Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
РАЗДЕЛ 1 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ
Тема 1.1 Технологии обработки информации
Вопросы:
1 Персональный компьютер – устройство для обработки информации
2 Назначение и функции текстового редактора, электронных таблиц,
3 Назначение и функции систем управления базами данных
1. Персональный компьютер – устройство для обработки информации
Персональный компьютер состоит из отдельных устройств и модулей: одни находятся внутри системного блока, другие к нему подключаются. Последние служат для ввода или вывода информации: монитор, принтер, сканер, клавиатура, мышь и др.
Внутри системного блока находятся устройства для обработки и хранения информации. В зависимости от конфигурации компьютера они могут быть различными, но большинство типичных системных блоков включает следующие устройства.
Блок питания. Вырабатывает стабилизированные напряжения для питания всех устройств, находящихся в системном блоке. От блока питания выходят многочисленные кабели, которые подключаются к системной плате, дисковым накопителям и другим устройствам.
Системная, или материнская, плата. Базовое устройство компьютера для установки процессора, оперативной памяти и плат расширения. К ней подключаются устройства ввода/вывода, дисковые накопители и др. Системная плата обеспечивает их взаимодействие, используя специальный набор микросхем системной логики, или чипсет. На системной плате также располагаются другие устройства, например микросхема BIOS, батарейка для питания часов и CMOS (память с автономным питанием), тактовый генератор.
Процессор. Является «сердцем» компьютера и служит для обработки информации по заданной программе.
Оперативная память. Используется для работы операционной системы, программ и для временного хранения текущих данных. Она выполнена в виде модулей, установленных на системную плату, и может хранить информацию только при включенном питании.
Видеоадаптер. Обычно выполняется в виде платы расширения и служит для формирования изображения, которое потом выводится на монитор. Современные видеоадаптеры содержат мощный видеопроцессор и большие объемы видеопамяти, что позволяет формировать трехмерное изображение с высоким разрешением. Для недорогих компьютеров выпускаются системные платы с интегрированным видеоадаптером, и его не нужно устанавливать дополнительно.
Жесткий диск. Основное устройство для храпения информации в компьютере.
Дисковод. Хотя дискеты уже морально устарели, но дисководы для их чтения еще присутствуют в большинстве компьютеров.
Привод для CD/DVD. CD/DVD широко используются для распространения информации, поэтому приводы есть почти в каждом компьютере.
Платы расширения. При необходимости в системный блок можно установить дополнительные устройства, выполненные в виде плат или карт расширения. Примерами таких устройств могут быть модемы, сетевые платы, ТВ-тюнеры и многие другие.
2. Назначение и функции текстового редактора, электронных таблиц
Текстовые редакторы — это программы для создания, редактирования, форматирования сохранения и печати документов. Современный документ может содержать, кроме текста, и другие объекты (таблицы, диаграммы, рисунки и т. д.).
Функций:
Редактирование – преобразование, обеспечивающее добавление, удаление, перемещение или исправление содержания документа. Редактирование документа обычно производится путем добавления, удаления или перемещения символов или фрагментов текста.
Форматирование — преобразование, изменяющее форму представления документа. В начале работы над документом целесообразно задать параметры страницы: ее формат (размер), ориентацию, размер полей и др.
Табличные процессоры (ТП) - удобный инструмент для экономистов, бухгалтеров, инженеров, научных работников - всех тех, кому приходится работать с большими массивами числовой информации. Эти программы позволяют создавать таблицы, которые (в отличие от реляционных баз данных) являются динамическими, т. е. содержат так называемые вычисляемые поля, значения которых автоматически пересчитываются по заданным формулам при изменении значений исходных данных, содержащихся в других полях.
3. Назначение и функции систем управления базами данных
Системы управления базами данных (СУБД) используются для упорядоченного хранения и обработки больших объемов информации. В процессе упорядочения информации СУБД генерируют базы данных, а в процессе обработки сортируют информацию и осуществляют ее поиск.
