Понятие и составляющие информационной системы (ИС). Модели жизненного цикла ИС. Классы задач, решаемые ИС
Информационная система (в контексте управления) представляет собой коммуникационную систему по сбору, передаче, переработке информации для реализации функции управления
Информационная система (ИС), как правило, включает следующие компоненты:
- 1. функциональные компоненты;
- 2. компоненты системы обработки данных и знаний;
- 3. организационные компоненты.
Под функциональными компонентами понимается система функций управления - полный набор взаимосвязанных во времени и пространстве работ по управлению, необходимых для достижения целей управления.
Системы обработки данных и знаний предназначены для информационного обслуживания системы управления. Компонентами этой системы являются: информационное обеспечение, программное обеспечение, техническое обеспечение, правовое обеспечение, лингвистическое обеспечение.
Выделение организационной компоненты обусловлено особой значимостью человеческого фактора. Под организационными компонентами ИС понимается совокупность методов и средств, позволяющих усовершенствовать организационную структуру системы управления и управленческие функции.
Жизненный цикл ИС определяется как период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ИС и заканчивается в момент ее изъятия из эксплуатации.
Под моделью ЖЦ понимается структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач, выполняемых на протяжении ЖЦ. Модель ЖЦ зависит от специфики ИС и специфики условий, в которых последняя создается и функционирует.
К настоящему времени наибольшее распространение получили следующие основные модели ЖЦ: задачная модель, каскадная модель, спиральная модель.
При разработке системы "снизу-вверх" от отдельных задач ко всей системе (задачная модель) единый поход к разработке неизбежно теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов. Как правило, по мере увеличения количества задач трудности нарастают, приходится постоянно изменять уже существующие программы и структуры данных. Скорость развития системы замедляется, что тормозит и развитие самой организации. Однако в отдельных случаях такая технология может оказаться целесообразной:
- - Крайняя срочность (надо чтобы хоть как-то задачи решались; потом придется все сделать заново);
- - Эксперимент и адаптация заказчика (не ясны алгоритмы, решения нащупываются методом проб и ошибок).
Общий вывод: достаточно большую эффективную ИС таким способом создать невозможно.
Рассмотрим каскадную и спиральную модели:
Принято выделять следующие этапы ЖЦ ИС: анализ, проектирование, реализация, внедрение, сопровождение.
Определение информационной системы (ИС). Задачи и функции ИС
ИС - взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для сбора, хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, служат технической базой и инструментом для информационных систем.
Другими словами под ИС понимается организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы.
Задачи и функции ИС
При организационном обособлении ИС решают две группы задач :
1. группа задач информационного обеспечения :
· отбор необходимых сообщений и их обработка,
· хранение,
· поиск и выдача информации субъекту основной деятельности. (С заранее заданной полнотой, точностью и оперативностью в наиболее приемлемой для систем обработки данных форме).
2. группа задач, связанных с обработкой полученной информации в соответствии с теми или иными алгоритмами или программами с целью подготовки решения задач, стоящих перед субъектом основной деятельности (так называемых “пользовательских ” задач).
Для решения таких задач ИС должна обладать необходимой информацией о предметной области (ПО ) субъекта основной деятельности, стоящих перед ним проблемах, должна уметь использовать существующие модели решения задач средствами обработки данных или самостоятельно строить такие модели, а также обладать определенным искусственным или естественным интеллектом.
Предварительное определение. Предметная область – это множество объектов и отношений между ними, ограниченное потребностями конкретного субъекта основной деятельности.
Более подробно понятие «Предметная область» рассматривается в п.5 данной лекции.
Для решения поставленных задач ИС должна выполнять следующие основные функции :
· отбор сообщений из внутренней и внешней среды , необходимых для реализации основной деятельности;
· ввод информации в ИС ;
· хранение информации в памяти, ее актуализация и поддержание целостности ;
· обработка, поиск и выдача информации в соответствии с заданными субъектом основной деятельности требованиями. (Обработка может включать и подготовку вариантов решения пользовательских прикладных задача по соответствующим алгоритмам (программам)).
Состав и структура ИС, основные элементы, порядок функционирования
Структура ИС - это взаимосвязанная совокупность ее частей, называемых обеспечивающими подсистемами.
Подсистема - это часть системы, выделенная по какому-либо признаку.
Основные обеспечивающие подсистемы
· информационное обеспечение,
· техническое обеспечение,
· математическое обеспечение,
· программное обеспечение,
· организационное обеспечение,
· правовое обеспечение.
Основные элементы, порядок функционирования ИС.
Основными процессами преобразования информации являются следующие процессы:
сбор информации;
комплектование информации;
поиск и выдача сведений для абонентов системы;
поддержание целостности, актуальности и сохранности информации .
Этипроцессы, обеспечивающие работу ИС любого назначения, условно можно представить в виде схемы, состоящей из блоков:
· ввод информации из внешних или внутренних источников;
· обработка входной информации и представление ее в удобном виде;
· вывод информации для представления потребителям или передачи в другую систему;
· обратная связь - это информация, переработанная людьми данной организации для коррекции входной информации.
Поэтому для реализации функций ИС, указанных выше выделяют три самостоятельные функциональные подсистемы:
1. Организационно-технологическая подсистема сбора информации обеспечивает отбор и накопление данных в информационную систему и включает совокупность источников информации, организационно-технологические цепочки отбора информации для накопления в системе. Без правильно организованной, оперативно и эффективно действующей организационно-технологической подсистемы сбора информации невозможна эффективная организация функционирования всей ИС в целом.
ИС может обрабатывать (перерабатывать) только ту информацию, которая в нее введена. При этом качество работы ИС определяется не только ее способностью находить и перерабатывать нужную информацию в собственном массиве и выдавать ее пользователю, но и способностью отбирать релевантную информацию из внешней среды.
Такой отбор и осуществляет данная подсистема, которая накапливает данные об информационных потребностях пользователей ИС (внутренних и внешних), анализирует и упорядочивает эти данные, образуя информационный профиль ИС . Алгоритм отбора информации осуществляет преобразование входных потоков в информационный массив ИС .
2. Подсистема представления и обработки информации составляет ядро ИС и является отражением представления разработчиками и абонентами системы структуры и картины предметной области, сведения о которой должна отражать ИС.
Подсистема представления и обработки информации является одним из наиболее сложных компонентов при разработке ИС .
Эта подсистемаосуществляет преобразование входной информации и запросов, организацию их хранения и переработки с целью удовлетворения информационной потребности абонента ИС .
Реализация функций данной подсистемы предполагает наличие:
· аппарата описания информации , а именно информационно - поискового языка, систем кодирования и языка описания данных;
· организации и ведения информации (логическая и физическая организация, процедуры ведения и защиты информации и т.д.);
· аппарата обработки и переработки информации (алгоритмы, модели и т.д.).
Все три указанные составляющие определяются двумя параметрами ИС: характером обработки информации и функциями ИС .
