Программно технические системы реализации информационных процессов. Микропроцессор предназначен для

Аннотация: Принципы создания информационной системы. Реинжиниринг бизнес-процессов. Отображение и моделирование процессов. Обеспечение процесса анализа и проектирования ИС возможностями CASE-технологий. Внедрение информационных систем.

6. Разработка и внедрение информационной системы

6.1. Принципы создания информационной системы

Многие пользователи компьютерной техники и программного обеспечения неоднократно сталкивались с ситуацией, когда программное обеспечение, хорошо работающее на одном компьютере, не работает на другом таком же устройстве. Или системные блоки одного вычислительного устройства не стыкуются с аппаратной частью другого. Или информационная система другой компании упорно не желает обрабатывать данные, которые вы подготовили в информационной системе у себя на рабочем месте. Эта проблема называется проблемой совместимости вычислительных, телекоммуникационных и информационных устройств.

Развитие систем и средств вычислительной техники, расширенное их внедрение во все сферы науки, техники, сферы обслуживания и быта привели к необходимости объединения конкретных вычислительных устройств и реализованных на их основе информационных систем в единые информационно-вычислительные системы (ИВС) и среды. При этом разработчики ИВС столкнулись с рядом проблем.

Например, разнородность технических средств вычислительной техники с точки зрения организации вычислительного процесса, архитектуры, системы команд, разрядности процессора и шины данных и т. д. потребовала создания физических интерфейсов, реализующих, как правило, взаимную совместимость устройств. При увеличении числа типов интегрируемых устройств сложность организации физического интерфейса между ними существенно возрастала. Разнородность программируемых сред, реализуемых в конкретных вычислительных устройствах и системах, с точки зрения многообразия операционных систем, различия в разрядности и прочих особенностей привела к созданию программных интерфейсов между устройствами и системами. При этом необходимо отметить, что достигнуть полной совместимости программных продуктов, разработанных для конкретной программной среды, в другой среде удавалось не всегда. Разнородность интерфейсов общения в системе "человек-компьютер" требовала постоянного согласования программно-аппаратного обеспечения и пер еобучения кадров.

Принцип "открытости" информационной системы

Решение проблем совместимости привело к разработке большого числа международных стандартов и соглашений в сфере применения информационных технологий и разработки информационных систем. Основополагающим понятием стало понятие открытые системы.

Термин "открытая система" сегодня можно определить как "исчерпывающий и согласованный набор международных стандартов на информационные технологии и профили функциональных стандартов, которые специфицируют интерфейсы, службы и поддерживающие их форматы, чтобы обеспечить взаимодействие и мобильность программных приложений, данных и персонала".

Это определение, сформулированное специалистами института IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers), унифицирует содержание среды, которую предоставляет открытая система для широкого использования. В настоящее время общепризнанным координационным центром по разработке и согласованию стандартов открытых систем является OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards).

Общие свойства открытых информационных систем можно сформулировать следующим образом:

расширяемость/масштабируемость: обеспечение возможности добавления новых функций ИС или изменения некоторых уже имеющихся при неизменных остальных функциональных частях ИС;

мобильность/переносимость: обеспечение возможности переноса программ, данных при модернизации или замене аппаратных платформ ИС и возможности работы с ними специалистов, пользующихся ИТ, без их переподготовки при изменениях ИС;

взаимодействие: способность к взаимодействию с другими ИС (технические средства, на которых реализована информационная система, объединяются сетью или сетями различного уровня: от локальной до глобальной);

стандартизуемость: ИС проектируются и разрабатываются на основе согласованных международных стандартов и предложений, реализация открытости осуществляется на базе функциональных стандартов (профилей) в области информационных технологий;

дружественность к пользователю: развитые унифицированные интерфейсы в процессах взаимодействия в системе "человек-машина", позволяющие работать пользователю, не имеющему специальной "компьютерной" подготовки.

Новый взгляд на открытые системы определяется тем, что эти черты рассматриваются в совокупности, как взаимосвязанные, и реализуются в комплексе, что вполне естественно, поскольку все указанные выше свойства дополняют друг друга. Только в совокупности возможности открытых систем позволяют решать проблемы проектирования, разработки и внедрения современных информационных систем.

Структура среды информационной системы

Обобщенная структура любой ИС может быть представлена двумя взаимодействующими частями:

функциональной части, включающей прикладные программы, которые реализуют функции прикладной области;

среды или системной части, обеспечивающей исполнение прикладных программ.

С этим разделением тесно связаны две группы вопросов стандартизации:

стандарты интерфейсов взаимодействия прикладных программ со средой ИС, прикладной программный интерфейс (Application Program Interface - API);

стандарты интерфейсов взаимодействия самой ИС с внешней для нее средой (External Environment Interface - EEI).

Эти две группы интерфейсов определяют спецификации внешнего описания среды ИС - архитектуру, с точки зрения конечного пользователя, проектировщика ИС, прикладного программиста, разрабатывающего функциональные части ИС.

Спецификации внешних интерфейсов среды ИС и, как будет видно далее, спецификации интерфейсов взаимодействия между компонентами самой среды, - это точные описания всех необходимых функций, служб и форматов определенного интерфейса. Совокупность таких описаний составляет эталонную модель открытых систем (Reference Open System Model).

Эта модель используется более 20 лет и определяется системной сетевой архитектурой (SNA), предложенной IBM в 1974 году. Она основана на разбиении вычислительной среды на семь уровней, взаимодействие между которыми описывается соответствующими стандартами, и обеспечивает связь уровней вне зависимости от построения уровня в каждой конкретной реализации (рис. 6.1). Основным достоинством этой модели является детальное описание связей в среде с точки зрения технических устройств и коммуникационных взаимодействий. Вместе с тем она не принимает в расчет взаимосвязь с учетом мобильности прикладного программного обеспечения.

Рис. 6.1.

Эталонная модель среды открытых систем (OSE/RM) определяет разделение любой информационной системы на приложения (прикладные программы и программные комплексы) и среду, в которой эти приложения функционируют. Между приложениями и средой определяются стандартизованные интерфейсы (API), которые являются необходимой частью профилей любой открытой системы. Кроме того, в профилях ИС могут быть определены унифицированные интерфейсы взаимодействия функциональных частей друг с другом и интерфейсы взаимодействия между компонентами среды ИС.

Модель создания информационной системы

Методологически важно наряду с рассмотренными моделями среды ИС предложить модель создания ИС, которая имела бы те же аспекты функциональных групп компонентов (пользователи, функции, данные, коммуникации). Такой подход обеспечит сквозной процесс проектирования и сопровождения на всех стадиях эксплуатации ИС и возможность обоснованного выбора стандартов на разработку систем и документирование проектов.

Компания является сложной онтологической (понятийной) структурой, состоящий из определенной совокупности сущностей и взаимосвязей (рис. 6.2).

Рис. 6.2.

Взаимодействия между её элементами, определяемые бизнес-логикой и закрепленные в наборе бизнес-правил, и является деятельностью компании. Информационная система "отражает" логику и правила, организуя и преобразуя информационные потоки, автоматизирует процессы работы с данными и информацией и визуализирует результаты в виде наборов отчетных форм. Поэтому для начала следует создать бизнес-модель предприятия, которая является отображением предприятия и его информационно-управляющей системы.

При создании модели формируется "язык общения" руководителей предприятия, консультантов, разработчиков и будущих пользователей, позволяющий выработать единое представление о том, ЧТО и КАК должна делать система управления предприятием (корпоративная система управления). Такая бизнес-модель - осязаемый результат, с помощью которого можно максимально конкретизировать цели внедрения ИС и определиться со следующими параметрами проекта:

• основные цели бизнеса, которые можно достичь посредством автоматизации процессов;
• перечень участков и последовательность внедрения модулей ИС;
• фактическая потребность в объемах закупаемого программного и аппаратного обеспечения;
• реальные оценки сроков развертывания и запуска ИСУ;
• ключевых пользователей ИС и уточненный список членов команды внедрения;
• степень соответствия выбранного вами прикладного программного обеспечения специфике бизнеса вашей компании.

В основе модели всегда лежат бизнес-цели предприятия, полностью определяющие состав всех базовых компонентов модели:

• бизнес-функции, описывающие ЧТО делает бизнес;
• основные, вспомогательные и управленческие процессы, описывающие КАК предприятие выполняет свои бизнес-функции;
• организационно-функциональную структуру, определяющую ГДЕ исполняются бизнес-функции и бизнес-процессы;
• фазы, определяющие КОГДА (в какой последовательности) должны быть внедрены те или иные бизнес-функции;
• роли, определяющие КТО исполняет бизнес-функции и КТО является "хозяином" бизнес-процессов;
• правила, определяющие связь и взаимодействие между всеми ЧТО, КАК, ГДЕ, КОГДА и КТО.

