8251

41

Непрерывный канал связи (НКС) совместно с функционирующими на его концах модемами образует дискретный канал связи (ДКС). В свою очередь, ДКС и устройства повышения достоверности (УПДс) образуют канал передачи данных.

В НКС элементы данных передаются в виде физических сигналов, которые описываются непрерывными функциями времени. Большинство НКС оказываются непригодными для передачи сигналов, отображающих данные, без предварительного их согласования. Для такого преобразования предусматривают специальные устройства — модемы. Модем представляет собой совокупность модулятора и демодулятора. С помощью модулятора информационный сигнал воздействует на некоторый параметр сигналапереносчика, благодаря чему спектр сигнала смещается в область частот, для которых наблюдается наименьшее затухание в выбранном НКС. Обратную операцию – переход от модулированного сигнала (сигнала-переносчика) к модулирующему (информационному сигналу) – осуществляет демодулятор. Понятие ДКС позволяет, отвлекаясь от физической природы процессов, происходящих в НКС, представлять совокупность НКС, и модемов на его концах как некоторый «черный ящик», на вход которого подается последовательность кодовых символов — входное сообщение. Это входное сообщение может представлять собой некоторый текст на русском языке, а может быть, и последовательность нулей и единиц. В первом случае говорят, что входной алфавит ДКС — это обычный алфавит русского языка, во втором

— двоичный алфавит (или двоичный код). Аналогичным образом можно описать и примеры для выходного алфавита. В простейшем случае алфавиты на входе и выходе ДКС совпадают. На практике же могут использоваться и ДКС с несовпадающими входным и выходным алфавитами, да и сами алфавиты далеко не ограничены теми примерами, которые были приведены (русский и двоичный). Чаще всего, особенно в теоретических исследованиях и практике вычислительных сетей, рассматриваются ДКС с двоичным алфавитом, когда входное и выходное сообщения представляют собой двоичные кодовые последовательности.

Наконец, завершая общее описание канала связи, рассмотрим УПДс. УПДс может представлять собой специальную аппаратуру, предназначенную для повышения достоверности передачи данных, а может, особенно в современных информационно-вычислительных сетях, представлять собой специальную программу и ЭВМ, на которой она выполняется, может являться как элементом канала связи, так и элементом системы обработки информации. В качестве простейшего способа повышения достоверности передачи информации может использоваться контроль на четность. Суть этого способа заключается в следующем. На входе в канал связи УПД производит подсчет числа «1» в двоичной кодовой последовательности — входном сообщении. Если число «1» оказывается нечетным, в хвост передаваемого сообщения добавляется «1», а если нет, то «0». На принимающем конце канала связи УПД производят аналогичный подсчет, и, если контрольная сумма (число «1» в принятой кодовой последовательности) оказывается нечетной, делается вывод

42

о том, что при передаче произошло искажение информации, в противном случае принятая информация признается правильной (неискаженной). В описанном способе используется один добавочный контрольный разряд. Это позволяет обнаруживать ошибку передачи в случае искажения одногоединственного разряда в сообщении. Этот очень простой способ применяют при передаче данных на большие расстояния. В тех случаях, когда вероятность искажения информации при передаче велика, требуются более изощренные методы, рассмотрение которых требует специальных знаний (прежде всего знания теории вероятности) и выходит за рамки нашего изложения. Но и в последних случаях, когда используется так называемое помехоустойчивое кодирование, очень часто можно выделить некоторую часть, содержащую символы исходной информационной последовательности, и контрольные разряды (их может быть несколько в отличие от нашего примера). Помехоустойчивые коды позволяют не только принимать решение о правильности передачи информации, но и в ряде случаев производить ее исправление. При контроле на четность единственный способ получить достоверную информацию — повторная передача сообщения. В случае корректирующих кодов, что очень важно при высокой стоимости передачи, имеется возможность исправлять ошибки на принимающем конце канала связи, избегая, таким образом, повторной передачи информации.

Дистанционно может передаваться как первичная информация с мест ее возникновения, так и результатная в обратном направлении. В этом случае результатная информация отражается на различных устройствах: дисплеях, табло, печатающих устройствах. Поступление информации по каналам связи в центр обработки в основном осуществляется двумя способами: на машинном носителе и непосредственно в ЭВМ при помощи специальных программных и аппаратных средств.

Дистанционная передача постоянно развивается и совершенствуется. Особое значение этот способ передачи информации имеет в многоуровневых межотраслевых системах, где применение дистанционной передачи значительно ускоряет прохождение информации с одного уровня управления на другой и сокращает общее время обработки данных.