3. Нормативно-функциональная подсистема подготовки и выдачи информации определяет пользователей, или иначе абонентов , системы.
Даннаяподсистема непосредственно реализует удовлетворение информационных потребностей как внутренних, так и внешних пользователей ИС . Для выполнения этой задачи подсистема проводит изучение и анализ информационных потребностей, определяет формы и методы их удовлетворения, оптимальный состав и структуру выходных информационных продуктов, организует сам процесс информационного обеспечения и сопровождения.
Для выполнения этих функций требуется:
· аппарат описания и анализа информационных потребностей и их выражения на языке ИС ;
· аппарат непосредственно информационного обеспечения (процедуры поиска и выдачи информации, языки манипулирования данными и т.д.).
При одинаковости выполнения функций этой подсистемойв ИС разных типов они существенно отличаются между собой. Особенно это заметно при сравнении документальных и фактографических ИС , которые будут подробно рассматриваться позже.
(внутренним носителем знаний о предметной области) является база данных (БД ). Понятие базы данных является центральным в сфере технологий автоматизированных информационных систем.
Определение 1 База данных - совокупность данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования данными, независимая от прикладных программ.
Определение 2. (ГОСТ ): Система управления базами данных (СУБД) - совокупность программ и языковых средств, предназначенных для управления данными в базе данных, ведения базы данных и обеспечения взаимодействия ее с прикладными программами.
Информационным ядром подсистемы представления и обработки информации ИС высшего уровня является банк данных (БНД ), или автоматизированный банк данных (АБД ) – совокупность следующих компонентов:
· БД ,
· СУБД ,
· прикладные компоненты ИС (набор входных и выходных форм, типовых запросов для решения информационно-технологических задач в конкретной предметной области),
· комплекс технических средств , на которых они реализованы.
Классификация ИС
1. По назначению :
· справочные ИС ,
· системы информационного обеспечения ,
· справочно-информационные системы , имеющие самостоятельное целевое назначение.
2. По количеству пользователей и территориальному признаку
· однопользовательские (например, ИС , использующая в качестве ПО приложение Excel ),
· многопользовательские низкого уровня (например, ИС построенная наприложении Access ),
· многопользовательские высокого уровня - ИС уровня предприятия ( распределённые, очень большие, сверхбольшие) .
3. По оперативности обработки информации
· система реального времени,
· система оперативной обработки трансакций,
· система пакетной обработки .
4. По функциональному признаку и уровням управления
· производственные системы;
· системы маркетинга;
· финансовые и учетные системы;
· системы кадров (человеческих ресурсов);
5. По степени автоматизации
· ручные,
· автоматические,
· автоматизированные .
6. По характеру использования информации
· информационно-поисковые системы,
· информационно-решающие системы :
o управляющие ИС ,
o советующие ИС .
7. По сфере применения
· ИС организационного управления ,
· ИС управления технологическими процессами (ТП ),
· ИС автоматизированного проектирования (САПР ),
· Интегрированные (корпоративные) ИС ,
· Вычислительные ИС.
8. По составу перерабатываемой информации, предъявляющие жесткие требования к аппарату ее описания, организации и поиска
· документальные ИС (слабо структурируемая информация);
· фактографические ИС (жестко структурируемая информация);
· документально-фактографические ИС .
· геоинформационные системы.
9. По масштабу
· всемирные,
· международные,
· республиканские,
· региональные,
· отраслевые,
· объединений,
· предприятий и подразделений.
Подсистемы
Одним из основных свойств ИС является делимость на подсистемы, которая имеет достоинства с точки зрения ее разработки и эксплуатации :
· упрощение разработки и модернизации ИС в результате специализации групп проектировщиков по подсистемам;
· упрощение внедрения и поставки готовых подсистем в соответствии с очередностью выполнения работ;
· упрощение эксплуатации ИС вследствие специализации работников предметной области.
Обычно выделяют функциональные и обеспечивающие подсистемы. Однако в качестве третьей подсистемы можно выделить и организационную подсистему. в ее задачи входят:
· определение порядка разработки и внедрения ЭИС, ее организационной структуры, состава работников;
· регламентация процесса создания и эксплуатации ЭИС и пр.
Структура экономической информационной системы, с точки зрения деления ее на подсистемы, представлена на рис. 15.
Рис. 15. Деление ЭИС на подсистемы
Функциональные подсистемы
Функциональные подсистемы ИС (ФП ИС) – комплекс экономических задач с высокой степенью информационных обменов (связей) между задачами (некоторый процесс обработки информации с четко определенным множеством входной и выходной информации. Например, начисление сдельной заработной платы, учет прихода материалов, оформление заказа на закупку и т. д.
ФП ИС информационно обслуживают определенные виды деятельности экономической системы (предприятия), характерные для его структурных подразделений и (или) функций управления. Интеграция функциональных подсистем в единую систему достигается за счет создания и функционирования обеспечивающих подсистем, таких как:
· информационная;
· техническая;
· программная;
· математическая;
· лингвистическая.
Состав ФП во многом определяется особенностями экономической системы, ее отраслевой принадлежностью, формой собственности, размером, характером деятельности предприятия.
Функциональные подсистемы ИС могут строиться по различным принципам:
· предметному;
· функциональному;
· проблемному;
· смешанному (предметно-функциональному).
Предметный принцип использования ИС в хозяйственных процессах промышленного предприятия определяет подсистемы управления производственными и финансовыми ресурсами: материально-техническим снабжением; производством готовой продукции; персоналом; сбытом готовой продукции; финансами. При этом в подсистемах рассматривается решение задач на всех уровнях управления с обеспечением интеграции информационных потоков по вертикали.
Для реализации функций управления выделяют функциональные подсистемы, которые реализуются на различных уровнях управления и объединены в следующие контуры управления (маркетинг, производство, логистика, финансы):
· прогнозирование;
· нормирование;
· планирование (технико-экономическое и оперативное);
· анализ;
· регулирование.
В качестве примера применения функционального подхода рассмотрим многопользовательский сетевой комплекс полной автоматизации корпорации «Галактика» (АО «Новый атлант»), предназначенный для автоматизации всего спектра финансово-хозяйственной деятельности средних и крупных предприятий. Комплекс «Галактика» может иметь различные конфигурации. Одной из наиболее важных конфигураций можно считать «Управление производственным предприятием». Данная конфигурация является комплексным решением, охватывающим основные контуры управления и учета на производственном предприятии, что позволяет организовать единую информационную систему для управления различными аспектами деятельности предприятия. Ниже приведен перечень контуров, составляющих данную ИС:
● Управление производством; ● Управление финансами; ● Управление складом (запасами); ● Управление продажами; ● Управление закупками; ● Управление отношениями с клиентами; ● Управление персоналом, включая расчет заработной платы.
Более подробно комплекс «Галактика» будет изучен в следующих частях пособия.