После построения бизнес-модели (или параллельно с этим) можно приступать к формированию модели проектирования, реализации и внедрения самой ИС (рис. 6.3).

Рис. 6.3.

Опыт создания и использования "заказных" ИС позволяет условно выделить следующие основные этапы их жизненного цикла:

• определение требований к системе и их анализ - определение того, что должна делать система;
• проектирование - определение того, как система будет делать то, что она должна делать; проектирование это, прежде всего, спецификация подсистем, функциональных компонентов и способов их взаимодействия в системе;
• разработка - создание функциональных компонентов и отдельных подсистем, соединение подсистем в единое целое;
• тестирование - проверка функционального соответствия системы показателям, определенным на этапе анализа;
• внедрение - установка и ввод системы в действие;
• функционирование - штатный процесс эксплуатации в соответствии с основными целями и задачами ИС;
• сопровождение - обеспечение штатного процесса эксплуатации системы на предприятии заказчика.

Определение требований к системе и анализ является первым этапом создания ИС, на котором требования заказчика уточняются, согласуются, формализуются и документируются. Фактически на этом этапе дается ответ на вопрос: "Для чего предназначена и что должна делать информационная система?". Именно здесь лежит ключ к успеху всего проекта.

Целью системного анализа является преобразование общих, расплывчатых знаний об исходной предметной области (требований заказчика) в точные определения и спецификации для разработчиков, а также генерация функционального описания системы. На этом этапе определяются и специфицируются:

• внешние и внутренние условия работы системы;
• функциональная структура системы;
• распределение функций между человеком и системой, интерфейсы;
• требования к техническим, информационным и программным компонентам системы,
• требования к качеству и безопасности;
• состав технической и пользовательской документации;
• условия внедрения и эксплуатации.

Разработка перечисленных выше спецификаций при создании ИС, предназначенной для автоматизации управленческих процессов, в общем случае проходит четыре стадии.

Первая стадия анализа - структурный анализ предприятия - начинается с исследования того, как организована система управления предприятием, с обследования функциональной и информационной структуры системы управления, определения существующих и возможных потребителей информации.

По результатам обследования аналитик на первой стадии строит обобщенную логическую модель исходной предметной области, отображающую ее функциональную структуру, особенности основной деятельности и информационное пространство, в котором эта деятельность осуществляется (рис. 6.4). На этом материале аналитик строит функциональную модель "Как есть" (As Is).

Вторая стадия работы, к которой обязательно привлекаются заинтересованные представители заказчика, а при необходимости и независимые эксперты, состоит в анализе модели "Как есть", выявлении ее недостатков и узких мест, определение путей совершенствования системы управления на основе выделенных критериев качества.

Третья стадия анализа, содержащая элементы проектирования, - создание усовершенствованной обобщенной логической модели, отображающей реорганизованную предметную область или ее часть, которая подлежит автоматизации - модель "Как должно быть" (As To Be).

Заканчивается процесс (четвертая стадия) разработкой "Карты автоматизации", представляющей собой модель реорганизованной предметной области, на которой обязательно обозначены "границы автоматизации".

В большинстве случаев модель "Как есть" улучшается системным аналитиком за счет устранения очевидных несоответствий и узких мест, а полученный таким образом вариант модели рассматривается в дальнейшем в качестве предварительной модели "Как должно быть", которая впоследствии дополняется в соответствии со стратегией развития предприятия (рис.6.5).

Рис. 6.5.

На стадии анализа требований к проектируемой системе и вводятся:

• классы пользователей и соответствующие диаграммы бизнес-транзакций;
• модели (диаграммы) процессов прикладной деятельности и соответствующие перечни функциональных задач ИС;
• классы объектов предметной области и соответствующие диаграммы "сущность-связь", отражающие информационную модель этой предметной области;
• топология расположения подразделений и пользователей, обслуживаемых данной ИС;
• параметры защиты данных, информации и самой системы.

Основным документом, отражающим результаты работ первого этапа создания ИС, является техническое задание на проект (разработку), содержащее, кроме вышеперечисленных определений и спецификаций, также сведения об очередности создания системы, сведения о выделяемых ресурсах, директивных сроках проведения отдельных этапов работы, организационных процедурах и мероприятиях по приемке этапов, защите проектной информации и т. д.

Следующий этап - проектирование. В реальных условиях проектирование - это поиск, моделирование способа разработки, который удовлетворяет требованиям функциональности системы средствами имеющихся технологий с учетом заданных начальных условий и ограничений. Проектирование информационных систем всегда начинается с определения цели проекта. Основная задача любого успешного проекта заключается в том, чтобы на момент запуска системы и в течение всего времени ее эксплуатации можно было обеспечить:

• требуемую функциональность системы и степень адаптации к изменяющимся условиям ее функционирования;
• требуемую пропускную способность системы и минимальное время реакции системы на запрос;
• безотказную работу системы в требуемом режиме, готовность и доступность системы для обработки запросов пользователей;
• простоту эксплуатации и сопровождения системы;
• необходимую безопасность данных и права доступа пользователей.

Производительность и надёжность являются главными факторами, определяющими эффективность системы. Хорошее проектное решение служит основой высокопроизводительной системы.

Проектирование информационных систем охватывает три основные области:

• проектирование структур данных, которые будут реализованы в базе данных;
• проектирование программ, экранных форм, отчетов, которые будут обеспечивать выполнение запросов к данным;
• проектирование конкретной среды или технологии, а именно: топологии сети, конфигурации аппаратных средств, используемой архитектуры, параллельной обработки, распределенной обработки данных и т. п.

На основе результатов системного анализа на стадии предварительного проекта разрабатываются:

• проект программно-аппаратной реализации, проект пользовательских интерфейсов и технологии работы пользователей в системе;
• архитектура распределенной системы и спецификации телекоммуникационной сети;
• модели (диаграммы) потоков данных;
• функциональные блок-схемы прикладного и системного программного обеспечения (последние - в соответствии с принятыми моделями среды ИС и профилями стандартов).

Стадия предварительного проекта может предусматривать прототипирование фрагментов, важных с точки зрения пользователя для проверки их соответствия требованиям на ранней фазе разработки.

На стадии детального проектирования разрабатываются:

• комплексы функциональных программ ИС и проект реализации среды ИС;
• структуры данных, средства ведения баз данных;
• сетевые адреса, протоколы телекоммуникаций и другие компоненты среды обмена информацией, включаемые в состав проектируемой ИС;
• правила разграничения доступа пользователей и средства их реализации.

Стадия реализации ИС предусматривает разработку и тестирование компонентов и комплексное тестирование системы.

Стадия эксплуатации и сопровождения предусматривает контроль функционирования ИС, внесение требуемых изменений в информационную базу в процессе текущей работы и модернизацию функций ИС силами прикладных специалистов с помощью инструментальных средств, встроенных в систему.

Этапы разработки, тестирования, внедрения, эксплуатации и сопровождения ИС объединяются термином - реализация. Реализация ИС является чрезвычайно сложным многоаспектным процессом, осуществляемым на базе совокупностей (профилей) гармонизированных международных стандартов, спецификаций и соглашений. Такая практика является залогом того, что создаваемая информационная система будет реализована как "открытая система". Иными словами такая ИС будет масштабируема, мобильна, переносима, обладать дружественными интерфейсами и т. д.

Жизненный цикл ИС формируется в соответствии с принципом нисходящего проектирования и, как правило, носит спирально-итерационный характер. Реализованные этапы, начиная с самых ранних, циклически повторяются в соответствии с изменениями требований и внешних условий, введением дополнительных ограничений и т. п. На каждом этапе жизненного цикла порождается определенный набор технических решений и документов, при этом для каждого этапа исходными являются документы и решения, принятые на предыдущем этапе. Жизненный цикл ИС заканчивается, когда прекращается её программное и техническое сопровождение.

6.2. Реинжиниринг бизнес-процессов

Внедрение информационных технологий и реализованных на их основе информационных систем в повседневную деятельность предприятия дает ему тактические и долгосрочные преимущества в бизнесе. Стремление руководства к использованию ИТ может остаться лишь благими намерениями, если оно не будет следовать сложившимся требованиям и правилам разработки, проектирования и внедрения ИТ. Выше говорилось о базовых требованиях к стандартизации объектов и функциональных задач, без которых реализуемая система не будет являться открытой системой, что приведет впоследствии к многочисленным проблемам при ее внедрении и эксплуатации.

Следование требованиям стандартов при разработке ИС автоматически приводит к тому, чтобы само предприятие - внешняя среда для ИС - также отвечало необходимым требованиям: определение и стандартизация классов пользователей и объектов, топология потоков данных и работ, архитектура наследуемых и разрабатываемых подсистем, состояние бизнес-процессов и т. д.