Функции:
Тема 1.2 Графические редакторы
Вопросы:
1 Графический редактор: назначение, пользовательский интерфейс, основные функции
2 Растровая и векторная графика
3 Цвет и методы его описания
4 Системы цветов RGB, CMYK, HSB
1. Графический редактор: назначение, пользовательский интерфейс, основные функции
Графические редакторы — это инструменты компьютера для получения графических изображений: рисунков, картинок, чертежей, диаграмм, графиков и т.д., которые получаются на экране монитора и могут быть напечатаны. Графические редакторы (ГР) — это программы для создания и редактирования на ЭВМ графических изображений.
Графическая информация может быть представлена в аналоговой и дискретной формах.
Аналоговая – непрерывная форма.
Дискретная – цифровая форма.
Преобразование информации из аналоговой формы в цифровую называется пространственной дискретизацией. Изображение разбивается на отдельные точки – пиксели.
Пиксель – минимальный участок изображения. В результате пространственной дискретизации графическая информация представляется в виде растрового изображения.
Растровое изображение формируется из определенного количества строк, которые состоят из определенного количества точек.
Функции:
— создавать рисунки из графических примитивов;
— применять для рисования различные цвета и «кисти» (т. е. использовать линии различной ширины и конфигурации);
— «вырезать» рисунки или их части, временно хранить их в буфере («кармане») или запоминать на внешних носителях;
— перемещать фрагмент рисунка по экрану;
— «склеивать» один рисунок с другим;
— увеличивать фрагмент рисунка для того, чтобы прорисовать мелкие детали;
— добавлять к рисункам текст.
2. Растровая и векторная графика
Векторная графика
Векторные рисунки используются для хранения высокоточных графических объектов (рисунков, чертежей, схем). Векторные рисунки формируются из графических объектов: прямоугольник, линия, окружность и др. Для каждого объекта задаются координаты порных точек, а так же цвет, толщина и стиль линии.
Достоинства векторной графики: увеличение или уменьшение векторных рисунков без потери качества, небольшой информационный объем файлов.
Векторные графические редакторы. Для создания и редактирования рисунков, в которых существуют четкие контуры. Векторные рисунки состоят из отдельных графических объектов, которые легко редактируются. Системы компьютерного черчения – создание чертежей высокой точности, измерения расстояния, углов, периметров, площадей. Системы автоматизированного проектирования – используются на производстве. По компьютерным чертежам можно изготавливать высокоточные детали.
Растровая графика
Рисующая изображение по точкам, для каждой из которых отдельно заданы её цвет и яркость.
3 . Цвет и методы его описания
Глубина цвета
В процессе дискретизации используется палитра цветов – набор цветов.
Количество цветов в палитре (N) равно 2I, где I – количество информации необходимое для кодирования цвета.
N = 2I
Глубина цвета – количество информации для кодирования точки изображения.. Глубина цвета определяет, сколько оттенков может принимать каждый пиксель, и измеряется в битах.
4. Системы цветов RGB, CMYK, HSB
Цвет в модели RGB представляется как сумма трех базовых цветов — красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Из первых букв английских названий этих цветов составлено название модели. На рис. 3 показано, какие цвета получаются при сложении базовых.
Рисунок 1.1 - Комбинация базовых цветов модели RGB
Смешение красок, которое делают печатающие устройства, описывает модель CMYK. В этой модели используются три базовых цвета: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow).
Рисунок 1.2 - Комбинация базовых цветов модели
Каждый из трех базовых цветов модели CMYK получается в результате вычитания из белого цвета одного из базовых цветов модели RGB. Так, например, голубой (cyan) получается вычитанием красного из белого, а желтый (yellow) — вычитанием синего. Напомним, что в модели RGB белый цвет представляется как смесь красного, зеленого и синего максимальной яркости.