Проблемный принцип формирования подсистем отражает необходимость гибкого и оперативного принятия управленческих решений по отдельным проблемам в рамках СППР, например, решение задач бизнес-планирования, управления проектами. Такие подсистемы могут реализовываться в виде ЛИС, импортирующих данные из КИС (например, система бизнес-планирования на основе Project-Expert), или в виде специальных подсистем в рамках КИС (например, информационной системы руководителя).
На практике чаще всего применяется смешанный (предметно-функциональный) подход , согласно которому построение функциональной структуры ИС – это разделение ее на подсистемы по характеру хозяйственной деятельности, которое должно соответствовать структуре объекта и системе управления, а также выполняемым функциям управления (рис. 16).
 |
Рис. 16. Структура функциональных подсистем ИС, выделенных по функционально-предметному принципу
Используя этот подход, можно выделить следующий типовой набор функциональных подсистем в общей структуре ИС предприятия.
По функциональному принципу:
· стратегическое развитие;
· технико-экономическое планирование;
· бухгалтерский учет и анализ хозяйственной деятельности.
По предметному принципу (подсистемы управления ресурсами):
· техническая подготовка производства;
· основное и вспомогательное производство;
· качество продукции;
· логистика;
· маркетинг;
Подсистемы, построенные по функциональному принципу, охватывают все виды хозяйственной деятельности предприятия (производство, снабжение, сбыт, персонал, финансы). Подсистемы, построенные по предметному принципу, относятся в основном к оперативному уровню управления ресурсами.
Обеспечивающие подсистемы
Обеспечивающие подсистемы являются общими для всей ИС независимо от конкретных функциональных подсистем, в которых применяются те или иные виды обеспечения. В работе обеспечивающие и организационные подсистемы объединены в одну обеспечивающую подсистему. Обоснованием такого решения можно считать, что их составляющие обеспечивают реализацию целей и функций системы.
Состав обеспечивающих подсистем не зависит от выбранной предметной области и имеет (рис. 17):
● функциональную структуру;
● информационное обеспечение;
● математическое (алгоритмическое и программное) обеспечение;
● техническое обеспечение;
● организационное обеспечение;
● кадровое обеспечение,
а на стадии разработки ИС дополнительные обеспечения:
· правовое;
· лингвистическое;
· технологическое;
· методологическое;
· интерфейсы с внешними ИС.
Рис. 18. Функциональная структура ИС: 1–6 – функции
Под функцией ИС понимается круг действия ИС, направленных на достижение частной цели управления.
Состав функций, реализуемых в ИС, регламентируется государственным стандартом и подразделяется на информационные и управляющие функции.
Информационные функции:
· централизованный контроль:
o 1 – измерение значений параметров;
o 2 – измерение их отклонений от заданных значений;
· вычислительные и логические операции:
o 3 – тестирование работоспособности ИС;
o 4 – подготовка и обмен информацией с другими системами;
· управляющие функции должны осуществлять:
o 5 – поиск и расчет рациональных режимов управления;
o 6 – реализацию заданных режимов управления.
Информационное обеспечение – это совокупность средств и методов построения информационной базы (рис. 19). Оно определяет способы и формы отображения состояния объекта управления в виде данных внутри ИС, документов, графиков и сигналов вне ИС. Информационное обеспечение подразделяют на внешнее и внутреннее.
Рис. 20. Математическое обеспечение ИС
Алгоритмическоеобеспечение представляет собой совокупность математических методов, моделей и алгоритмов, используемых в системе для решения задач и обработки информации.
Программноеобеспечение состоит:
· из общего ПО (ОС, трансляторы, тесты и диагностика и др., т. е. все то, что обеспечивает работу аппаратных устройств);
· специального ПО (прикладное ПО, обеспечивающее автоматизацию процессов управления в заданной предметной области).
Техническоеобеспечение (рис. 21) состоит из устройств:
· измерения;
· преобразования;
· передачи;
· хранения;
· обработки;
· отображения;
· регистрации;
· ввода/вывода информации;
· исполнительных устройств.
 |
Рис. 21. Техническое обеспечение ИС
Кадровоеобеспечение
– это совокупность методов и средств по организации и проведению обучения персонала приемам работы с ИС.
Его целью является поддержание работоспособности ИС и возможности дальнейшего ее развития. Кадровое обеспечение включает в себя методики обучения, программы курсов и практических занятий, технические средства обучения и правила работы с ними и т. д.
Организационное обеспечение – это совокупность средств и методов организации производства и управления ими в условиях внедрения ИС.
Целью организационного обеспечения является: выбор и постановка задач управления, анализ системы управления и путей ее совершенствования, разработка решений по организации взаимодействия ИС и персонала, внедрение задач управления. Организационное обеспечение включает в себя методики проведения работ, требования к оформлению документов, должностные инструкции и т. д.
Это обеспечение является одной из важнейших подсистем ИС, от которой зависит успешная реализация целей и функций системы. В его состав входит четыре группы компонентов (рис. 22).
 |
Рис. 22. Организационное обеспечение ИС
Важнейшие методические материалы первой группы , регламентирующие процесс создания и функционирования системы:
· общеотраслевые руководящие методические материалы по созданию ИС;
· типовые проектные решения;
· методические материалы по организации и проведению предпроектного обследования на предприятиях;
· методические материалы по вопросам создания и внедрения проектной документации.
Совокупность средств, необходимых для эффективного проектирования и функционирования ИС второйгруппы :
· комплексы задач управления, включая типовые пакеты прикладных программ;
· типовые структуры управления предприятием;
· унифицированные системы документов;
· общесистемные и отраслевые классификаторы и т. п.
Техническая документация третьейгруппы , получаемая в процессе обследования, проектирования и внедрения системы:
· технико-экономическое обоснование;
· техническое задание;
· технический и рабочий проекты и документы, оформляющие поэтапную сдачу системы в эксплуатацию).
Организационно-штатное расписание четвертойгруппы определяет в частности состав специалистов по функциональным подсистемам управления.
Правовое обеспечение предназначено для регламентации процесса создания и эксплуатации ИС, которая включает в себя совокупность юридических документов с констатацией регламентных отношений по формированию, хранению, обработке промежуточной и результирующей информации системы.
Лингвистическое обеспечение (ЛО) представляет собой совокупность научно-технических терминов и других языковых средств, используемых в информационных системах, а также правил формализации естественного языка, включающих в себя методы сжатия и раскрытия текстовой информации для повышения эффективности автоматизированной обработки информации.