Бизнес-процесс представляет собой систему последовательных, целенаправленных и регламентированных видов деятельности, в которой посредством управляющего воздействия и с помощью определенных ресурсов за определенное время входы процесса преобразуются в выходы - в результаты, представляющие ценность для потребителя и приносящие прибыль изготовителю.

Стандартный бизнес-процесс в масштабах предприятия реализуется в виде сети основных, вспомогательных, поддерживающих и управленческих процессов (рис. 6.6).

Рис. 6.6.

При этом разделение на основные и вспомогательные процессы в определяющей степени зависит от предметной области и направления деятельности предприятия: для производственной компании, например, деятельность юридического отдела является вспомогательной, а для юридической или консалтинговой фирмы - основной. Идентификация процессов является обязательным условием, без реализации которого невозможна информатизация деятельности.

Руководители предприятия, решившиеся на внедрение ИТ, должны твердо усвоить - начало работ по проектированию информационной системы чаще всего влечет за собой обязательный реинжиниринг бизнес-процессов! Реинжиниринг представляет собой множество методик и рекомендаций, среди них нужно выбрать те, которые наилучшим образом удовлетворяют поставленным целям.

Реинжиниринг бизнес-процессов - это совокупность методов и действий, служащих для перепроектирования процессов в соответствии с изменившимися условиями внешней и внутренней среды и/или целями бизнеса.

Существует несколько базовых правил, которых следует придерживаться в процессе проведения реинжиниринга:

• разработка последовательных пошаговых процедур для перепроектирования процессов;
• использование в проектировании стандартных языков и нотаций;
• наличие эвристических и прагматических показателей, позволяющих оценить или измерить степень соответствия перепроектированного процесса или функциональности заданным целям;
• подход к решению частных задач и к их совокупности должен быть системным;
• даже небольшое улучшение должно давать быстрый положительный эффект.

Реинжиниринг деловых процессов и функций начинается с пересмотра целей предприятия, его структуры, анализа потребностей внутренних пользователей и рынка, производимых продуктов и услуг (рис. 6.7).

Перепланирование целей и задач предполагает пересмотр политики предприятия и ответа на следующие вопросы:

• Какие новые вызовы предъявляют нам изменившиеся условия бизнеса?
• Что представляет предприятие сейчас, и что мы хотим от него в будущем?
• Каких именно потребителей мы обслуживаем, насколько мы удовлетворяем их требования и ожидания, и что нужно сделать для привлечения новых?
• Какие именно показатели определяют эффективность деятельности предприятия, производительность труда и качество продукта, является ли это определение полным и адекватным?
• Какие именно информационные технологии и средства помогут нам в этом?

Рис. 6.7.

Для ответа на эти ключевые вопросы необходимо в первую очередь провести детальное описание бизнес-архитектуры предприятия, его бизнес-логики, построить функциональную модель взаимодействия бизнес-процессов, ресурсов и персонала и отразить её в архитектуре ИС, содержании модулей информационных подсистем и визуализации форм представления информации. Необходимо также иметь методики и инструменты реорганизации процессов, решения прикладных задач и управления проектом реинжиниринга (рис. 6.8). Описание бизнес-архитектуры предприятия позволяет:

• построить схему основных потоков данных, работ, движения финансов и документов;
• понять, как информация распределяется между подразделениями, и кто является конечным пользователем в том или ином бизнес-процессе;
• описать взаимодействие процессов и модулей информационной системы;
• определить критическую важность видов информации для конкретных уровней управления предприятием;
• выявить дублированные структуры и связи.

Рис. 6.8.

Результатом такого описания является:

• уточненная карта сети процессов;
• матрица взаимосвязей процессов и подразделений, вовлеченных в эти процессы;
• информация о том, какие системы автоматизации существуют, при выполнении каких операций используются, где и какие данные используются, какие системы автоматизации и информатизации необходимо разработать;
• функциональные схемы потоков данных (Data Flow), работ (Work Flow), финансовых потоков (Cash Flow), потоков управленческих воздействий (Control Flow) и документооборота (Doc Flow).

Функциональная модель поможет составить точные спецификации всех операций, процедур и взаимосвязей между ними. Такая модель, если она построена правильно, обеспечивает исчерпывающее описание о функционирующем процессе и обо всех имеющихся в нем потоках информации. Эта модель описывает состояние "Как есть" (As Is). По результатам анализа возможных путей улучшения от реальной модели нужно перейти к модели, характеризующей улучшения - модель "Как будет" (As To Be), вариант - "Как должно быть" (рис. 6.9).

Рис. 6.9.

Функциональное моделирование является достаточно серьезной проблемой, полнота и соответствие построенной модели зависят как от средств моделирования, так и от квалификации специалистов, выполняющих это моделирование.

Реинжиниринг бизнес-процессов является сложным и многоаспектным проектом, требующим тщательного планирования и проработки деталей. В таблице 6.1 показаны основные этапы реинжиниринга.

Таблица 6.1. Основные этапы реинжиниринга

Этап	Мероприятия
Планирование и начало работ	Выявление главных причин проведения реформы на предприятии и оценка последствий отказа от такой реформы
	Выявление важнейших процессов, требующих реинжиниринга
	Выявление единомышленников среди руководства и создание рабочей группы из представителей администрации
	Обеспечение поддержки проекта руководством
	Подготовка плана проекта: определение объема, обозначение измеримых целей, выбор методологии, составление подробного графика
	Согласование целей и объемов проекта с руководством
	Формирование группы реинжиниринга
	Выбор консультантов или внешних экспертов
	Проведение вводного совещания
	Доведение целей проекта до руководителей низшего звена; начальное информирование всей организации
	Обучение группы реинжиниринга
	Подготовка плана и начало работ
Исследования	Аналитическое исследование опыта компаний с подобными процессами
	Опрос клиентов и контрольных групп для выявления существующих и будущих требований
	Опрос служащих и руководителей для выявления вопросов; мозговой штурм
	Поиск в литературе и прессе данных о тенденциях в отрасли и о чужом опыте
	Оформление подробных документов на исходные процессы и сбор рабочих данных; выявление недоработок
	Обзор изменений и вариантов технологий
	Опрос владельцев и представителей руководства
	Посещение кружков и семинаров
	Сбор данных от внешних экспертов и консультантов
Проектирование	Мозговой штурм и выработка новаторских идей; упражнения по творческому мышлению, чтобы "снять шоры"
	Проработка сценариев "а что, если?" и применение "шаблонов успеха" других компаний
	Создание при помощи специалистов 3-5 моделей; разработка комплексных моделей, в которых собрано лучшее от каждой из предыдущих
	Создание картины идеального процесса
	Определение моделей нового процесса и их графическое представление
	Разработка организационной модели в сочетании с новым процессом
	Определение технологических требований; выбор платформы для новых процессов
	Выделение краткосрочных и долгосрочных мер
Утверждение	Анализ затрат и преимуществ; расчет прибыли на капитал
	Оценка влияния на клиентов и служащих; оценка влияния на конкурентоспособность
	Подготовка официального документа для высшего руководства
	Проведение обзорных совещаний для ознакомления и утверждения деталей проекта оргкомитетом и высшим руководством
Внедрение	Завершение подробной разработки процессов и организационных моделей; определение новых рабочих обязанностей
	Разработка систем поддержки
	Реализация предварительных вариантов и первичные испытания
	Ознакомление работников с новым вариантом; разработка и осуществление плана реформы
	Разработка поэтапного плана; внедрение как таковое
	Разработка плана обучения; обучение работников новым процессам и системам
Последующие мероприятия	Разработка мероприятий по периодической оценке; определение итогов нового процесса; внедрение программы непрерывного совершенствования нового процесса
	Предоставление окончательного отчета оргкомитету и администрации

6.3. Отображение и моделирование процессов

На сегодняшний день получили распространение три основные методологии функционального моделирования (и сопутствующий им инструментарий): IDEF (Integrated DEFinition), UML (Unified Modeling Language) и ARIS (Architecture of Integrated Information Systems). Для каждой из них существуют определенные программные продукты, которые помимо разработки позволяют проводить преобразования и операции для последующей работы с полученными моделями. Наибольшее распространение сегодня получили методологии IDEF и программный продукт BPWin, содержащий методологии IDEF0, IDEF3, DFD (Data Flow Diagrams) и ERWin (IDEF1x) от компании Computer Associates.

