санкциям СУБД, которая по ГОСТу определена как «совокупность программ и языковых средств, которые предназначены для управления данными в базе данных, ведения базы данных и обеспечения взаимодействия ее с прикладными программами».

С учетом этого в расширенном толковании СУБД определяют как комплекс программных средств, реализующих создание баз данных, их поддержание в актуальном состоянии, а также обеспечивающих различным категориям пользователей возможность получать из БД нужные сведения.

Совокупность конкретной базы данных, СУБД, прикладных компонентов АС (набор входных и выходных форм, типовых запросов для решения информационно-технологических задач в конкретной предметной области), а также комплекса технических средств, на которых они реализованы, образуют банк данных (БнД), или, иначе говоря, автоматизированный банк данных.

По характеру представления и логической организации хранимой информации разделяются на фактографические, документальные и геоинформационные.

Фактографические АС накапливают и сохраняют данные в виде множества экземпляров одного или нескольких типов структурных элементов (информационных объектов). Каждый из таких экземпляров структурных элементов или некоторая их совокупность отображают данные по какому-то факту, событию и т. д., отделенному (вычлененному) от всех остальных сведений и фактов (отсюда и название - «фактографические системы».). Структура каждого типа информационного объекта состоит из конечного набора реквизитов, которые отражают основные аспекты и характеристики сведений для объектов данной предметной области. К примеру, фактографическая АС, которая накапливает сведения пользователям, каждому конкретному пользователю в базе данных ставит в соответствие запись, состоящую из определенного набора реквизитов, таких как фамилия, имя, отчество, год рождения, место работы, образование и т. д.

Комплектование информационной базы в фактографических АС включает обычно обязательную структуризацию входной информации из документального источника. Структуризация при этом осуществляется через определение (выделение, вычленение) экземпляров информационных объектов определенного типа, информация о которых имеется в документе, и заполнение их реквизитов.

В документальных АС единичным элементом информации является нерасчлененный на более мелкие элементы документ и информация при вводе (входной документ обычно не структурируется, или структурируется в ограниченном виде. Для вводимого документа могут устанавливаться некоторые формализованные позиции - дата изготовления, исполнитель, тематика и т. д. Некоторые виды документальных АСУ обеспечивают установление логической взаимосвязи вводимых документов - соподчиненность по смысловому содержанию, взаимные отсылки по каким-либо критериям и т. п. Определение и установление такой взаимосвязи представляет собой сложную многокритериальную и многоаспектную аналитическую задачу, которая не может в полной мере быть формализована.

Разработка и проектирование автоматизированной системы управления начинаются с построения концептуальной модели ее использования.

Концептуальная модель использования системы определяет, в первую очередь, круг конкретных задач и функций, обеспечиваемых созданием и эксплуатацией информационной системы, а также систему сбора, накопления и выдачи информации.

Поэтому другим критерием классификации АС являются функции и решаемые задачи, основными из которых могут являться:

- справочные;

- поисковые;

- расчетные;

- технологические.

Файловая система - регламент, который определяет способ организации, хранения и именования данных на носителях информации

Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла или папки, максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

Файловая система связывает носитель информации с одной стороны и API для доступа к файлам - с другой.

Предположим, что имеется некоторый носитель информации определенной емкости, устройство для чтения-записи на этот носитель в режиме произвольного доступа и прикладные программы, используемые конкретным носителем для ввода-вывода информации во внешнюю память. В этом случае, каждая прикладная программа должна знать, где и в каком месте хранятся необходимые данные. Так как прикладных программ больше, чем носителей информации, то несколько прикладных программ могут использовать один накопитель. Что произойдет, если одной из прикладных программ потребуется дозаписать свои данные на диск? Может произойти наложение: ситуация в которой данные одной программы будут перезаписаны другой программой.

Важным шагом в развитии информационных систем был переход к использованию централизованных систем управления файлами. С точки зрения прикладной программы, файл - именованная область внешней памяти, в которую можно записывать данные, и из которой можно их считывать. Для того чтобы была возможность считать информацию из какой-либо области внешней памяти необходимо знать имя этого сектора (имя файла), размер самой области и его физическое расположение. Сама система управления файлами выполняет следующие функции:

- распределение внешней памяти;

- отображение имеет файлов в соответствующие адреса во внешней памяти; обеспечение доступа к данным.

Прикладные программы видят файл как линейную последовательность записей и могут выполнить над ним ряд операций:

- создать файл (определенного типа и размера);

- открыть ранее созданный файл;

- прочитать из файла определенную запись;

- изменить запись;

- добавить запись в конец файла.

Реляционная база данных - база данных, которая основана на реляционной модели данных. Для работы с реляционными БД применяют реляционные СУБД.

Объектно-ориентированная база данных (ООБД) - база данных, в которой данные представлены как модели объектов, включающих прикладные программы, которые управляются внешними событиями. Результатом совмещения возможностей (особенностей) баз данных и возможностей объектно-ориентированных языков программирования являются Объектно-ориентированные системы управления базами данных (ООСУБД). ООСУБД позволяет работать с объектами баз данных также, как с объектами в программировании в ООЯП. ООСУБД расширяет языки программирования, прозрачно вводит долговременные данные, управление параллелизмом, восстановление данных, ассоциированные запросы и другие возможности.

Технологии ИИ, особенно ЭС и искусственные нейронные сети (ИНС), могут сделать доступ и манипуляции в сложных БД проще. Одним из путей является усиление роли СУБД в обеспечении этого, совместно со способностью выведения заключений, что в итоге получило общее название интеллектуальная БД.

Распределённые базы данных (РБД) - комплекс логически взаимосвязанных баз данных, распределённых в компьютерной сети.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе был изучен термин «вычислительная система» и основные понятия, необходимые для более глубокого ознакомления. Был рассмотрен состав вычислительной системы, также изучены ее свойства. Мы смогли рассмотреть информационное и математическое обеспечение вычислительной системы, при этом узнав о многообразии баз данный и существенной роли математического обеспечения в информационной системе.

Поставленные цели и задачи для данной курсовой работы выполнены.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Алексеев А.П. Информатика 2001.- М.: Солон-Р, 2001. - 346с.: ил.

2. Макарова Н.В. Информатика. - М.: Финансы и статистика, 1997. - 768 с.: ил.

3. Острейковский В.А. Информатика: Учебник для вузов. - М.: "Высшая школа ", 1999. - 511с.: ил.

4. Экономическая информатика и вычислительная техника.Под ред. В.П. Косарева, А.Ю. Королева. - М.: Финансы и статистика, 1996. - 336 с.: ил.

5. Бройдо В. Ильина О. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации, изд. - Питер, 2011.

6. Емельянов С.В Информационные технологии и вычислительные системы. М., 2010.

7. Мамзелев И.А. Вычислительные системы в технике связи изд. - Радио и связь, 2007.

8. Паттерсон Д., Хеннесси. Дж. Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем. изд. - Питер. 2012.

9. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы, М., 2009.

10. Соломенчук В., Соломенчук П., Железо ПК 2012, изд, - БХВ-Петербург, 2012.

11. Таненбаум Э. Современные операционные системы, изд. - Питер, 2011. 12. Таненбаум Э., Уэзеролл Д., Компьютерные сети, изд. - Питер, 2012.

13. Таненбаум Э. Архитектура компьютера, изд. - Питер, 2011.

14. Чекмарев Ю.В. Вычислительные системы, сети и коммуникации, изд, - ДМК-Пресс, 2009