Средства, входящие в подсистему ЛО (рис. 23), делятся на две группы:
· традиционные языки (естественные, математические, алгоритмические, языки моделирования);
· предназначенные для диалога с ЭВМ (информационно-поисковые, языки СУБД, операционных сред, входные языки пакетов прикладных программ).
 |
Рис. 23. Состав лингвистического обеспечения ИС
Технологическое обеспечение (Electronic Data Processing – EDP) ИС соответствует разделению ИС на подсистемы по технологическим этапам обработки различных видов информации:
· первичной информации. этапы технологического процесса:
o передачи;
o накопления;
o хранения;
o обработки первичной информации;
o получения и выдачи результатной информации;
· организационно-распорядительной документации. этапы:
o получения входящей документации;
o передачи на исполнение;
o формирования и хранения дел;
o составления и размножения внутренних документов и отчетов;
· технологической документации и чертежей. Этапы:
o ввода в систему и актуализации шаблонов изделий;
o ввода исходных данных и формирования проектной документации для новых видов изделий;
o выдачи на плоттер чертежей;
o актуализации банка государственных и отраслевых стандартов, технических условий, нормативных данных;
o подготовки и выдачи технологической документации по новым видам изделий;
· баз данных и знаний. этапы:
o формирования баз данных и знаний;
o ввода и обработки запросов на поиск решения;
o выдачи варианта решения и объяснения к нему;
· научно-технической информации, ГОСТов и технических условий, правовых документов и дел. Этапы:
o формирования поисковых образов документов;
o формирования информационного фонда;
o ведения тезауруса справочника ключевых слов и их кодов;
o кодирования запроса на поиск;
o выполнения поиска и выдачи документа или адреса хранения документа.
Технологическое обеспечение развитых ИС включает в себя подсистемы:
· OLTP – оперативной обработки данных транзакционного типа, которая обеспечивает высокую скорость преобразования большого числа транзакций, ориентированных на фиксированные алгоритмы поиска и обработки информации БД;
· OLAP – оперативный анализ данных для поддержки принятия управленческого решения.
Технологии OLAP обеспечивают:
– анализ и моделирование данных в оперативном режиме;
– работу с предметно-ориентированными хранилищами данных;
– реализацию запросов произвольного вида;
– формирование системы знаний о предметной области и др.
За счет программного интерфейса Application Program Interface, API и доступа интерфейсы с внешними информационными системами (Interfaces) обеспечивают обмен данными, расширение функциональности приложений следующим объектам:
· объектам Microsoft Jet (БД, электронные таблицы, запросы, наборы записей и др.) в программах на языках Microsoft Access Basic, Microsoft Visual Basic – DAO (Data Access Object);
· реляционным БД под управлением WOSA (Microsoft Windows Open Standards Architecture) – ODBC (Open Database Connectivity);
· компонентной модели объектов – COM (Component Object Model), поддерживающей стандартный интерфейс доступа к объектам и методам обработки объектов независимо от их природы, местонахождения, структуры, языков программирования;
· локальным и удаленным объектам других приложений на основе технологии манипулирования Automation (OLE Automation), обеспечивающей взаимодействие сервера и клиента;
· объектам ActiveX (элементам управления OLE и OCX) для их включения в веб-приложения при сохранении сложного форматирования и анимации и др.
Информационная система поддерживает работу следующих категорий пользователей (User):
· конечные пользователи (End Users, Internal Users) – управленческий персонал, специалисты, технический персонал, которые по роду своей деятельности используют информационные технологии управления;
· администрация ИС , в том числе:
o конструктор или системный аналитик (Analyst) – обеспечивает управление эффективностью ИС, определяет перспективы развития ИС;
o администратор приложений (Application Administrator) – отвечает за формализацию информационных потребностей бизнес-приложений, управление эффективностью и развитием бизнес-приложений;
o администратор данных (Data Base Administrator) – осуществляет эксплуатацию и поддержание качественных характеристик ИБ (БД);
o администратор компьютерной сети (Network Administrator) – обеспечивает надежную работу сети, управляет санкционированным доступом пользователей, устанавливает защиту сетевых ресурсов;
· системные и прикладные программисты (System Programmers, Application Programmers) – осуществляют создание, сопровождение и модернизацию программного обеспечения ИС;
· технический персонал (Technicians) – обеспечивает обслуживание технических средств обработки данных;
· внешние пользователи (External Users) – потребители выходной информации ИС, контрагенты.
89. Организация поиска информации.
Термин информационная система (ИС) используется как в широком, так и в узком смысле.
В широком смысле информационная система есть совокупность технического, программного и организационного обеспечения, а также персонала, предназначенная для того, чтобы своевременно обеспечивать надлежащих людей надлежащей информацией.
В узком смысле информационной системой называют только подмножество компонентов ИС в широком смысле, включающее базы данных, СУБД и специализированные прикладные программы. ИС в узком смысле рассматривают как программно-аппаратную систему, предназначенную для автоматизации целенаправленной деятельности конечных пользователей, обеспечивающую, в соответствии с заложенной в нее логикой обработки, возможность получения, модификации и хранения информации.
2. Каковы основные элементы ИС?
Информационная система является средой, составляющими элементами которой являются компьютеры, компьютерные сети, программные продукты, базы данных, люди, различного рода технические и программные средства связи и т.д.
Современное понимание информационной системы предполагает использование в качестве основного технического средства переработки информации персонального компьютера. В крупных организациях наряду с персональным компьютером в состав технической базы информационной системы может входить мэйнфрейм или суперЭВМ. Кроме того, техническое воплощение информационной системы само по себе ничего не будет значить, если не учтена роль человека, для которого предназначена производимая информация и без которого невозможно ее получение и представление.
Под организацией будем понимать сообщество людей, объединенных общими целями и использующих общие материальные и финансовые средства для производства материальных и информационных продуктов и услуг. В тексте на равноправных началах будут употребляться два слова: “организация” и “ОЭ”.
Необходимо понимать разницу между компьютерами и информационными системами. Компьютеры, оснащенные специализированными программными средствами, являются технической базой и инструментом для информационных систем.
Информационная система немыслима без персонала, взаимодействующего с компьютерами и телекоммуникациями.
3. Какова главная цель ИС?
Основная цель информационной системы - организация хранения и передачи информации . Информационная система представляет собой человеко-компьютерную систему обработки информации.
Реализация функций информационной системы невозможна без знания ориентированной на нее информационной технологии. Информационная технология может существовать и вне информационной системы.
4. Какие основные этапы прошли в своём развитии ИС?
6. Как изменялись цели использования ИС на различных этапах их развития?
7. Как изменялись виды ИС на различных этапах их развития?
| Период времени | Концепции использования информации | Вид информационных систем | Цель использования |
| 1950-1960 гг. | Бумажный поток расчетных документов | Информационные системы обработки Расчетных документов на электромеханических бухгалтерских машинах | Повышение скорости обработки документов Упрощение процедуры обработки счетов и расчета зарплаты |
| 1960-1970 гг. | Основная помощь в подготовке отчетов | Управленческие информационные системы для производственной информации | Ускорение процесса подготовки отчетности |
| 1970-1980 гг. | Управленческий контроль реализации (продаж) | Системы поддержки принятия решений Системы для высшего звена управления | Выработка наиболее рационального решения |
| 1980-2000 гг. | Информация – стратегический ресурс, обеспечивающий конкурентное преимущество | Стратегические информационные системы Автоматизированные офисы | Выживание и процветание ОЭ |
5. Как менялась концепция использования информации на различных этапах развития ИС?