История методологии IDEF начинается с 70-х годов ХХ века с методологии SADT (Structured Analysis and Design Technique), разработанной Дугласом Россом (Softtech INC). Изначально SADT применялось Министерством Обороны США для практического моделирования процессов в рамках программы ICAM (Integrated Computer Aided Manufacturing). Принципиальным требованием при разработке рассматриваемого семейства методологий была возможность эффективного обмена информацией между всеми специалистами - участниками программы ICAM (Icam DEFinition). В последующем эта методология была трансформирована в стандарт IDEF0 (Function Modeling, FIPS № 183). Семейство IDEF включает уже упомянутые IDEF3 (Process Description Capture) и IDEF1x (Data Modeling, FIPS № 184).

После опубликования стандартов они были успешно применены в самых различных областях бизнеса, показав себя эффективным средством анализа, конструирования и отображения бизнес-процессов (к слову сказать, он активно применяется и в отечественных госструктурах, например в Государственной налоговой инспекции). Более того, собственно с широким применением IDEF (и предшествующей методологии SADT) и связано возникновение основных идей популярного ныне понятия "реинжиниринг бизнес-процессов" (Business Process Reengineering - BPR).

Информационный процесс - это устойчивый процесс (последовательность работ и действий с данными и информацией), относящийся к сопровождению производственно-хозяйственной деятельности компании и обычно ориентированный на информационное обслуживание создания новой стоимости. Бизнес-процесс включает в себя иерархию взаимосвязанных функциональных действий, реализующих одну (или несколько) бизнес-целей компании и отражающий результаты в информационной системе, например, информационное обеспечение управления и анализа выпуска продукции или ресурсное обеспечение выпуска продукции (под продукцией здесь понимают товары, услуги, решения, документы).

Работа с использованием метода IDEF начинается с постановки цели моделирования. Мировой опыт свидетельствует, что ошибки при постановке цели приводят в среднем к 50 % неудач в процессе моделирования. Формулирование цели изначально направляет работу в заданном направлении, а значит, ограничивает круг вопросов для анализа. Практическая работа начинается с определения контекста (Context, Context Diagram), то есть верхнего уровня системы, в нашем случае - предприятия. После формулировки цели необходимо очертить область моделирования (Scope), которая в последующем будет определять общие направления движения и глубину детализации (Decomposition). Собственно, сама методология IDEF определяет стандартизированные объекты для работы и отображения. Например, к таковым относятся функция (Activity), интерфейсная дуга (Arrow), заметка (Note) а также способ их расположения и трактования (Semantics).

В последнее время на российском рынке появился программный продукт Business Studio, который специально создан для работы с методами IDEF и обладает интуитивным и дружественным интерфейсом (User-friendly Interface).

Рис. 6.10.

В основе нотации и методологии IDEF0 лежит понятие "блока", то есть прямоугольника, который выражает некоторую функцию бизнеса (рис. 6.10). В соответствии со стандартом функция должна быть выражена глагольным оборотом В IDEF0 роли сторон прямоугольника (функциональные значения) различны: верхняя сторона имеет значение "управление", левая - "вход", правая - "выход", нижняя - "механизм исполнения".

Вторым элементом методологии и нотации является "поток", называемый в стандарте "интерфейсная дуга". Это элемент, описывающий данные, неформальное управление, или что-либо другое, оказывающее влияние на функцию, изображенную блоком. Потоки обозначаются оборотом существительного.

В зависимости от того, к какой стороне блока направлен поток, он, соответственно, носит название "входной", "выходной", "управляющий". Изобразительным элементом, представляющим поток, является стрелка. Поток можно интерпретировать как представление объекта, под которым понимается как информационный объект, так и реальный физический объект.

Важным фактором является то, что "источником" и "приемником" потоков (то есть, началом и концом стрелки) могут быть, как правило, только блоки. При этом источником может являться только выходная сторона блока, приемником - любая из трех оставшихся. Если же необходимо подчеркнуть внешний характер потока, то может быть применен метод "туннелирования" - скрытие или появление интерфейсной дуги из "туннеля".

И, наконец, "третьим китом" методологии IDEF0 является принцип функциональной декомпозиции блоков, который представляет собой модельную интерпретацию той практической ситуации, что любое действие (тем более такое сложное, как бизнес-процесс) может быть разбито (декомпозировано) на более простые операции (действия, бизнес-функции). Или, другими словами, действие может быть представлено как совокупность элементарных функций.

Пример функциональной модели процесса отгрузки и доставки продукции показан на рис. 6.11 .

Степень формализации описания бизнес-процессов может быть различной в зависимости от решаемых при этом задач. Для описания информационных процессов разработан специализированный язык BPEL (Business Process Execution Language). BPEL создан на основе XML для формального описания бизнес-процессов и протоколов их взаимодействия между собой. BPEL расширяет модель взаимодействия Web-служб и включает в эту модель поддержку транзакций.

В настоящее время активно развивается методология BPMS (Business Process Management System) - класс программного обеспечения для управления бизнес-процессами и административными регламентами. (Употребляются также термины BPM-система и просто BPM). Использование BPMS позволяет организовать эффективное взаимодействие между управленцами и ИТ-специалистами, лучше использовать существующие подсистемы и ускорить разработку новых.

Основные функции BPMS - моделирование, исполнение и мониторинг бизнес-процессов. Основываясь на данных мониторинга, предприятия выявляют узкие места и усовершенствуют свои бизнес-процессы. Цикл управления замыкается, когда при помощи BPMS измененные бизнес-процессы оперативно внедряются в эксплуатацию.

Современные методы разработки и развития программного обеспечения ИС в полной мере стараются ориентироваться на возможности автоматизированного оперативного внесения изменений. Наиболее сложным оказался процесс стандартизации языка BPEL для унификации использования одних и тех же конструкций программным обеспечением разных производителей. Фирмы IBM и Microsoft определили два довольно-таки схожих языка: WSFL (Web Services Flow Language) и Xlang, соответственно.

Рост популярности BPML и открытое движение BPMS к пользователям привело корпорации Intalio Inc., IBM и Microsoft к решению объединить эти языки в новый язык BPEL4WS. В апреле 2003 года корпорации BEA Systems, IBM, Microsoft, SAP и Siebel Systems передали BPEL4WS версии 1.1 в OASIS для стандартизирования в Web Services BPEL Technical Committee. Хотя BPEL4WS появился в версиях 1.0 и 1.1, технический комитет WS-BPEL OASIS проголосовал 14 сентября 2004 за то, чтобы назвать спецификацию WS-BPEL 2.0. Это изменение было сделано, чтобы согласовать BPEL с другими стандартами Web-сервисов, которые на основании "Соглашения об именовании" начинаются сочетаниями букв "WS-".

Корпорации Active Endpoints, Adobe, BEA, IBM, Oracle и SAP опубликовали согласованные спецификации BPEL4 People и WS-HumanTask, в которых описывалось, как может быть реализовано в системе и нотациях BPEL взаимодействие процессов с людьми. Предполагается добавление в BPEL семантики в форме WS-HumanTask и других разнообразных дополнений.

6.4. Обеспечение процесса анализа и проектирования ИС возможностями CASE-технологий

Термин CASE (Computer Aided Software/System Engineering) используется в настоящее время в весьма широком смысле. Первоначальное значение термина CASE, ограниченное вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения (ПО), в настоящее время приобрело новый смысл, охватывающий процесс разработки сложных ИС в целом.

Теперь под термином CASE-средства понимаются программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения ИС, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного программного обеспечения (приложений) и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы. Таким образом, современные CASE-средства вместе с системным программным обеспечением и техническими средствами поддержки образуют полную среду разработки ИС.

Появлению CASE-технологии и CASE-средств предшествовали исследования в области методологии программирования. Программирование обрело черты системного подхода с разработкой и внедрением языков высокого уровня, методов структурного и модульного программирования, средств визуального моделирования и проектирования на базе языка UML (Unified Modeling Language), средств их поддержки, формальных и неформальных языков описаний системных требований и спецификаций и т. д. Кроме того, появлению CASE-технологии способствовали и такие факторы, как:

• подготовка аналитиков и программистов, восприимчивых к концепциям модульного и структурного программирования;
• широкое внедрение и постоянный рост производительности компьютеров, позволившие использовать эффективные графические средства и автоматизировать большинство этапов проектирования;
• внедрение сетевой технологии, предоставившей возможность объединения усилий отдельных исполнителей в единый процесс проектирования путем использования разделяемой базы данных, содержащей необходимую информацию о проекте.

CASE-технология представляет собой методологию проектирования ИС, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех этапах разработки и сопровождения ИС и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. Большинство существующих CASE-средств основано на методологиях структурного (в основном) или объектно-ориентированного анализа и проектирования, использующих спецификации в виде диаграмм или текстов для описания внешних требований, связей между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств [Вендров А. М. , http://www.citforum.ru/database/case/index.shtml ].