Машинное кодирование — процедура машинного представления (записи) информации на машинных носителях в кодах, принятых в ЭВМ. Такое кодирование информации осуществляется путем переноса данных первичных документов на магнитные диски, информация с которых затем вводится в ЭВМ для обработки.

Запись информации на машинные носители — трудоемкая операция, в процессе которой возникает наибольшее количество ошибок. Поэтому обязательно выполняются операции контроля записи разными методами на специальных устройствах либо на ЭВМ. Подготовленные и проконтролированные машинные носители хранятся в соответствующем подразделении центра обработки, где ведутся их учет, комплектация, а также выдача для обработки и решения задач на ЭВМ.

4.4. Обработка информации

43

В современных развитых информационных системах машинная обработка информации предполагает последовательно-параллельное во времени решение вычислительных задач. Это возможно при наличии определенной организации вычислительного процесса. Вычислительная задача, формируемая источником вычислительных задач (ИВЗ), по мере необходимости решения обращается с запросами в вычислительную систему. Организация вычислительного процесса предполагает определение последовательности решения задач и реализацию вычислений. Последовательность решения задается, исходя из их информационной взаимосвязи, т.е. когда результаты решения одной задачи используются как исходные данные для решения другой. Процесс решения определяется принятым вычислительным алгоритмом. Вычислительные алгоритмы должны объединяться в соответствии с требуемой технологической последовательностью решения задач в вычислительный граф системы обработки информации. Поэтому в вычислительной системе можно выделить систему диспетчирования (СД), которая определяет организацию вычислительного процесса, и ЭВМ (возможно и не одну), обеспечивающую обработку информации.

Каждая вычислительная задача, поступающая в вычислительную систему, может быть рассмотрена как некоторая заявка на обслуживание. Последовательность вычислительных задач во времени создает поток заявок. В соответствии с требованиями на организацию вычислительного процесса возможно перераспределение поступающих задач на основе принятой схемы диспетчирования. Поэтому в структуре вычислительной системы должны быть предусмотрены соответствующие накопители и устройства диспетчирования, которые обеспечивают реализацию оптимальной организации вычислительного процесса.

На рис. 4.3 представлена обобщенная структурная схема вычислительной системы. ИВЗ формирует входной поток заявок на их решение.

С помощью диспетчера Д1 реализуется обоснование поступившей заявки и постановка ее в очередь О1...ON, которые реализуются на ячейках оперативной памяти. Заявки отображаются кодами и ожидают начала обслуживания в зависимости от информационной взаимосвязи между задачами. Диспетчер Д2 выбирает из очередей заявку на обслуживание, т.е. передает вычислительную задачу для обработки ЭВМ. Обслуживание обычно осуществляется в соответствии с принятым планом организации вычислительного процесса. Процесс выбора заявки из множества называется диспетчированием. Обычно выбирается заявка, имеющая преимущественное право на обслуживание. При этом инициируется соответствующая программа, реализующая вычислительный алгоритм решения задачи. При отсутствии заявок в очередях диспетчер Д2 переключает процессоры ЭВМ в состояние ожидания. В общем случае в вычислительной системе реализуется параллельное обслуживание за счет наличия нескольких ЭВМ (ЭВМ1...ЭВМS). Можно считать, что процесс обслуживания осуществляется в два этапа.

44

Сначала заявки ставятся в очередь с помощью диспетчера Д1, а на следующем этапе они обслуживаются путем выбора заявок из очереди диспетчером Д2. Диспетчеры Д1 и Д2 реализуются программным путем и представляют собой управляющие программы. Информационные процессы в автоматизированных системах организационного управления реализуются с помощью ЭВМ и других технических средств. По мере развития вычислительной техники совершенствуются и формы ее использования. Существуют разнообразные способы доступа и общения с ЭВМ. Индивидуальный и коллективный доступ к вычислительным ресурсам зависит от степени их концентрации и организационных форм функционирования. Централизованные формы применения вычислительных средств, которые существовали до массового использования ПЭВМ, предполагали их сосредоточение в одном месте и организацию информационно-вычислительных центров (ИВЦ) индивидуального и коллективного пользования (ИВЦКП).

Деятельность ИВЦ и ИВЦКП характеризовалась обработкой больших объемов информации, использованием нескольких средних и больших ЭВМ, квалификационным персоналом для обслуживания техники и разработки программного обеспечения. Централизованное применение вычислительных и других технических средств позволяло организовать их надежную работу, планомерную загрузку и квалификационное обслуживание. Централизованная обработка информации наряду с рядом положительных сторон (высокая степень загрузки и высокопроизводительное использование оборудования, квалифицированный кадровый состав операторов, программистов, инженеров, проектировщиков вычислительных систем и т.п.) имела ряд отрицательных черт, порожденных прежде всего отрывом конечного пользователя (экономиста, плановика, нормировщика и т.п.) от технологического процесса обработки информации.