Первые информационные системы появились в 50-х гг. В эти годы они были предназначены для обработки счетов и расчета зарплаты, а реализовывались на электромеханических бухгалтерских счетных машинах. Это приводило к некоторому сокращению затрат и времени на подготовку бумажных документов.
60-е гг. знаменуются изменением отношения к информационным системам. Информация, полученная из них, стала применяться для периодической отчетности по многим параметрам. Для этого организациям требовалось компьютерное оборудование широкого назначения, способное обслуживать множество функций, а не только обрабатывать счета и считать зарплату, как было ранее.
В 70-х – начале 80-х гг. информационные системы начинают широко использоваться в качестве средства управленческого контроля, поддерживающего и ускоряющего процесс принятия решений.
К концу 80-х гг. концепция использования информационных систем вновь изменяется. Они становятся стратегическим источником информации и используются на всех уровнях организации любого профиля. Информационные системы этого периода, предоставляя вовремя нужную информацию, помогают организации достичь успеха в своей деятельности, создавать новые товары и услуги, находить новые рынки сбыта, обеспечивать себе достойных партнеров, организовывать выпуск продукции по низкой цене и многое другое.
1.2.1 Понятие и свойства системы
1.2.2 Понятие и виды информационных систем
1.2.3. Структура и состав информационной системы
1.2.4. Компоненты системы обработки данных
1.2.5. Организационные компоненты информационной системы
1.2.6. Тенденции развития информационных систем
Литература: 4, с. 12–25; 5, с. 16–32; 7, c. 9–32.
1.2.1 Понятие и свойства системы. Системой называется любой объект, который, с одной стороны, рассматривается как единое целое, а с другой - как множество связанных между собой или взаимодействующих составных частей.
термин «система» употребляется в основном в двух смыслах:
Система, как некоторое свойство, состоящее в рациональном сочетании в упорядоченности всех элементов определенного объема по времени и пространстве так, что каждый из них содействует успеху деятельности всего объекта. С такой трактовкой связано понимание координации и синхронизации действий персонала управления, объединенных с целью достижения поставленных целей;
Система как объект, обладающий достаточно сложной, определенным образом упорядоченной внутренней структурой (например, производственный процесс).
Понятие системы охватывает комплекс взаимосвязанных элементов, действующих как единое целое. В систему входят следующие компоненты :
Структура системы – множество элементов системы и взаимосвязей между ними. Пример: организационная и производственная структура предприятия. Математической моделью структуры является граф.
Функции каждого элемента системы . Пример: управленческие функции – принятие решений определенным структурным подразделением предприятия.
Вход и выход каждого элемента системы в целом . Пример: материальные или информационные потоки, поступающие в систему или выводимые ею. Каждый входной поток характеризуется набором параметров {x(i)}; значения этих параметров по всем входным потокам образуют вектор-функцию X. В простейшем случае Х зависит только от времени t, а в практически важных случаях значение Х в момент времени t+1 зависит от X(t) и t. Функция выхода системы Y определяется аналогично.
Закон поведения системы – функция, связывающая изменения входа и выхода системы Y = F(X).
Цели и ограничения системы и ее отдельных элементов . Пример: достижение максимальной прибыли, финансовые ограничения.
Качество функционирования системы описывается рядом переменных u1, u2,..., uN. Часть этих переменных (обычно всего одна переменная) должна поддерживаться в экстремальном значении, например, mах ul. Функция ul = f(X,Y,t,...) называется целевой функцией, или целью. Зачастую f не имеет аналитического и вообще явного выражения. На остальные переменные могут быть наложены (в общем случае двусторонние) ограничения
аК <= gK(uK) <= bК, где2 <= К <=N.
Среди известных свойств систем целесообразно рассмотреть следующие: относительность, делимость и целостность.
Свойство относительности устанавливает, что состав элементов, взаимосвязей, входов, выходов, целей и ограничений зависит от целей исследователя.
Делимость означает, что систему можно представить состоящей из относительно самостоятельных частей - подсистем, каждая из которых может рассматриваться как система.
Свойство целостности указывает на согласованность цели функционирования всей системы с целями функционирования ее подсистем и элементов.
Система, как правило, имеет больше свойств, чем составляющие ее элементы (Аристотель).
1.2.2 Понятие и виды информационных систем. В связи с применением новой информационной технологии, основанной на использовании средств связи, компьютеров, широко используется понятие «информационная система » (ИС).
Информационная система представляет собой коммуникационную систему по сбору, передаче, переработке информации об объекте, снабжающую работников различного ранга информацией для реализации функций управления.
Информационная система создается для конкретного объекта. Эффективная информационная система принимает во внимание различия между уровнями управления, сферами действия, а также внешними обстоятельствами и дает каждому уровню управления только ту информацию, которая ему необходима для эффективной реализации функций управления.
Внедрение информационных систем производится с целью повышения эффективности производственно-хозяйственной деятельности фирмы за счет не только обработки и хранения рутинной информации, автоматизации конторских работ, но и за счет принципиально новых методов управления, основанных на моделировании действий специалистов фирмы при принятии решений (методы искусственного интеллекта, экспертные системы и т.п.), использовании современных средств телекоммуникаций (электронная почта, телеконференции), глобальных и локальных вычислительных сетей и т. д.
В зависимости от степени (уровня) автоматизации выделяют ручные, автоматизированные и автоматические информационные системы.
Ручные ИС характеризуются тем, что все операции по переработке информации выполняются человеком.
Автоматизированные ИС – часть функций (подсистем) управления или обработки данных осуществляется автоматически, а часть – человеком.
Автоматические ИС – все функции управления и обработки данных осуществляются техническими средствами без участия человека (например, автоматическое управление технологическими процессами).
По сфере применения можно выделить следующие классы информационных систем:
Научные исследования;
Автоматизированное проектирование;
Организационное управление;
Управление технологическими процессами.
Научные ИС предназначены для автоматизации деятельности научных работников, анализа статистической информации, управления экспериментом.
ИС автоматизированного проектирования предназначены для автоматизации труда инженеров-проектировщиков и разработчиков новой техники (технологии). Такие ИС помогают осуществлять:
Разработку новых изделий и технологий их производства;
Различные инженерные расчеты (определение технических параметров изделий, расходных норм - трудовых, материальных и т.п.);
Создание графической документации (чертежей, схем, планировок);
Моделирование проектируемых объектов;
Создание управляющих программ для станков с числовым программным управлением.
ИС организационного управления предназначены для автоматизации функций административного (управленческого) персонала. К этому классу относятся ИС управления как промышленными (предприятия), так и непромышленными объектами (банки, биржи, страховые компании, гостиницы и т.д.) и отдельными офисами (офисные системы).