CASE-средства позволяют создавать не только продукт, практически готовый к использованию, но и обеспечить "правильный" процесс его разработки. Основная цель технологии - отделить проектирование программного обеспечения от его кодирования, сборки, тестирования и максимально "скрыть" от будущих пользователей все детали разработки и функционирования ПО. При этом значительно повышается эффективность работы проектировщика: сокращается время разработки, уменьшается число программных ошибок, программные модули можно использовать при следующих разработках.

Большинство CASE-средств основано на парадигме "методология/метод/нотация/структура/средство".

Методология задает руководящие указания для оценки и выбора проекта разработки ПО, этапы и последовательность работ, правила применения тех или иных методов.

Метод - систематическая процедура или технология генерации описаний компонент ПО (например, описание потоков и структур данных).

Нотации предназначены для описания системы в целом, ее элементов: графы, диаграммы, таблица, блок схемы, алгоритмы, формальные языки и языки программирования.

Структуры являются средством для реализации структурного анализа и построения структуры конкретной системы.

Средства - технологические и программные инструменты для поддержки и усиления методов.

CASE-технологии обладают следующими основными достоинствами, которые позволяют широко использовать их при разработке информационных систем:

• ускоряют процесс коллективного проектирования и разработки;
• позволяют за короткий срок создать прототип заказанной системы с заданными свойствами;
• освобождают разработчика от рутинной работы, оставляя время для творчества;
• обеспечивают эффективность и качество разрабатываемого ПО за счет автоматизации контроля всего процесса разработки;
• поддерживают сопровождение и развитие системы на высоком уровне.

Следует отметить, что, несмотря на все потенциальные возможности CASE-средств, существует достаточно много примеров их неудачного внедрения, в результате которых CASE-средства становятся "полочным" ПО (Shelfware).

В связи с этим необходимо учитывать следующее:

• CASE-средства не обязательно дают немедленный эффект, он может быть получен только спустя какое-то время;
• реальные затраты на внедрение CASE-средств обычно намного превышают затраты на их приобретение;
• CASE-средства обеспечивают возможности для получения существенной выгоды только после успешного завершения процесса их внедрения, эффективного обучения пользователей и регулярного применения.

Можно также перечислить следующие факторы, усложняющие определение возможного эффекта от использования CASE-средств:

• широкое разнообразие качества и возможностей CASE-средств;
• относительно небольшое время использования CASE-средств в различных организациях и недостаток опыта их применения;
• широкое разнообразие в практике внедрения различных организаций;
• отсутствие детальных метрик и данных для уже выполненных и текущих проектов;
• широкий диапазон предметных областей проектов;
• различная степень интеграции CASE-средств в различных проектах.

Некоторые аналитики считают, что реальная выгода от использования некоторых типов CASE-средств может быть получена только после одно- или двухлетнего опыта. Другие полагают, что воздействие может реально проявиться в фазе эксплуатации жизненного цикла ИС, когда технологические улучшения могут привести к снижению эксплуатационных затрат.

Ниже перечислены основные виды и последовательность работ, рекомендуемые при построении логических моделей предметной области в рамках CASE-технологии анализа системы управления предприятием.

1. Проведение функционального и информационного обследования системы управления (административно-управленческой деятельности) предприятия (рис. 6.1.2):
   • определение организационно-штатной структуры предприятия;
   • определение функциональной структуры предприятия;
   • определение перечня целевых функций структурных элементов (подразделений и должностных лиц);
   • определение круга и очередности обследования структурных элементов системы управления согласно сформулированным целевым функциям;
   • обследование деятельности выделенных структурных элементов;
   • построение FD-диаграммы системы управления с указанием структурных элементов и функций, реализация которых будет моделироваться на DFD-уровне.
2. Разработка моделей деятельности структурных элементов и системы управления в целом:
   • выделение множества внешних объектов, оказывающих существенное влияние на деятельность структурного элемента;
   • спецификация входных и выходных информационных потоков;
   • выявление основных процессов, определяющих деятельность структурного элемента и обеспечивающих реализацию его целевых функций;
   • спецификация информационных потоков между основными процессами деятельности, уточнение связей между процессами и внешними объектами;
   • оценка объемов, интенсивности и других необходимых характеристик информационных потоков;
   • разработка иерархии диаграмм потоков данных, образующих функциональную модель деятельности структурного элемента;
   • объединение DFD-моделей структурных элементов в единую модель системы управления предприятием.
3. Разработка информационных моделей структурных элементов и модели информационного пространства системы управления:
   • определение сущностей модели и их атрибутов;
   • проведение атрибутного анализа и оптимизация сущностей;
   • идентификация отношений между сущностями и определение типов отношений;
   • анализ и оптимизация информационной модели;
   • объединение информационных моделей в единую модель информационного пространства.
4. Разработка предложений по автоматизации системы управления предприятия:
   • определение границ автоматизации - составление перечня автоматизируемых структурных элементов, разбиение процессов основной деятельности на автоматические, автоматизированные и ручные;
   • составление перечня подсистем и логических АРМов (автоматизированных рабочих мест), определение способов их взаимодействия;
   • разработка предложений по очередности проектирования и реализации подсистем и отдельных логических АРМов, входящих в состав ИС;
   • разработка требований к средствам базового технического обеспечения ИС;
   • разработка требований к средствам базового программного обеспечения ИС.

Логическая модель, отображающая деятельность системы управления предприятия и информационное пространство, в котором эта деятельность протекает, представляют собой "снимок" положения дел (функциональная структура, роли должностных лиц, взаимодействие подразделений, принятые технологии обработки управленческой информации, автоматизированные и неавтоматизированные процессы и т. д.) на момент обследования. Эта модель позволяет понять, что делает и как функционирует предприятие с позиций системного анализа, сформулировать предложения по улучшению ситуации.

Развитие логической модели предметной области, ее последовательное превращение в модель целевой ИС, позволит интегрировать перспективные предложения руководства и ведущих сотрудников предприятия, экспертов и системных аналитиков, сформировать видение новой, реорганизованной и автоматизированной деятельности предприятия (рис. 6.12).

Рис. 6.12.

Построенная модель является законченным результатом по следующим причинам.

1. Она включает в себя модель существующей неавтоматизированной технологии, принятой на предприятии. Формальный анализ этой модели позволяет выявить узкие места в управлении предприятием и сформулировать рекомендации по его улучшению (независимо от того, предполагается ли дальнейшая разработка автоматизированной системы или нет).
2. Она независима и отделяема от конкретных разработчиков, не требует сопровождения и может быть безболезненно передана другим лицам. Более того, если по каким-либо причинам предприятие не готово к реализации проекта в данный момент времени, модель может быть "положена на полку" до тех пор, пока в ней не возникнет необходимость.
3. Она позволяет осуществлять эффективное обучение новых работников конкретным направлениям деятельности предприятия, так как соответствующие технологии содержатся в модели.
4. С ее помощью можно осуществлять предварительное моделирование перспективных направлений деятельности предприятия с целью выявления новых потоков данных, взаимодействующих процессов и структурных элементов.
5. Она обеспечивает распространение накопленного опыта на других предприятиях, дает возможность унифицировать административно-управленческую и финансовую деятельность этих предприятий.

Модель является не просто реализацией начальных этапов работы и основанием для формирования технического задания на ее последующие этапы. Она представляет собой самостоятельный результат, имеющий большое практическое значение, так как позволяет дальнейшее применение CASE-технологий для реального проектирования и разработки ИС.

Paradigm Plus - моделирование приложений и генерация объектного кода;

Rational Rose - моделирование бизнес-процессов и компонентов приложений

Rational Suite AnalystStudio - пакет для аналитиков данных;

Oracle Designer (входит в Oracle9i Developer Suite) - высоко функциональное средство проектирования программных систем и баз данных, реализующее технологию CASE и собственную методологию Oracle - CDM. Позволяет команде разработчиков полностью провести проект, начиная от анализа бизнес-процессов через моделирование к генерации кода и получению прототипа, а в дальнейшем и окончательного продукта. Сложное CASE-средство, имеет смысл использовать при ориентации на линейку продуктов Oracle.

Рис. 6.15. Состав CASE-средства IBM-Rational рис. 6.16).

6.5. Внедрение информационных систем

Внедрение корпоративной ИС, разработанной самостоятельно или приобретенной у поставщика, зачастую сопровождается ломкой (перепроектированием) существующих на предприятии бизнес-процессов. Приходиться перестраивать их под требования стандартов и логику внедряемой системы. Отметим сразу, что внедрение ИС решает ряд управленческих и технических проблем, однако порождает проблемы, связанные с человеческим фактором.