Модель HSB основана на трех параметрах: H — оттенок или тон (Hue), S — насыщенность (Saturation) и B — яркость (Brightness). Модель HSB лучше, чем RGB и CMYK, соответствует понятию цвета, которое используют профессиональные художники. У них обычно есть несколько основных красок, а все другие получаются добавлением к ним белой и черной. Таким образом, нужные цвета — это некоторая модификация основных: осветлить или затемнить.
Рисунок 1.3 - Графическое представление модели HSB
РАЗДЕЛ 2 КЛАССЫ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ
Тема 2.1 Базовые системные программные продукты
Вопросы:
1 Операционные системы
2 Сетевые операционные системы
3 Программы утилиты
1. Операционные системы
Операционная система – это программа, контролирующая работу пользовательской программы и систем приложений и исполняемая роль интерфейса между приложениями и аппаратным обеспечением компьютера.
Её предназначения можно разделить на три основные составляющие:
удобство: операционная система делает исполнение компьютера простым и удобным;
эффективность: операционная система позволяет эффективно использовать ресурсы компьютерной системы;
возможность развития: операционная система должна допускать разработку тестирования новых приложений и системных функций без нарушения нормального функционирования вычислительной системы.
Операционные системы предоставляют следующие сервисы:
разработка программ. Операционная система предоставляет программисту разнообразные инструменты и сервисы, например, редакторы и отладчики. Эти сервисы, реализованные в виде программных утилит, которые поддерживают операционные системы, хотя и не входят в его ядро, такие программы называют инструментами разработки приложений;
исполнение программ. Для запуска программы требуется выполнить ряд действий. Следует загрузить в основную память команды и данные, инициализировать устройства. Операционная система выполняет рутинную работу;
доступ к устройствам ввода/вывода. Для управления работой каждым устройством ввода/вывода нужен свой набор команд или контролируемый сигнал. Операционная система предоставляет пользователю единообразный интерфейс, который вскрывает все эти детали и обеспечивает программисту доступ к устройствам ввода/вывода с помощью простых команд чтения и записи;
контролируем доступ к файлам. При работе с файлами, управление его стороны операционной системы предназначено не только понимание природы устройств ввода/вывода и знание структур данных записанные в файлах. Многопользовательские операционные системы, кроме того, обеспечивают работу механизмов защиты при обращении к файлам;
системы доступа. Операционная система управляет доступом к общедоступной вычислительной системе в целом, а также к отдельным системным ресурсам. Она должна обеспечить защиту ресурсов и данных от несанкционированного использования, также разрешать конфликтные ситуации;
обнаружение ошибок и их обработка. При работе компьютерной системы происходят различные сбои, к их числу относятся внутренние и внешние ошибки, возникшие в аппаратном обеспечении, например, ошибки памяти, отказ или сбой устройств, возможны и программные ошибки: арифметическое переполнение, попытка обратиться к ячейке памяти, доступ к которым запущен и невозможность выполнения запроса приложения. В каждом из этих случаев операционная система должна выполнить действие, минимизирующее влияние ошибки на работу приложения. Реакция операционной системы на ошибку может быть различной: от простого сообщения об ошибке, до аварийной остановки программы;
учёт использования ресурсов. Хорошая операционная система должна иметь средства учёта использования различных ресурсов и отображение параметров производителя. Эта информация крайне важна для дальнейшего улучшения и настройки система, для повышения производительности.
2. Сетевые операционные системы
Операционная система компьютерной сети во многом аналогична ОС автономного компьютера — она также представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, который обеспечивает удобство работы пользователям и программистам путем предоставления им некоторой виртуальной вычислительной системы, и реализует эффективный способ разделения ресурсов между множеством выполняемых в сети процессов.
Компьютерная сеть — это набор компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, позволяющим пользователям сети получать доступ к ресурсам этого набора компьютеров. Сеть могут образовывать компьютеры разных типов, которыми могут быть небольшие микропроцессоры, рабочие станции, мини-компьютеры, персональные компьютеры или суперкомпьютеры. Коммуникационная система может включать кабели, повторители, коммутаторы, маршрутизаторы и другие устройства, обеспечивающие передачу сообщений между любой парой компьютеров сети. Компьютерная сеть позволяет пользователю работать со своим компьютером как с автономным и добавляет к этому возможность доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров сети.