ИС управления технологическими процессами предназначена для автоматизации различных технологических процессов (гибкие производственные процессы, металлургия, энергетика и т. п.).
1.2.3 Структура и состав информационной системы. Практически все рассмотренные разновидности информационных систем независимо от сферы их применения включают один и тот же набор компонентов (рис.1.2):
Функциональные компоненты;
Компоненты системы обработки данных;
Организационные компоненты.
При этом под функцией управления понимается специальная постоянная обязанность одного или нескольких лиц, выполнение которой приводит к достижению определенного делового результата.
Под функциональными компонентами понимается система функций управления - полный набор (комплекс) взаимоувязанных во времени и пространстве работ по управлению, необходимых для достижения поставленных перед предприятием целей.
Весь процесс управления фирмой сводится либо к линейному (например, административному) руководству предприятием или его структурным подразделением, либо к функциональному руководству (например, материально-техническое обеспечение, бухгалтерский учет и т.п.) Поэтому декомпозиция информационной системы по функциональному признаку (рис.1.2) включает в себя выделение ее отдельных частей, называемых функциональными подсистемами (ПС) (функциональными модулями, бизнес-приложениями), реализующих систему функций управления. Функциональный признак определяет назначение подсистемы, то есть то, для какой области деятельности она предназначена и какие основные цели, задачи и функции она выполняет. Функциональные подсистемы в существенной степени зависят от предметной области (сферы применения) информационных систем.
На рисунке 1.3 приведена функциональная декомпозиция информационной системы промышленного предприятия. В зависимости от сложности объекта количество функциональных подсистем колеблется от 10 до 50 наименований. Как следует из приведенных рисунков, несмотря на различные сферы применения ИС, ряд функциональных подсистем имеют одно и то же наименование (например, бухгалтерский учет и отчетность), однако их внутреннее содержание для различных объектов значительно отличается друг от друга. Специфические особенности каждой функциональной подсистемы содержатся в так называемых «функциональных задачах» подсистемы (рис.1.2). Обычно управленческий персонал или связывает это понятие с достижением определенных целей функции управления, или определяет его как работу, которая должна быть выполнена определенным способом в определенный период. Однако с появлением новых информационных технологий понятие «задача » рассматривается шире: как законченный комплекс обработки информации, обеспечивающий либо выдачу прямых управляющих воздействий на ход производственного процесса, либо выдачу необходимой информации для принятия решений управленческим персоналом . Таким образом, задача должна рассматриваться как элемент системы управления, а не как элемент системы обработки данных. Выбор состава функциональных задач функциональных подсистем управления осуществляется обычно с учетом основных фаз управления: планирования; учета, контроля и анализа; регулирования (исполнения).
Планирование – это управленческая функция, обеспечивающая формирование планов, в соответствии с которыми будет организовано функционирование объекта управления. Обычно выделяют перспективное (5–10 лет), годовое (1 год) и оперативное (сутки, неделя, декада, месяц) планирование.
Рисунок 1.3 – Укрупненная функциональная декомпозиция
информационной системы промышленного предприятия
Учет, контроль и анализ – это функции, обеспечивающие получение данных о состоянии управляемой системы за определенный промежуток времени; определение факта и причины отклонений фактического состояния объекта управления от планируемого состояния, а также нахождение величин этого отклонения. Учет ведется по показателям плана в выбранном диапазоне (горизонте) планирования (оперативный, среднесрочный и т. д.).
Регулирование (исполнение) – это функция, обеспечивающая сравнение планируемых и фактических показателей функционирования объекта управления и реализацию необходимых управляющих воздействий при наличии отклонений от запланированных в заданном диапазоне (отрезке).
В соответствии с выделенными функциональными подсистемами (рис. 1.3) и с учетом фаз управления и определяется состав задач функциональных подсистем. Например, информационная система управления персоналом банка может содержать следующие функциональные подсистемы:
Планирование численности персонала банка;
Расчет фонда заработной платы персонала;
Планирование и организация обучения персонала;
Управление кадровыми перемещениями;
Статистический учет и отчетность;
Справки по запросу.
Выбор и обоснование состава функциональных задач является одним их важных элементов создания информационных систем. Следует отметить, что именно задача (функциональная подсистема) является объектом разработки, внедрения и эксплуатации конечным пользователем.
Анализ функциональных задач показывает, что их практическая реализация в условиях информационных систем многовариантна. Одна и та же задача может быть решена (реализована) различными математическими методами, моделями и алгоритмами (рис.1.2). Иногда эту функциональную подсистему называют подсистемой математического обеспечения.
Среди множества вариантов реализации, как правило, имеется наилучший, определяемый возможностями вычислительной системы и системы обработки данных в целом.
В современных системах автоматизации проектирования информационных систем этот компонент входит в состав так называемых банков моделей и алгоритмов, из которых в процессе разработки информационных систем выбираются наиболее эффективные для конкретного объекта управления.
1.2.4 Компоненты системы обработки данных. Основная функция системы обработки данных – реализация типовых операций обработки данных, каковыми являются:
Сбор, регистрация и перенос информации на машинные носители;
Передача информации в места ее хранения и обработки;
Ввод информации в ЭВМ, контроль ввода и ее компоновка в памяти компьютера;
Создание и ведение внутримашинной информационной базы;
Обработка информации на ЭВМ (накопление, сортировка, коррек-тировка, выборка, арифметическая и логическая обработка) для решения функциональных задач системы (подсистемы) управления объектом;
Вывод информации в виде табуляграмм, видеограмм, сигналов для прямого управления технологическими процессами, информации для связи с другими системами;
Организация, управление (администрирование) вычислительным процессом (планирование, учет, контроль, анализ реализации хода вычислений) в локальных и глобальных вычислительных сетях.
Система обработки данных (СОД) предназначена для информационного обслуживания специалистов разных органов управления предприятия, принимающих управленческие решения.
Выделение типовых операций обработки данных позволило создать специализированные программно-аппаратные комплексы, их реализующие (различные периферийные устройства, оргтехнику, стандартные наборы программ, с том числе пакеты прикладных программ - ППП, - реализующих функциональные задачи ИС). Конфигурация аппаратных комплексов образует так называемую топологию вычислительной системы.
СОД могут работать в трех основных режимах: пакетном, интерактивном, реального времени.
Для пакетного режима характерно, что результаты обработки выдаются пользователям после выполнения так называемых пакетов заданий. В качестве примера систем, работающих в пакетном режиме, можно назвать системы статистической отчетности, налоговых инспекций, расчетно-кассовых центров (РКЦ), банков и т.д. Недостатком такого режима является обособленность пользователя от процесса обработки информации, что снижает оперативность принятия управленческих решений.
При интерактивном (диалоговом) режиме работы происходит обмен сообщениями между пользователем и системой. Пользователь обдумывает результаты запроса и принятые решения вводит в систему для дальнейшей обработки. Типичными примерами диалоговых задач можно считать многовариантные задачи использования ресурсов (трудовых, материальных, финансовых).