Внедрение информационной системы, как правило, значительно облегчает управление деятельностью предприятия, оптимизирует внутренние и внешние потоки информации, ликвидирует узкие места в управлении. Однако после того как система успешно установлена, "обкатана" в работе и показала свою эффективность, у части сотрудников выявляется нежелание использовать ИС в работе. В результате проведённого реинжиниринга становится ясно, что некоторые сотрудники в большой степени дублирует работу других или вовсе не нужна. Кроме того, внедрение КИС сопровождается обязательным обучением, но, как показывает российский опыт, желающих переучиваться не так много. Ломка старых навыков и прививание новых - долгий и трудный процесс!

Надо четко понимать, что корпоративная ИС призвана упростить управление организацией, улучшить процессы, усилить контроль и обеспечить этим конкурентные выгоды. Только с такой точки зрения можно оценивать пользу от её внедрения.

Следуя этой логике, становится понятно, что хотя корпоративная ИС предназначена в целом для обеспечения всех пользователей необходимой информацией, управление разработкой и внедрением КИС является прерогативой высшего руководства компании! Понимают ли это руководители?

Здесь тоже приходиться бороться с живучими стереотипами. "Зачем мне корпоративная система, если дела на предприятии и так идут хорошо?". "Зачем, что-то ломать, если все работает?". Но ведь ломать-то чаще всего и не надо. На первом этапе нужно лишь грамотно и корректно формализовать и перенести идентифицированные процессы, в рамках которых живет предприятие, в корпоративную ИС. Подобная формализация лишь отточит, отшлифует удачные маркетинговые и производственные находки, оптимизирует процесс управления и контроля и позволит в дальнейшем проводить целенаправленные изменения.

Внедрение новой ИС - сложный процесс, длящийся от нескольких месяцев для небольших ИС до нескольких лет для ИС больших распределенных компаний с широкой номенклатурой продуктов и большим количеством поставщиков. Успех проекта по разработке (приобретению) и внедрению ИС во многом зависит от готовности предприятия к ведению проекта, личной заинтересованности и воли руководства, реальной программы действий, наличия ресурсов, обученного персонала, способности к преодолению сопротивления на всех уровнях сложившейся организации.

К настоящему времени сложился стандартный набор приемов внедрения ИС. Основное правило: выполнять обязательные фазы последовательно и не пропускать ни одной из них.

Критически важными для внедрения являются следующие факторы:

• наличие четко сформулированных целей проекта и требований к ИС;
• наличие стратегии внедрения и использования ИС;
• проведение предпроектного обследования предприятия и построения моделей "Как есть" и "Как будет";
• планирование работ, ресурсов и контроль выполнения плана внедрения;
• участие высшего руководства во внедрении системы;
• проведение работ по внедрению ИС специалистами по интегрированию систем совместно со специалистами предприятия;
• регулярный мониторинг качества выполняемых работ;
• быстрое получение положительных результатов хотя бы в части внедренных модулей ИС или в процессе её опытной эксплуатации.

Перед началом разработки проекта внедрения необходимо:

• максимально формализовать цели проекта внедрения ИС;
• оценить минимально необходимые затраты и статьи расхода;
• установить высокий приоритет проекта внедрения перед остальными текущими проектами;
• наделить руководителя проекта максимально возможными полномочиями;
• провести массовую просветительскую работу с персоналом предприятия с целью довести до каждого важность и необходимость предстоящих преобразований;
• разработать организационные меры для применения новых информационных технологий;
• распределить персональную ответственность по всем этапам внедрения и опытной эксплуатации.

Необходимо также определить функциональные сферы внедрения модулей информационной системы:

• организационное управление;
• организационно-административное обеспечение;
• управление бизнес-процессами;
• управленческий, планово-финансовый и бухгалтерский учет;
• управление персоналом;
• управление документацией;
• управление материально-техническим обеспечением;
• управление связями с клиентами и внешней средой.

Кроме того, что перечислено выше, надо задать технологические требования к внедрению ИС:

• системная платформа: внедрение и адаптация готового решения от производителя или разработка на заказ в соответствии с техническим заданием заказчика.
• интегрируемость: данные хранятся и обрабатываются в едином информационном пространстве - это обеспечивает их полноту, непротиворечивость, достоверность и возможность многократного использования; система может включать в себя вновь разработанные и уже используемые технологии и приложения.
• адаптируемость: система настраивается в соответствии с требованиями заказчика и на особенности информационного поля заказчика.
• распределенность: система может эффективно функционировать в территориально удаленных подразделениях и филиалах предприятия.
• масштабируемость: система может выполняться в виде каркаса, содержащего базовые модули, и дополняться в соответствии с требованиями изменяющейся внешней и внутренне среды.

Основные фазы внедрения информационной системы

Фаза "Предварительные работы по подготовке проекта внедрения ИС". В ходе предпроектного обследования предприятия (рис. 6.1.4) собирается подробная информация о структурном построении организации, функциональных связях, системе управления, об основных бизнес-процессах, о потоках внутри предприятия (Control Flow, Doc Flow, Data Flow, Work Flow, Cash Flow), необходимая для построения соответствующих моделей и выбора объектов для автоматизации. Оцениваются сроки, ресурсы, виды и объемы работ, номенклатура и стоимость программно-аппаратных и телекоммуникационных средств, стоимость обучения персонала и т. д.

Фаза "Подготовка проекта". После завершения первой фазы осуществляется предварительное планирование и формирование процедур запуска проекта:

• формирование проектной и экспертной групп;
• распределение полномочий и ответственности;
• определение организационно-технических требований к процессу внедрения;
• уточнение спецификаций и ожиданий заказчика;
• обучение группы внедрения, состоящей из специалистов предприятия-заказчика.

Последний очень важный момент почему-то часто пропускается при составлении плана внедрения. А ведь от него в огромной степени зависит успех всего проекта! После начала финансирования проект считается запущенным к исполнению.

Рис. 6.17. Примерное содержание репозитория проекта внедрения

Фаза "Реализация проекта". Во время проведения основных работ по внедрению создается, устанавливается и конфигурируется системная среда, определяются процедуры системного администрирования, устанавливаются основные программно-аппаратные комплексы и приложения. В системе настраиваются организационно-штатные и организационно-функциональные структуры предприятия с использованием таких организационных единиц, как филиал, департамент, отдел, рабочая группа и т. д.

Осуществляется установка, конфигурирование и настройка сетевых и телекоммуникационных средств, производится перенос данных из прежних локальных систем и формирование интерфейсов с унаследованными и внешними системами. При этом все создаваемые модели, планы, рабочие программные продукты, документация помещаются в сквозной репозиторий проекта внедрения (рис. 6.17

Транскрипт

1 Глава 4 Программно-технические системы реализации информационных процессов Компьютер универсальная 17 техническая система обработки информации Появление компьютеров полностью изменило все существовавшие до того приемы и методы обработки информации. Впервые человек обрел техническое устройство, которое в той же мере автоматизировало и облегчило процессы обработки информации, в какой в результате технических революций облегчились процессы обработки материальных объектов. Архитектура персонального компьютера С устройством компьютера вы в общих чертах уже знакомы и готовы к тому, чтобы обсудить архитектуру современного персонального компьютера (ПК), изображенную на рис Напомним, что архитектура это наиболее общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействием его основных функциональных узлов. данных Шина адреса управления Рис Архитектура персонального компьютера (сплошные линии означают потоки данных, пунктирные управляющие сигналы, К контроллер)

2 92 Глава 4. Программно-технические системы реализации информационных процессов Если сравнить эту схему с классической, изображенной на рис. 4.2 (архитектурой фон Неймана, или «неймановской» по имени автора), архитектурой ЭВМ первых поколений, то видны следующие принципиальные различия: вместо процессора имеем центральный процессор; вместо одного устройства ввода информации имеем группу устройств неопределенного состава (аналогично и для устройств вывода); появились новые элементы архитектуры, такие как видеопамять, шина, контроллер. Рис Архитектура компьютеров первых поколений (фон Неймана) Для понимания некоторых особенностей архитектуры ПК отметим следующее. Основные устройства компьютеров тех поколений, которые предшествовали ПК, были реализованы на качественно иных электронных элементах. Вся эволюция компьютеров шла и идет под знаком миниатюризации электронных схем, что не просто способствовало уменьшению размеров базовых узлов компьютера, но и привело к огромному, в десятки тысяч раз, росту быстродействия процессора. Возникло существенное противоречие между высокой скоростью обработки информации внутри машины и медленной работой устройств ввода/вывода, в большинстве своем содержащих механически движущиеся части. Необходимо было решить эту проблему, так как иначе процессор, руководивший работой внешних устройств, значительную часть времени был бы вынужден простаивать в ожидании информации «из внешнего мира», что существенно снижало бы эффективность работы всего компьютера в целом. Учеными и конструкторами был предложен такой путь: центральный процессор, который до этого осуществлял все функции по обмену данными между устройствами, освобождается от них, и эти функции передаются специальным электронным устройствам, так называемым контроллерам.