При организации сетевой работы операционная система играет роль интерфейса, экранирующего от пользователя все детали низкоуровневых программно-аппаратных средств сети.
3. Программы утилиты
Утилиты - программы вспомогательного назначе ния, обеспечивающих дополнительный сервис (форматирование дискет, восстановле ние ошибочно удаленных файлов, дефрагментация файлов на диске и т. п.).
Условно все программы этой группы подразделяются на архиваторы, антивирусные програм мы и программы обслуживания дисков.
Архиваторы (программы-упаковщики) позволяют за счет применения специ альных методов сжатия уплотнять информацию, освобождая место на носителях информации.
Антивирусные программы предназначены для предотвращения заражения ком пьютера компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения, если оно произошло.
Программы обслуживания дисков отвечают за системную обработку дисковой информации.
Заполните ниже приведённую таблицу:
|
Название программы обслуживания дисков |
Назначение программы |
|
Программы резервирования |
|
|
Диагностирующие программы |
|
|
Оптимизирующие программы |
|
|
Программы динамического сжатия |
|
|
Программы ограничения доступа |
Тема 2.2 Программное обеспечение
Вопросы:
1. Назначение программного обеспечения
2. Многообразие задач, для решения которых создаются пакеты прикладных программ
3. Абривиатуры CAD, CAM, CASE
1. Назначение программного обеспечения
Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.
Классификация программного обеспечения
Системные программы выполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера — центральным процессором, памятью, вводом-выводом.
Это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы.
Инструментальные программные средства — это программы, которые используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных или системных программ.
По своему назначению они близки системам программирования. К инструментальным программам, например, относятся:
Инструментальные программные средства могут оказать помощь на всех стадиях разработки ПО.
2. Многообразие задач, для решения которых создаются пакеты прикладных программ
Пакеты прикладных программ (ППП) — это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией.
В зависимости от характера решаемых задач различают следующие разновидности ППП:
Чтобы пользователь мог применить ППП для решения конкретной задачи, пакет должен обладать средствами настройки (иногда путём введения некоторых дополнений).
Каждый ППП обладает обычно рядом возможностей по методам обработки данных и формам их представления, полноте диагностики, что дает возможность пользователю выбрать подходящий для конкретных условий вариант.
ППП обеспечивают значительное снижение требований к уровню профессиональной подготовки пользователей в области программирования, вплоть до возможности эксплуатации пакета без программиста.
Часто пакеты прикладных программ располагают базами данных для хранения данных и передачи их прикладным программам.
3. Абривиатуры CAD, CAM, CASE
Базовая современная инженерная подготовка, основанная на использовании CAD/CAM технологии
CAD - Computer Aided Design - компьютерное создание виртуальной конструкции.
CAM - Computer Aided Manufacturing - производство под управлением компьютера.
Программный комплекс CAD/CAM объединяет программы для трехмерного проектирования, модули подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ и инженерных расчетов.
Комплекс CAD/CAM позволяет:
Современные CASE-средства охватывают обширную область поддержки многочисленных технологий проектирования ИС: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл ПО.
Наиболее трудоемкими этапами разработки ИС являются этапы анализа и проектирования, в процессе которых CASE-средства обеспечивают качество принимаемых технических решений и подготовку проектной документации.
Все современные CASE-средства могут быть классифицированы в основном по типам и категориям. Классификация по типам отражает функциональную ориентацию CASE-средств на те или иные процессы ЖЦ.
Классификация по категориям включает набор средств, охватывающих большинство этапов жизненного цикла ИС.
Тема 2.3 Сервисное программное обеспечение
Вопросы:
1. Программы архиваторы
2. Антивирусные программы
1. Программы архиваторы
Архивация - это сжатие одного или более файлов с целью экономии памяти и размещение сжатых данных в одном архивном файле.