Режим реального времени используется для управления быстропротекающими процессами, например передачей и обработкой банковской информации в глобальных международных сетях типа SWIFT, и непрерывными технологическими процессами.
Практически все системы обработки данных информационных систем независимо от сферы их применения включают один и тот же набор составных частей (компонентов), называемых видами обеспечения (рис.1.2). Принято выделять информационное, программное, техническое, правовое, лингвистическое обеспечение.
Информационное обеспечение – это совокупность методов и средств по размещению и организации информации, включающих в себя системы классификации и кодирования, унифицированные системы документации, рационализации документооборота и форм документов, методов создания внутримашинной информационной базы информационной системы. От качества разработанного информационного обеспечения во многом зависит достоверность и качество принимаемых управленческих решений.
Программное обеспечение – совокупность программных средств для создания и эксплуатации СОД средствами вычислительной техники. В состав программного обеспечения входят базовые (общесистемные) и прикладные (специальные) программные продукты.
Техническое обеспечение представляет собой комплекс технических средств, применяемых для функционирования системы обработки данных как во вне ЭВМ (периферийные технические средства сбора, регистрации, первичной обработки информации, оргтехника различного назначения, средства телекоммуникации и связи), так и на ЭВМ различных классов.
Правовое обеспечение представляет собой совокупность правовых норм, регламентирующих создание и функционирование информационной системы. Правовое обеспечение разработки информационной системы включает нормативные акты договорных взаимоотношений между заказчиком и разработчиком ИС. Правовое обеспечение функционирования СОД включает: условия придания юридической силы документам, полученным с применением вычислительной техники; права, обязанности и ответственность персонала, в том числе за своевременность и точность обработки информации; правила пользования информацией и порядок разрешения споров по поводу ее достоверности и др.
Лингвистическое обеспечение представляет собой совокупность языковых средств, используемых на различных стадиях создания и эксплуатации СОД для повышения эффективности разработки и обеспечения общения человека и ЭВМ.
1.2.5 Организационные компоненты информационной системы. Выделение организационных компонентов в самостоятельное направление обуславливается особой значимостью человеческого фактора (персонала) в успешном функционировании ИС. Прежде чем внедрять дорогостоящую систему обработки данных; должна быть проведена огромная работа по упорядочению и совершенствованию организационной структуры объекта; в противном случае эффективность ИС будет низкой. Главная проблема при этом заключается в выявлении степени соответствия существующих функций управления и организационной структуры, реализующей эти функции и стратегию развития фирмы. Средствами достижения цели - совершенствования организационных структур - являются различные методы моделирования.
Под организационными компонентамиИС (рис. 1.2) понимается совокупность методов и средств, позволяющих усовершенствовать организационную структуру объектов и управленческие функции, выполняемые структурными подразделениями; определить штатное расписание и численный состав каждого структурного подразделения; разработать должностные инструкции персоналу управления в условиях функционирования СОД.
1.2.6 Тенденции развития информационных систем. Логика развития ИС в последние 40 лет наглядно демонстрирует эффект маятника: централизованная модель обработки данных на базе мэйнфреймов, доминировавшая до середины 80-х годов, всего за несколько лет уступила свои позиции распределенной архитектуре одноранговых локальных сетей (ЛС) персональных компьютеров, но затем началось возвратное движение к централизации ресурсов системы.
Сегодня в центре внимания оказывается технология «клиент-сервер», которая эффективно объединяет достоинства своих предшественников.
Различают несколько поколений ИС.
Первое поколение ИС (1960–1970 гг.) строилось на базе центральных ЭВМ по принципу «одно предприятие – один центр обработки», а в качестве стандартной среды выполнения приложений (функциональных задач) служила операционная система фирмы IBM – MVS.
Второе поколение ИС (1970–1980 гг.): первые шаги к децентрализации ИС, в процессе которой пользователи стали продвигать информационные технологии в офисы и отделения компаний, используя мини-компьютеры типа DEC VAX. Параллельно началось активное внедрение высокопроизводительных СУБД типа DB2 и пакетов коммерческих прикладных программ. Таким образом, кардинальным новшеством ИС этого поколения стала двух- и трехуровневая модель организации системы обработки данных (центральная ЭВМ - мини-компьютеры отделений и офисов) с информационным фундаментом на основе децентрализованной базы данных и прикладных пакетов.
Третье поколение ИС (1980 – начало 1990 гг.): бум распределенной сетевой обработки, главной движущей силой которого был массовый переход на персональные компьютеры (ПК). Логика корпоративного бизнеса потребовала объединения разрозненных рабочих мест в единую ИС – появились вычислительные сети и распределенная обработка. Однако очень скоро в одноранговых сетях стали обнаруживаться первые признаки иерархичности: сначала в виде выделенных файл-серверов, серверов печати и телекоммуникационных серверов, а затем и серверов приложений. На каком-то этапе возрастающую потребность в концентрации ресурсов ИС, ответственных за администрирование системы (организацию вычислительного процесса), поддержку корпоративной базы данных и выполнение связанных с ней централизованных приложений, удалось удовлетворить в так называемой модели «среднего калибра» за счет использования UNIX-серверов, выпускаемых IBM, DEC, Hewlett-Packard, Sun и др. Поэтому рынок серверов стал одним из самых динамичных секторов компьютерной индустрии.
При развитии ИС третьего поколения идея чистой (одноранговой) распределенной обработки заметно потускнела и уступила место иерархической модели клиент-сервер.
Четвертое поколение ИС. Отличительные черты современных ИС прежде всего – иерархическая организация, в которой централизованная обработка и единое управление ресурсами ИС на верхнем уровне сочетается с распределенной обработкой на нижнем, определяется синтезом решений, апробированных в системах предыдущих поколений. Информационные системы четвертого поколения аккумулируют следующие основные особенности:
Полное использование потенциала настольных компьютеров и среды распределенной обработки;
Модульное построение системы, предполагающее существование множества различных типов архитектурных решений;
Экономия ресурсов системы за счет централизации хранения и обработки данных на верхних уровнях иерархии ИС;
Наличие эффективных централизованных средств сетевого и системного администрирования (организации вычислительного процесса), позволяющих осуществлять сквозной контроль за функционированием сети и управление на всех уровнях иерархии, а также обеспечивающих необходимую гибкость и динамическое изменение конфигурации системы;
Резкое снижение так называемых «скрытых затрат» – эксплуатационных расходов на содержание ИС, которые непросто предусмотреть в бюджете организации (поддержание функционирования сети, резервное копирование файлов пользователей на удаленных серверах, настройка конфигурации рабочих станций и подключение их в сеть, обеспечение защиты данных, обновление версий программного обеспечения и т. д.).