Децентрализованные формы использования вычислительных ресурсов начали формироваться со второй половины 80-х годов, когда сфера экономики получила возможность перейти к массовому использованию персональных ЭВМ (ПЭВМ). Децентрализация предусматривает размещение ПЭВМ в местах возникновения и потребления информации, где создаются автономные пункты ее обработки. К ним относятся абонентские пункты (АП) и автоматизированные рабочие места.

45

BC

O1

ЭВМ 1

ON

ЭВМ S

Рис. 4.3. Обобщенная структура вычислительной системы: ИВЗ — информационно-вычислительная заявка; Д — диспетчер; О — очередь заявок на обслуживание

Обработка экономической информации на ЭВМ производится, как правило, централизованно, а на мини- и микроЭВМ — в местах возникновения первичной информации, где организуются автоматизированные рабочие места специалистов той или иной управленческой службы (отдела материальнотехнического снабжения и сбыта, отдела главного технолога, конструкторского отдела, бухгалтерии, планового отдела и т.п.). Автоматизированное рабочее место (АРМ) специалиста включает персональную ЭВМ (ПЭВМ), работающую автономно или в вычислительной сети, набор программных средств и информационных массивов для решения функциональных задач. Обработка экономической информации на ПЭВМ начинается при полной готовности всех устройств машины. Оператор или пользователь при выполнении работы на ПЭВМ руководствуется специальной инструкцией по эксплуатации технических и программных средств.

В начале работы в машины загружаются программа и различные информационные массивы (условно-постоянные, переменные, справочные), каждый из которых сначала, как правило, обрабатывается для получения каких-либо результатных показателей, а затем массивы объединяются для получения сводных показателей.

При обработке экономической информации на ЭВМ выполняются арифметические и логические операции. Арифметические операции обработки данных в ЭВМ включают все виды математических действий, обусловленных программой. Логические операции обеспечивают соответствующее упорядочение данных в массивах (первичных, промежуточных, постоянных,

46

переменных), подлежащих дальнейшей арифметической обработке. Значительное место в логических операциях занимают такие виды сортировальных работ, как упорядочение, распределение, подбор, выборка, объединение. В ходе решения задач на ЭВМ, в соответствии с машинной программой, формируются результатные сводки, которые печатаются машиной. Печать сводок может сопровождаться процедурой тиражирования, если документ с результатной информацией необходимо предоставить нескольким пользователям.

Технология электронной обработки информации — человеко-

машинный процесс исполнения взаимосвязанных операций, протекающих в установленной последовательности с целью преобразования исходной (первичной) информации в результатную. Операция представляет собой комплекс совершаемых технологических действий, в результате которых информация преобразуется. Технологические операции разнообразны по сложности, назначению, технике реализации, выполняются на различном оборудовании, многими исполнителями. В условиях электронной обработки данных преобладают операции, выполняемые автоматически на машинах и устройствах, которые считывают данные, выполняют операции по заданной программе в автоматическом режиме при участии человека или сохраняя за пользователем функции контроля, анализа и регулирования.

Построение технологического процесса определяется следующими факторами: особенностями обрабатываемой информации, ее объемом, требованиями срочности и точности обработки, типами, количеством и характеристиками применяемых технических средств. Они ложатся в основу организации технологии, которая включает установление перечня, последовательности и способов выполнения операций, порядка работы специалистов и средств автоматизации, организацию рабочих мест, установление временных регламентов взаимодействия и т.п. Организация технологического процесса должна обеспечить его экономичность, комплексность, надежность функционирования, высокое качество работ. Это достигается использованием системотехнического подхода к проектированию технологии и решения экономических задач. При этом имеет место комплексное взаимосвязанное рассмотрение всех факторов, путей, методов построения технологии, применение элементов типизации и стандартизации, а также унификации схем технологических процессов.

Технология автоматизированной обработки информации строится на принципах:

интеграции обработки данных и возможности работы пользователей в условиях эксплуатации автоматизированных систем централизованного хранения и коллективного использования данных (банков данных);

распределенной обработки данных на базе развитых систем

передачи;

рационального сочетания централизованного и децентрализованного управления и организации вычислительных систем;

47

моделирования и формализованного описания данных, процедур их преобразования, функций и рабочих мест исполнителей;

учета конкретных особенностей объекта, в котором реализуется машинная обработка информации.