Архивация данных - это уменьшение физических размеров файлов, в которых хранятся данные, без значительных информационных потерь.
Архивация проводится в следующих случаях:
- Когда необходимо создать резервные копии наиболее ценных файлов
- Когда необходимо освободить место на диске
- Когда необходимо передать файлы по E-mail
Архивный файл - это набор из нескольких файлов (одного файла), помещенных в сжатом виде в единый файл, из которого их можно при необходимости извлечь в первоначальном виде. Архивный файл содержит оглавление, позволяющее узнать, какие файлы содержатся в архиве.
В оглавлении архива для каждого содержащегося в нем файла хранится следующая информация:
- Имя файла
- Размер файла на диске и в архиве
- Сведения о местонахождения файла на диске
- Дата и время последней модификации файла
- Код циклического контроля для файла, используемый для проверки целостности архива
- Степень сжатия
Методоы сжатия:
- Без сжатия (соответствует обычному копированию файлов в архив без сжатия)
- Скоростной
- Быстрый (характеризуется самым быстрым, но наименее плотным сжатием)
- Обычный
- Хороший
- Максимальный (максимально возможное сжатие является одновременно и самым медленным методом сжатия)
Лучше всего архивируются графические файлы в формате .bmp, документы MS Office и Web-страницы.
Архиваторы – это программы (комплекс программ) выполняющие сжатие и восстановление сжатых файлов в первоначальном виде.
Процесс сжатия файлов называется архивированием.
Процесс восстановления сжатых файлов – разархивированием.
Современные архиваторы отличаются используемыми алгоритмами, скоростью работы, степенью сжатия (WinZip , WinAce, PowerArchiver, WinRAR).
Другие названия архиваторов: утилиты - упаковщики, программы - упаковщики, служебные программы, позволяющие помещать копии файлов в сжатом виде в архивный файл.
2. Антивирусные программы
Информационная безопасность – невозможность нанесения вреда свойствам объекта безопасности, обуславливаемым информацией и информационной инфраструктурой (защищенность от угроз)
Антивирусы – самый действенный способ борьбы с вирусами.
Вирус - это такие программы, которые прямо или косвенно дезорганизуют процесс обработки информации или способствуют утечке или искажению информации.
Существуют разновидности программ, делящиеся как по способам проникновения, так и выполняемым действиям.
Рабочих станций
Файловых серверов
Почтовых серверов
Систем документооборота
Работы в Интернет
Портативные, мобильные устройства
Копии важных данных. Файлы могут быть удалены Трояном, зашифрова ны вирусом либо по вреждены.
Используйте несколько бесплатных антивирусных программ
Установите антивирусную программу, оптимально настройте и включите автоматическое обновление
РАЗДЕЛ 3 ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВЫЕ СИСТЕМЫ
Тема 3.1 Информационно - поисковые системы
Вопросы:
1. Исторические предпосылки развития поисковых систем
2. Традиционные информационно-поисковые языки и их модификация
1. Исторические предпосылки развития поисковых систем
Обратимся к истории возникновения сети Internet, которая была создана в связи с возникшей необходимостью совместного использования информационных ресурсов, распределенных между различными компьютерными системами. Большинство первых приложений, включая FTP и электронную почту, были разработаны исключительно для обмена данными между хост-компьютерами Internet.
Другие приложения, такие как Telnet, создавались для того, чтобы пользователь получил возможность доступа не только к информации, но и к рабочим ресурсам удаленной системы. По мере развития Internet (увеличения пользователей и хост-компьютеров) прежние методы обмена данными перестали отвечать возросшим потребностям пользователей. Возникла необходимость разработки новых способов поиска сетевых ресурсов и доступа к ним, которые позволяли бы использовать информацию независимо от ее формата и расположения.