1.3 Классификация и структура технических средств информационных технологий
1.3.1 Этапы работы информационных систем
1.3.2 Основные сведения об устройстве ЭВМ
1.3.3 Классификация ЭВМ
1.3.4 Тенденции развития ЭВМ
Литература: 2 с. 48–76; 4 c. 32–73; 5 c. 45–56; 6 c. 4–12, 92–136; 8,9.
1.3.1 Этапы работы информационных систем. В работе информационной системы, в ее технологическом процессе можно выделить несколько достаточно четко различимых этапов:
1. Зарождение данных , т. е. формирование первичных сообщений, которые фиксируют результаты хозяйственных операций, свойства объектов и субъектов управления, параметры производственных процессов, содержание нормативных и юридических актов и т. д.
2. Накопление и систематизация данных , т. е. организация такого размещения данных, которое обеспечивало бы быстрый поиск и отбор нужных сведений, методическое обновление данных, защиту их от искажений, утраты, потери связности и т.п.
3. Обработка данных – процессы, в результате которых на основе ранее накопленных данных формируются новые виды данных: обобщающие, аналитические, рекомендательные, прогнозные... Производные данные тоже могут быть подвергнуты дальнейшей обработке и принести сведения более глубокой обобщенности и т. д.
4. Отображение данных – представление данных в форме, пригодной для восприятия человеком. Прежде всего - это вывод на печать, т. е. изготовление документов, удобных для восприятия человеком. Но достаточно широко используются и такие виды представления, как построение графических иллюстративных материалов (графики, диаграммы) и формирование звуковых сигналов.
1.3.2 Основные сведения об устройстве ЭВМ. Электронной вычислительной машиной (ЭВМ) называется устройство, выполняющее следующие операции:
Ввод информации;
Обработку информации по заложенной в ЭВМ программе;
Вывод результатов обработки в форме, пригодной для восприятия человеком.
За каждое из названных действий отвечает специальный блок ЭВМ, соответственно: устройство ввода, центральный процессор (ЦП), устройство вывода. Все они очень сложны и, в свою очередь, состоят из отдельных более мелких устройств. В частности, в центральный процессор могут входить: арифметическо-логическое устройство, управляющее устройство, оперативное запоминающее устройство. Таким образом, укрупненная структурная схема ЭВМ приобретает вид, показанный на рис.1.4. Этот состав был впервые сформулирован американским математиком немецкого происхождения Джоном фон Нейманом (хотя впервые использован еще во время второй мировой войны немцем Конрадом Цузе в его вычислителях серии Z).
Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – это именно то место, где выполняются преобразования данных, предписанные командами программы: арифметические действия над числами, преобразования кодов, сравнение слов и пр.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), или просто память, предназначена для размещения программ, а также для временного хранения каких-то частей входных данных и промежуточных результатов. Ему свойственны: способность записывать (или считывать) элементы программ и данных в произвольное место памяти (или из произвольного места памяти), высокое быстродействие. Слово произвольное означает не «какой попало», а возможность обратиться к заданному адресу без необходимости просмотра всех предшествующих .
Рисунок 1.4 – Укрупнённая структурная схема ЭВМ
Качество ЭВМ характеризуется многими показателями. Это и набор инструкций (команд), которые ЭВМ способна понимать и выполнять, и скорость работы (быстродействие) центрального процессора, и количество устройств ввода-вывода (периферийных устройств), которые можно присоединить к ней одновременно, и потребление электроэнергии, и многое другое. Но главной, как правило, характеристикой является быстродействие , то есть количество операций, которое центральный процессор способен выполнить в единицу времени.
Скорость ЭВМ существенно зависит от скорости работы ОЗУ, или иными словами, от продолжительности обращения к ОЗУ. Поэтому постоянно ведутся поиски элементов ОЗУ, которые требовали бы как можно меньше времени на операции чтения-записи. Однако, вместе с быстродействием растет (и очень резко) стоимость элементов памяти, так что построение ОЗУ необходимой емкости на быстрых элементах неприемлемо экономически. Эта проблема разрешена путем построения многоуровневой памяти . ОЗУ складывается из двух – трех частей: основная часть большой емкости, строится на относительно медленных (но зато более дешевых) элементах, а дополнительная часть (ее называют кэш-памятью ) состоит из быстродействующих элементов. Те данные, к которым АЛУ обращается наиболее часто, содержатся в кэш-памяти; больший же объем оперативной информации хранится в основной памяти. Распределением информации между составными частями ОЗУ управляет специальный блок центрального процессора (ЦП). Объем ОЗУ и кэш-памяти принадлежит к числу важнейших характеристик ЭВМ.
1.3.3 Классификация ЭВМ. Номенклатура видов ЭВМ в настоящее время огромна: машины различаются по назначению, мощности, размерам, используемой элементной базе, устойчивости по отношению к воздействию неблагоприятных условий и т.п. Так что классифицировать ЭВМ можно было бы с разных точек зрения, по разным классификационным признакам. Принятая на сегодня градация ЭВМ по производительности и габаритным характеристикам (размеры, вес), представлена в таблице 1.1. Следует отметить при этом, что классификация в известной мере условна, так как границы между группами размыты и очень подвижны во времени: развитие этой отрасли науки и техники столь стремительно, что, например сегодняшняя микро-ЭВМ не уступает по мощности мини-ЭВМ пятилетней давности.
Таблица 1.1 – Классы современных ЭВМ
| Класс ЭВМ | Основное назначение | Основные технические данные |
| Супер-ЭВМ | Сложные научные расчеты | Интегральное быстродействие до сотен миллиардов операций в секунду; сотни параллельно работающих процессоров |
| Большие ЭВМ (мэйн-фреймы) | Обработка больших объемов информации банков, крупных предприятий | Мультипроцессорная архитектура; подключение до 200 рабочих мест |
| Мини-ЭВМ | Системы управления предприятиями сред-него размера; многопультовые вычислительные системы | Мультипроцессорная архитектура, разветвленная периферия |
| Серверы | Контроль локальной сети или узла Интернет, хранилище данных | Одно(много)процессорная архитектура, высокое быстродействие процессора; большая оперативная память, большая емкость накопителей на жестких магнитных дисках |
| Рабочие станции | Системы автоматизи-рованного проектирования, системы автоматизации экспериментов | Одно(много)процессорная архитектура, высокое быстродействие процессора; большая оперативная память, большая емкость накопителей на жестких магнитных дисках, специализированная периферия |
| Микро-ЭВМ | Индивидуальное обслуживание пользователя; работа в локальных автоматизированных системах управления | Однопроцессорная архитектура, гибкость конфигурации – возможность подключения разнообразных внешних устройств |
Класс персональных ЭВМ сам складывается из весьма разнообразных видов машин и потому заслуживает отдельной классификации (табл. 1.2). В качестве классификационного признака взяты весо-габаритные данные.
Таблица 1.2 – Микро-ЭВМ (персональные компьютеры)
| Тип | Вес, кг | Источник питания |