Организация технологии обработки информации на отдельных ее этапах имеет свои особенности, что дает основание для выделения внемашинной и внутримашинной технологии. Внемашинная технология (ее нередко именуют предбазовой) объединяет операции сбора и регистрации данных, запись данных на машинные носители с контролем. Внутримашинная технология связана с организацией вычислительного процесса в ЭВМ, организацией массивов данных в памяти и их структуризацией, что дает основание называть ее еще и внутрибазовой.

Основной этап информационного технологического процесса связан с решением функциональных задач на ЭВМ. Внутримашинная технология решения задач на ЭВМ, как правило, реализует следующие типовые процессы преобразования экономической информации:

формирование новых массивов информации; упорядочение информационных массивов;

выборка из массива некоторых частей записи, слияние и разделение массивов;

внесение изменений в массив; выполнение арифметических действий над реквизитами в пределах записей, в пределах массивов; над записями нескольких массивов.

Решение каждой отдельной задачи или комплекса задач требует выполнения следующих операций:

ввод программы машинного решения задачи и размещения ее в памяти ЭВМ;

ввод исходных данных;

логический и арифметический контроль введенной информации;

исправление ошибочных данных;

компоновка входных массивов и сортировка введенной информации;

вычисления по заданному алгоритму;

получение выходных массивов информации;

редактирование выходных форм;

вывод информации на экран и машинные носители;

печать выходных данных.

Выбор того или иного варианта технологии определяется прежде всего как объемно-временными особенностями решаемых задач, периодичностью, срочностью, требованиями к быстроте связи пользователя с ЭВМ, так и режимными возможностями технических средств — в первую очередь ЭВМ.

Различают следующие режимы взаимодействия пользователя с ЭВМ: пакетный и интерактивный (запросный, диалоговый). Сами же ЭВМ могут функционировать в следующих режимах: одно- и многопрограммном,

48

разделении времени, реального времени, телеобработки. При этом предусматривается цель удовлетворения потребности пользователей в максимально возможной автоматизации решения разнообразных задач.

Пакетный режим был наиболее распространен в практике централизованного решения экономических задач, когда большой удельный вес занимали задачи отчетности о производственно-хозяйственной деятельности экономических объектов разного уровня управления. Организация вычислительного процесса при пакетном режиме строилась без доступа пользователя к ЭВМ. Его функции ограничивались подготовкой исходных данных по комплексу информационно-взаимосвязанных задач и передачей их в центр обработки, где формировался пакет, включающий задание для ЭВМ на обработку, программы, исходные, нормативнорасценочные и справочные данные. Пакет вводился в ЭВМ и реализовывался в автоматическом режиме без участия пользователя и оператора, что позволяло минимизировать время выполнения заданного набора задач. При этом работа ЭВМ могла проходить в однопрограммном или многопрограммном режиме, что предпочтительнее, так как обеспечивалась параллельная работа основных устройств машины. B настоящее время пакетный режим реализуется применительно к электронной почте.

Интерактивный режим предусматривает непосредственное взаимодействие пользователя с информационно-вычислительной системой, может носить характер запроса (как правило, регламентированного) или диалога с ЭВМ.

Запросный режим необходим пользователям для взаимодействия с системой через значительное число абонентских терминальных устройств, в том числе удаленных на значительное расстояние от центра обработки. Такая необходимость обусловлена решением оперативных задач справочноинформационного характера, какими являются, например, задачи резервирования билетов на транспорте, номеров в гостиничных комплексах, выдача справочных сведений и т.п. ЭВМ в подобных случаях реализует систему массового обслуживания, работает в режиме разделения времени, при котором несколько независимых абонентов (пользователей) с помощью устройств ввода-вывода имеют в процессе решения своих задач непосредственный и практически одновременный доступ к ЭВМ. Этот режим позволяет дифференцированно в строго установленном порядке предоставлять каждому пользователю время для общения с ЭВМ, а после окончания сеанса отключать его.

Диалоговый режим открывает пользователю возможность непосредственно взаимодействовать с вычислительной системой в допустимом для него темпе работы, реализуя повторяющийся цикл выдачи задания, получения и анализа ответа. При этом ЭВМ сама может инициировать диалог, сообщая пользователю последовательность шагов (представление меню) для получения искомого результата.

Обе разновидности интерактивного режима (запросный, диалоговый) основываются на работе ЭВМ в режимах реального времени и телеобработки, которые являются дальнейшим развитием режима разделения времени.

49

Поэтому обязательными условиями функционирования системы в этих режимах являются, во-первых, постоянное хранение в запоминающих устройствах ЭВМ необходимой информации и программ и лишь в минимальном объеме поступление исходной информации от абонентов и, вовторых, наличие у абонентов соответствующих средств связи с ЭВМ для обращения к ней в любой момент времени.