Для удовлетворения таких потребностей сначала были созданы поисковая система Archie, решающая задачу локализации ресурсов на FTP-сервере, и система Gopher, упрощающая доступ к различным сетевым ресурсам. Затем были разработаны сетевые информационные системы WWW и WAIS, предлагающие абсолютно новые методы получения информации. Принципы работы этих систем позволяют легко ориентироваться в огромном количестве информационных ресурсов без необходимости предоставления механизмов работы самой сети Internet. Такой подход позволяет говорить уже не просто о ресурсах взаимосвязанных компьютерных систем, а об особых информационных пространствах сети.
2. Традиционные информационно-поисковые языки и их модификация
Поиск - процесс, в ходе которого в той или иной последовательности производится соотнесение отыскиваемого с каждым объектом, хранящимся в массиве.
Цель любого поиска заключается в потребности, необходимости или желании находить различные виды информации, способствующие получению лицом, осуществляющим поиск, нужных ему сведений, знаний и т.д. для повышения собственного профессионального, культурного и любого иного уровня; создания новой информации и формирования новых знаний; принятия управленческих решений и т.п.
Информационно - поисковая система - представляет систему, предназначенную для поиска и хранения информации; пакет программного обеспечения, реализующий процессы создания, актуализации, хранения и поиска в информационных базах и банках данных.
Функционирование современных ИПС основано на двух предположениях:
1) документы, необходимые пользователю, объединены наличием некоторого признака или комбинации признаков;
2) пользователь способен указать этот признак.
Поисковые машины (самое развитое средство поиска в Интернете) реализуют технологию полнотекстового поиска. Индексируются тексты, расположенные на опрашиваемых серверах. Индекс может содержать информацию о нескольких миллионах документов.
Методы обработки результатов поиска
По характеру преобразований (в контексте дальнейшего использования результатов обработки) методы обработки результатов поиска можно условно разделить на две группы:
1. Структурно-форматные преобразования;
2. Структурно-семантические преобразования (информационно-аналитические, логико-семантические).
Классификация ИПС:
1. Автоматизированные ИПС делятся на ручные, автоматические и автоматизированные.
Ручные ИС характеризуются отсутствием современных технических средств переработки информации и выполнением всех операций человеком.
В автоматических ИС все операции по переработке информации выполняются без участия человека.
Автоматизированные ИС предполагают участие в процессе обработки информации и человека, и технических средств, причем главная роль в выполнении рутинных операций обработки данных отводится компьютеру.
2. ПО характеру обработки данных делятся на информационно-поисковые и информационно-решающие.
Информационно-поисковые системы производят ввод, систематизацию, хранение, выдачу информации по запросу пользователя без сложных преобразований данных. (Например, ИС библиотечного обслуживания, резервирования и продажи билетов на транспорте, бронирования мест в гостиницах и пр.)
Информационно-решающие системы осуществляют, кроме того, операции переработки информации по определенному алгоритму.
РАЗДЕЛ 4 ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ ДЛЯ ГРАФИЧЕСКОГО И КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Тема 4.1 Моделирование на ЭВМ. Основные понятия
Вопросы:
1. Понятие моделирования и модели
2. Виды моделирования
3. Жизненный цикл моделируемой системы
4. Модели жизненного цикла
1. Понятие моделирования и модели
Моделирование – это процесс замещения изучаемого объекта другим с целью получения информации о важнейших свойствах объекта-оригинала с помощью объекта-модели, т.е. моделирование, может быть еще определено как представление объекта моделью для получения информации об этом объекте путем проведения экспериментов с его моделью.
Модель – это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его непосредственное изучение дает новые знания об объекте-оригинале.
В настоящее время под компьютерной моделью чаще всего понимают:
· условный образ объекта или некоторой системы объектов (или процессов), описанный с помощью взаимосвязанных компьютерных таблиц, блок-схем, диаграмм, графиков, рисунков, анимационных фрагментов, гипертекста и т. д. и отображающий структуру элементов объекта и взаимосвязи между ними. Компьютерные модели такого вида мы будем называть структурно-функциональными;
· программу или программный комплекс, позволяющий с помощью последовательности вычислений и графического отображения их результатов воспроизводить (имитировать) процессы функционирования объекта, системы объектов при условии воздействия на объект различных, как правило, случайных, факторов. Такие модели мы будем далее называть имитационными.