3 17. Компьютер универсальная техническая система обработки информации 93 Назначение контроллеров и шины Контроллер это специализированный процессор, управляющий работой вверенного ему внешнего устройства. Например, контроллер накопителя на магнитных дисках (дисковода) «умеет» позиционировать головку на нужную дорожку диска, читать или записывать сектор, форматировать дорожку ит. п. И поскольку в системе появилось теперь несколько процессоров, главный из них для отличия стали называть центральным. Наличие контроллеров существенно изменяет процессы обмена информацией внутри компьютера. Центральный процессор при необходимости произвести обмен выдает задание на его осуществление контроллеру. Дальнейший обмен информацией может протекать под руководством контроллера без участия центрального процессора, который получает возможность выполнять программу дальше. Если же по данной задаче до завершения обмена ничего сделать нельзя, то можно в это время решать другую задачу. Из рис. 4.1 видно, что, в отличие от первоначальной архитектуры, для связи между отдельными функциональными узлами компьютера используется специальное устройство шина. Шина состоит из трех частей: шины данных (для передачи данных); шины адреса (для передачи адресов); шины управления (для передачи управляющих сигналов). Одно из достоинств описанной схемы заключается в возможности легко подключать к компьютеру новые устройства. Это называется принципом открытой архитектуры. Для пользователя открытая архитектура означает возможность свободно выбирать состав внешних устройств для своего компьютера в зависимости от круга решаемых задач. Виды памяти Память компьютера делится на внутреннюю оперативную и внешнюю долговременную. Основные различия внутренней и внешней памяти состоят в следующем: внутренняя память энергозависимая и «быстрая», внешняя память энергонезависимая и сравнительно «медленная». Чем определяется быстродействие памяти? Временем доступа процессора к данным, хранящимся в устройстве памяти. Иначе говоря, тем, за какое время процессор считывает или записывает в память фиксированную порцию данных, например 1 байт. Время доступа самого современного жесткого диска (винчестера) составляет примерно 10 миллисекунд (10~ 3 секунды). А современная оперативная память обладает временем доступа порядка 5 наносекунд (5-10~ 9 секунды), т. е. работает примерно в миллион раз быстрее. Конструктивно оперативная память (ОЗУ) персонального компьютера представляет собой совокупность микросхем (чипов), обеспечивающих хранение программ и данных, оперативно обрабатываемых компьютером.

4 94 Глава 4. Программно-технические системы реализации информационных процессов Существуют два основных типа устройств оперативной памяти: динамическая и статическая память. Динамическая память чаще всего является основной памятью, статическая дополнительной. Динамическая память стоит много меньше статической (в расчете на единицу хранимой информации), но по быстродействию значительно уступает современным микропроцессорам. Это означает, что внутрипроцессорные операции совершаются значительно быстрее (в несколько раз), чем обмен информацией между процессором и памятью. Поскольку при исполнении программы постоянно идет обмен данными между процессором и оперативной памятью, то низкое быстодействие динамической памяти тормозит весь процесс. Значит, дополнительно необходима пусть менее емкая, но более «быстрая» память. Это статическая память, которую еще называют кэш-памятью. В ней хранятся данные, к которым исполняемая программа обращается наиболее часто. Кэш-память работает практически с той же скоростью, что и процессор. Использование кэш-памяти позволяет значительно увеличить производительность системы. Существует еще один вид устройств памяти постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). ПЗУ энергонезависимое устройство, т. е. данные, находящиеся в нем, не зависят от того, включен ли компьютер. В динамической и статической памяти при исчезновении энергопитания данные практически мгновенно исчезают. В ПЗУ хранится программа запуска компьютера, которая называется BIOS (базовая система ввода/вывода). BIOS начинает работать после включения питания компьютера. Эта программа загружает с диска операционную систему и далее в работе компьютера не участвует. На рис. 4.1 также представлен еще один вид памяти видеопамять, обслуживающая устройство визуального отображения выводимой информации монитор. Сначала формируется содержимое видеопамяти, а затем контроллер монитора выводит изображение на экран. О носителях внешней памяти уже рассказывалось в 7. Системная плата Конструктивно упомянутые выше устройства расположены в персональном компьютере в системном блоке (в настольном варианте ПК). Если снять крышку системного блока, то под ней мы обнаружим несколько плат, содержащих многочисленные разъемы и микросхемы. Главная из них системная плата, называемая также материнской платой. Перечислим лишь некоторые компоненты системной платы (рис. 4.3): гнездо для процессора; базовая система ввода/вывода (ROM BIOS); гнезда модулей оперативной памяти DRAM; разъемы шины; микросхемы системной логики; батарея.

5 17. Компьютер универсальная техническая система обработки информации 95 Рис Системная плата Порты ввода/вывода Основные узлы для подключения к компьютеру внешних устройств порты ввода/вывода: последовательные и параллельные. К последовательным портам чаще всего подключаются устройства, обменивающиеся информацией с компьютером (модем, другой компьютер и т. д.). Термин «последовательный» используется потому, что передача данных осуществляется по специальному кабелю, через который биты информации передаются один за другим. К параллельным портам чаще подключаются те устройства, которые лишь получают информацию от компьютера (например, принтер). Параллельный порт для передачи информации использует одновременно несколько линий и отличается большей пропускной способностью. Кроме подключения принтера параллельный порт используется для соединения компьютеров и для других целей, когда необходима высокая скорость передачи данных. В современных компьютерах используются двунаправленные параллельные порты, позволяющие передавать информацию в обе стороны. Современные виды внешних устройств Современные внешние устройства компьютера обеспечивают ввод и вывод разнообразной информации: текстовой, графической, звуковой. Для ввода текстовой информации используется, прежде всего, клавиатура; для графической информации сканер; для звуковой микрофон и звуковая плата. Задача ввода управляющей информации, регулирующей работу компьютера, решается в основном манипуляторами типа мышь. Экран монитора и принтер позволяют с равным успехом выводить текстовую и графическую информацию, а акустические системы (колонки, наушники) звуковую.

6 96 Глава 4. Программно-технические системы реализации информационных процессов Современный компьютер, являясь универсальным инструментом обработки информации, способен работать со звуком. При этом звуковая информация равно как и текстовая, графическая должна быть представлена в дискретной форме, иначе говоря, оцифрована. Техническое устройство, позволяющее обрабатывать звуковую информацию, называется звуковой платой. Звуковая плата имеет гнезда для подсоединения микрофона и акустической системы. Возможность одновременной работы разных устройств вывода дала возможность развивать системы мультимедиа. В этих системах интерактивное взаимодействие компьютера с пользователем сопровождается одновременным отображением нескольких видов информации (текстовой, графической и звуковой). Эффективность таких систем при решении ряда задач (например, обучения) весьма высока, что объясняется особенностями человеческого восприятия информации одновременно несколькими органами чувств. Сетевое оборудование Дополнительную и весьма важную группу технических средств ПК составляют устройства, которые обеспечивают сетевое подключение и работу компьютеров в сети. Часть этих устройств может располагаться на столе рядом с компьютером (например, модем, соединяющий компьютер с телефонной сетью); часть в отдалении, рядом с сервером (например, маршрутизаторы, выполняющие пересылку данных между двумя сетями с возможно разными технологиями связи). Перспективные направления развития компьютеров Завершая обсуждение особенностей внутренней структуры современных персональных компьютеров, укажем несколько характерных тенденций ее развития. Во-первых, постоянно расширяется и совершенствуется набор внешних устройств. Во-вторых, компьютеры перестают быть однопроцессорными и не только благодаря наличию контроллеров внешних устройств. В компьютере могут использоваться дополнительные специализированные процессоры для быстрых математических вычислений, видеопроцессоры для ускорения вывода информации на экран монитора и др. Следует знать, что кроме персональных компьютеров на практике существуют и другие, многократно более мощные вычислительные системы. Без них было бы невозможно решение ряда сложных научно-технических и оборонных задач, обработка огромных баз данных, поддержка крупных коммуникационно-вычислительных сетей (включая Интернет). К компьютерам более высокого уровня, чем ПК, относятся: мощные микрокомпьютеры, выполняющие специализированные работы высокого профессионального уровня (например, проектноконструкторские (графические)); серверы в глобальной компьютерной сети, управляющие ее работой и хранящие огромные объемы информации; многопроцессорные системы параллельной обработки данных.