Рассмотренные технологические процессы и режимы работы пользователей в системе «человек — машина» особенно четко проявляются при интегрированной обработке информации, которая характерна для современного автоматизированного решения задач в многоуровневых информационных системах.

Развитие организационных форм вычислительной техники строится на сочетании централизованной и децентрализованной — смешанной — форм. Предпосылкой появления смешанной формы явилось создание сетей ЭВМ на основе различных средств связи. Сети ЭВМ предполагают объединение в систему с помощью каналов связи вычислительных средств, программных и информационных ресурсов (баз данных, баз знаний). Сетями могут охватываться различные формы использования ЭВМ, причем каждый абонент имеет возможность доступа не только к своим вычислительным ресурсам, но и к ресурсам всех остальных абонентов, что создает ряд преимуществ при эксплуатации вычислительной системы.

Впоследнее время организация применения компьютерной техники претерпевает значительные изменения, связанные с переходом к созданию интегрированных информационных систем. Интегрированные информационные системы создаются с учетом того, что они должны осуществлять согласованное управление данными в пределах предприятия (организации), координировать работу отдельных подразделений, автоматизировать операции по обмену информацией как в пределах отдельных групп пользователей, так и между несколькими организациями, отстоящими друг от друга на десятки и сотни километров. Основой для построения подобных систем служат локальные вычислительные сети (ЛВС). Характерной чертой ЛВС является предоставление возможности пользователям работать в универсальной информационной среде с функциями коллективного доступа к данным.

Впоследние 3 — 4 года компьютеризация вышла на новый уровень: активно создаются вычислительные системы различной конфигурации на базе персональных компьютеров (ПК) и более мощных машин. Состоящие из нескольких автономных компьютеров с общими совместно используемыми внешними устройствами (диски, ленты) и единым управлением, они позволяют обеспечить более надежную защиту компьютерных ресурсов (устройств, баз данных, программ), повысить отказоустойчивость, обеспечить простоту модернизации и наращивания мощности системы.

Все больше внимания уделяется развитию не только локальных, но и распределенных сетей, без которых немыслимо решение современных задач информатизации.

Взависимости от степени централизации вычислительных ресурсов

50

роль пользователя и его функции меняются. При централизованных формах, когда у пользователей нет непосредственного контакта с ЭВМ, его роль сводится к передаче исходных данных на обработку, получению результатов, выявлению и устранению ошибок. При непосредственном общении пользователя с ЭВМ его функции в информационной технологии расширяются. Он сам вводит данные, формирует информационную базу, решает задачи, получает результаты, оценивает их качество. У пользователя открываются реальные возможности решать задачи с альтернативными вариантами, анализировать и выбирать с помощью системы в конкретных условиях наиболее приемлемый вариант. Все это реализуется в пределах одного рабочего места. От пользователя при этом требуется знание основ информатики и вычислительной техники.

В завершение данного параграфа заметим, что процесс обработки информации был описан на самом верхнем уровне («вид сверху»). Более детальное рассмотрение этого процесса, изучение его характеристик различных моделей обслуживания (диспетчирования) является содержанием специальных дисциплин.

4.5. Хранение информации

Хранение и накопление информации вызвано многократным ее использованием, применением постоянной информации, необходимостью комплектации первичных данных до их обработки.

Хранение информации осуществляется на машинных носителях в виде информационных массивов, где данные располагаются по установленному в процессе проектирования группировочному признаку.

Поиск данных — это выборка нужных данных из хранимой информации, включая поиск информации, подлежащей корректировке или замене запроса на нужную информацию.

Основной принцип хранения информации можно сформулировать следующим образом: сохраненная информация всегда имеет форму «следа», оттиска на каком-нибудь носителе.

Тип носителя роли не играет. Это может быть камень, дерево, бумага, магнитная лента или фотопленка. След в форме некоторого знака-буквы на камне, дереве, бумаге может быть нанесен непосредственно человеческой рукой, вооруженной резцом, кистью или карандашом. Он виден невооруженным взглядом и может быть легко прочитан.

Использование в качестве носителей информации фотопленки, магнитной ленты и лазерного диска требует специальных устройств - преобразователей информации. Так, для записи информации на фотопленку требуется фотоаппарат, а для считывания информации - проектор. Магнитная запись и считывание информации осуществляется с помощью более сложного устройства - магнитофона.

Характерной чертой всех этих типов носителей является необходимость в специальных технических устройствах как для записи, так и для считывания информации. Это означает возможность механизации и