Компьютерное моделирование — метод решения задачи анализа или синтеза сложной системы на основе использования ее компьютерной модели.
Суть компьютерного моделирования заключена в получении количественных и качественных результатов по имеющейся модели.
Качественные выводы, получаемые по результатам анализа, позволяют обнаружить неизвестные ранее свойства сложной системы: ее структуру, динамику развития, устойчивость, целостность и др.
Количественные выводы в основном носят характер прогноза некоторых будущих или объяснения прошлых значений переменных, характеризирующих систему.
Предметом компьютерного моделирования могут быть: экономическая деятельность фирмы или банка, промышленное предприятие, информационно-вычислительная сеть, технологический процесс, любой реальный объект или процесс, например процесс инфляции, и вообще – любая сложная система.
Цели компьютерного моделирования могут быть различными, однако наиболее часто моделирование является, как уже отмечалось ранее, центральной процедурой системного анализа.
Системный анализ - это совокупность методологических средств, используемых для подготовки и принятия решений экономического, организационного, социального или технического характера.
Компьютерная модель сложной системы должна, по возможности, отображать все основные факторы и взаимосвязи, характеризующие реальные ситуации, критерии и ограничения. Модель должна быть достаточно универсальной, чтобы описывать близкие по назначению объекты, и в то же время достаточно простой, чтобы позволить выполнить необходимые исследования с разумными затратами.
2. Виды моделирования
Моделирование представляет собой один из основных методов познания, является формой отражения действительности и заключается в выяснении или воспроизведении тех или иных свойств реальных объектов, предметов и явлений с помощью других объектов, процессов, явлений, либо с помощью абстрактного описания в виде изображения, плана, карты, совокупности уравнений, алгоритмов и программ
Возможности моделирования, то есть перенос результатов, полученных в ходе построена исследования модели, на оригинал, основаны на том, что модель в определенном смысле отображает (воспроизводит, моделирует, описывает, имитирует) некоторые интересующие исследователя черты объекта. Моделирование как форма отражения действительности широко распространено, и достаточно полная классификация возможных видов моделирования крайне затруднительна, хотя бы в силу многозначности понятия «модель», широко используемого не только в науке и технике, но искусстве, и в повседневной жизни. Тем не менее, применительно к естественным и техническим наукам принято различать следующие виды моделирования:
· концептуальное моделирование, при котором совокупность уже известных фактов или представлений относительно исследуемого объекта или системы истолковывается с помощью некоторых специальных знаков, символов, операций над ними или помощью естественного или искусственного языков;
· физическое (натурное) моделирование, при котором модель и моделируемый объект представляют собой реальные объекты или процессы единой или различной физической природы, причем между процессами в объекте-оригинале и в модели выполняются некоторые соотношения подобия, вытекающие из схожести физических явлений;
· структурно-функциональное моделирование, при котором моделями являются схемы (блок-схемы), графики, чертежи, диаграммы, таблицы, рисунки, дополненные специальными правилами их объединения и преобразования;
· математическое (логико-математическое) моделирование, при котором моделирование, включая построение модели, осуществляется средствами математики и логики;
· имитационное (компьютерное) моделирование, при котором логико-математическая модель исследуемого объекта представляет собой алгоритм функционирования объекта, реализованный в виде программного комплекса для компьютера.
3. Жизненный цикл моделируемой системы
Модель жизненного цикла ИС — структура, определяющая последовательность выполнения и взаимосвязи процессов, действий и задач на протяжении жизненного цикла. Модель жизненного цикла зависит от специфики, масштаба и сложности проекта и специфики условий, в которых система создается и функционирует.
Модель ЖЦ ИС включает в себя:
Стадия — часть процесса создания ИС, ограниченная определенными временными рамками и заканчивающаяся выпуском конкретного продукта (моделей, программных компонентов, документации), определяемого заданными для данной стадии требованиями.
4. Модели жизненного цикла
В настоящее время известны и используются следующие модели жизненного цикла:
Каскадная модель предусматривает последовательное выполнение всех этапов проекта в строго фиксированном порядке. Переход на следующий этап означает полное завершение работ на предыдущем этапе.
Рисунок4.1 - Каскадная модель ЖЦ ИС
Поэтапная модель с промежуточным контролем. Разработка ИС ведется итерациями с циклами обратной связи между этапами. Межэтапные корректировки позволяют учитывать реально существующее взаимовлияние результатов разработки на различных этапах; время жизни каждого из этапов растягивается на весь период разработки.
Рисунок 4.2 - Поэтапная модель с промежуточным контролем
Спиральная модель. На каждом витке спирали выполняется создание очередной версии продукта, уточняются требования проекта, определяется его качество и планируются работы следующего витка.Особое внимание уделяется начальным этапам разработки - анализу и проектированию, где реализуемость тех или иных технических решений проверяется и обосновывается посредством создания прототипов (макетирования).
Рисунок 4.3 - Спиральная модель ЖЦ ИС
Тема 4.2 Классификация инструментальных средств моделирования
Вопросы:
1. Визуальное моделирование
2. Разработка функциональных моделей по стандарту IDEF0
1. Визуальное моделирование
Визуальное моделирование (visual modeling) — это способ восприятия проблем с помощью зримых абстракций, воспроизводящих понятия и объекты реального мира.
Языки визуального моделирования (или визуальные языки) - это формализованные наборы графических символов и правила построения из них визуальных моделей. Сейчас известны и активно используются на практике такие языки визуального моделирования, как UML и BPMN. Однако существуют и более старые языки: SDL и MSC для моделирования телекоммуникационных систем, SADT/IDEF0 для моделирования бизнес-процессов, IDEF1x для моделирования баз данных и некоторые другие. Кроме того, в исследовательской среде создано множество других визуальных языков, например, язык WebML для моделирования web-приложений.
Визуальное моделирование существенно облегчает достижения таких целей как:
2. Разработка функциональных моделей по стандарту IDEF0
IDEF0- Function Modeling - используется для создания функциональной модели, которая является структурированным отображением функций производственной системы или среды, а также информации и объектов, связывающих эти функции (представляет изучаемую систему в виде набора взаимосвязанных функций («функциональных блоков»). Как правило, моделирование средствами IDEF0 является первым этапом изучения любой системы).
Функциональная модель
Объекты методологии IDEF0:
1. Интерфейсная дуга (Arrow), которую также нередко называют потоком или стрелкой. Интерфейсная дуга изображается в виде однонаправленной стрелки и имеет свое уникальное наименование (Arrow Label), содержащее, по требованию стандарта, оборот с существительным.
2. Функциональный блок графически изображается в виде прямоугольника (см. рис. 1), и, по требованиям стандарта, его название должно содержать глагольную форму («производить услуги», а не «производство услуг»).
Каждая из четырех сторон функционального блока имеет своё значение: верхняя сторона – «Управление» (Control), левая сторона – «Вход» (Input), правая – «Выход» (Output), нижняя сторона – «Механизм» (Mechanism). Каждому функциональному блоку в рамках системы присваивается уникальный идентификационный номер.
3. Декомпозиция. Следующим основным понятием стандарта IDEF0 является декомпозиция (Decomposition). Принцип декомпозиции применяется при разбиении сложного процесса на составляющие его функции. При этом уровень детализации процесса определяется непосредственно разработчиком модели.
Декомпозиция позволяет представлять модель системы в виде иерархической структуры отдельных диаграмм, что делает ее менее перегруженной и легко усваиваемой.