7 18. Программное обеспечение компьютера 97 Система основных понятий Устройство компьютера Компьютер это универсальное программно управляемое автоматическое устройство для обработки информации различных видов Архитектура персонального компьютера Шинная: устройства взаимодействуют через общую магистраль шину Контроллер специализированный процессор, управляющий работой внешнего устройства Открытая: изменяемый состав устройств Архитектура фон Неймана Централизованная: устройства взаимодействуют через центральный процессор Современные технические решения и устройства Общая шина: служит для передачи данных и сигналов управления между устройствами Кэшпамять «быстрая» память для хранения оперативных данных ПЗУ энергонезависимая память для программы первоначальной загрузки компьютера Видеопамять: служит для формирования изображения, выводимого на экран монитора Фиксированная: неизменный набор устройств Звуковая плата устройство для оцифровывания звука Мультимедиа синтез различных способов вывода информации Дополнительные устройства: мышь, сканер, модем, маршрутизатор, плоттер и пр. Вопросы и задания 1. Чем принципиально отличается архитектура персонального компьютера от классической архитектуры компьютеров первых поколений? 2. Какие функции выполняют контроллеры внешних устройств? 3. В чем состоит принцип открытости архитектуры персонального компьютера? 4. Найдите в литературе или в Интернете характеристики современных микропроцессоров, устройств статической и динамической памяти, внешних запоминающих устройств, устройств отображения информации (вывода) и сравните их с аналогичными характеристиками устройств первых ЭВМ. 18 Программное обеспечение компьютера Компьютер это программно управляемое автоматическое устройство для работы с информацией. Без программ любой компьютер просто «железо».

Устройство компьютера Левашова Л.Н. АНАЛОГИЯ МЕЖДУ КОМПЬЮТЕРОМ И ЧЕЛОВЕКОМ Ч Е Л О В Е К Органы чувств Прием (ввод) информации Хранение информации М О З Г Процесс мышления (обработка информации) Компьютер

Модуль 2. Архитектура компьютера 1. Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки информации это: 1) информационная система 2) информационные технологии 3)

Тема 2.1. Основные составляющие и блоки компьютеров Компьютер это универсальное электронное программноуправляемое устройство, предназначенное для автоматической обработки, хранения и передачи информации.

Внутренние устройства компьютера Внутренние устройства ПК Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой

Раздел 11. Архитектура компьютера. Основные компоненты и их назначение Основные компоненты компьютера, их функциональное назначение и принципы работы. Программный принцип работы компьютера. По своему назначению

Тестирование по теме «Устройство ПК» 11 класс Процессор 1. Какие блоки входят в состав процессора? 1) арифметико-логическое устройство 2) устройство управления 3) регистры 4) контроллеры 5) постоянное

Лекция 2. Тема 1. Аппаратное обеспечение (HARDWARE) - Понятие автоматизации вычислений; - Классификация компьютеров; - Устройство персонального компьютера; - Периферийные устройства; - Система «Тонкий

Тема Урок АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА 2 Структурная схема компьютера Принципы работы аппаратных средств компьютера Г Л Аппаратное обеспечение персонального компьютера система взаимосвязанных

18. Программное обеспечение компьютера 97 Система основных понятий Устройство компьютера Компьютер это универсальное программно управляемое автоматическое устройство для обработки информации различных

Архитектура компьютеров. Окулов Александр МОУ «СОШ 30»10а кла 2007г. 1.Общие принципы работы компьютеров. Компьютер представляет собой машину для автоматической обработки информации. В состав компьютера

8.ПРИМЕРНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 1.Системы счисления. Позиционные и непозиционные системы счисления. Представление смешанного числа в любой системе счисления. 2.Системы счисления.

Информатика Аппаратное обеспечение информационных технологий Средства информационных технологий Информационная технология Алгоритмические средства (brainware) Аппаратные средства (hardware) Программные

Назначение и устройство компьютера основные устройства компьютера компьютерная память взаимодействие устройств ПК основные характеристики ПК закрепление изученного материала домашнее задание Компьютер

Тема 1. Основы работы на персональном компьютере Электронно-вычислительная машина (ЭВМ) Электронно-вычислительная машина (ЭВМ) это вычислительная машина, предназначенная для передачи, хранения и обработки

УСТРОЙСТВА И НАЗНАЧЕНИЯ МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ Затулин А.Г. Балаковский инженерно-технологический институт филиал «Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» Балаково, Россия Zatulin A.G.

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульность позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить

Магистрально-модульный принцип построения компьютера МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА Процессор В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип: построение компьютера

Тема 2. Физическая схема ПК и описание основных еѐ компонент Состав и назначение основных элементов персонального компьютера, их характеристики Микропроцессор это электронная схема, выполняющая все вычисления

Персональный компьютер 1 Определение! Персональный компьютер ПК (англ. personal computer, PC), ПЭВМ (персональная электронно-вычислительная машина) - устройство или система, способное выполнять заданную,

ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫХ УСТРОЙСТВ КОМПЬЮТЕРА ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА КОМПЬЮТЕРА Компьютер - это программно управляемое устройство для выполнения любых видов работы с информацией. устройства ввода информации

Тест Компьютер - универсальная техническая система обработки информации Автор: Петухов А.П. Задание #1 Каково основное назначение персонального компьютера: 1) работа с числами 2) работа с программами 3)

Образовательный минимум Четверть 1 Предмет Информатика Класс 10 Ярцева Вера Алексеевна- учитель информатики и ИКТ, e-mail [email protected] Общие требования: учащийся для получения зачета (допуска к контрольной

Микропроцессор: основные элементы и характеристики 10 класс Учитель МБОУ «Школа 91» Сафонова Л.Ф Микропроцессор: основные элементы и характеристики Центральный процессор это устройство компьютера, предназначенное

Задания для подготовки к семинарскому занятию. I. Перечислите: 1).Поколения ЭВМ и укажите соответствующие им временные промежутки: 2). Известные вам фамилии людей, внесших большой вклад развитие вычислительной

Содержание Предисловие...5 1. Основы микропроцессорной техники... 7 1.1. Персональный компьютер общие сведения... 7 1.2. Цифровая информация... 12 1.3. Основы архитектуры микропроцессорных систем... 13

Негосударственное (частное) образовательное учреждение высшего профессионального образования «Институт радиоэлектроники, сервиса и диагностики» Комплект контрольных вопросов по дисциплине: «ЭВМ и периферийные

Тестовые задания по темам: «Операционная система» 1. Установить соответствие: 1.Многозадачность ОС Windows 2.Графический интерфейс Windows 3.Драйвер устройств а) Позволяет осуществлять общение человека

Персональный компьютер представляет собой набор взаимосвязанных устройств. Главным в этом наборе является системный блок, в котором находится «мозг» машины: микропроцессор и внутренняя память. ОРГАНИЗАЦИЯ

Системный блок персонального компьютера. Внутренние устройства. Творческая работа Ученика 3 «А» класса Гимназии 209 Михаила Ермолинского Введение В современном мире поток информации настолько велик, что

1. Компьютер это - Состав и работа компьютерной системы Тест 1. электронное вычислительное устройство для обработки чисел; 2. устройство для хранения информации любого вида; 3. многофункциональное электронное

Введение в ПК. История создания ПК. Устройство ПК. Информатика. Лекция 3. Часть 1. История создания компьютера Слово «Компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. 1642 г. Блез Паскаль

Лист 2 из 8 1. Паспорт комплекта контрольно-оценочных средств 1.1. В результате освоения учебной дисциплины «Технические средства информатизации» обучающийся должен обладать следующими умениями и знаниями:

Виды памяти компьютера 10 класс Учитель МБОУ «Школа 91» Сафонова Л.Ф Виды памяти Внутренняя память быстродействующая электронная память, расположенная на системной плате компьютера Внешняя (долговременная)

Лабораторная работа 3 Архитектуры с фиксированным набором устройств Тема программы: Архитектура ЭВМ. Архитектуры с фиксированным набором устройств Цель работы: получить представление об архитектуре с фиксированным

Магистрально-модульное построение ЭВМ Компьютер представляет собой универсальное программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления Основу компьютеров образует

Информационные технологии и компьютерные системы Информационные технологии (ИТ) это технологии получения информационного продукта из информационных ресурсов. Информационные технологии (ИТ) это совокупность

ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО ПК С КАКИМ СЕГОДНЯ НАСТРОЕНИЕМ ВЫ ПРИШЛИ НА УРОК? Выберите соответствующий смайлик ТБ И САНИТАРНЫЕ НОРМЫ ПРАВИЛА ПОВЕДЕНИЯ В КОМПЬЮТЕРНОМ КЛАССЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ ЗА КОМПЬЮТЕРОМ: расстояние

Тест: "Контрольная работа "Устройство компьютера"". Тестируемый: Дата: Задание 1 Устройство для вывода информации на бумагу... Составьте слово из букв: ПРНЕТРИ >> Задание 2 Устройство для ввода текста

План урока Память и еѐ виды Оперативная память и еѐ виды Характеристика ОП 1. Тип, 2. Частота, 3. Информационная емкость. Память для хранения информации: входных и выходных данных, промежуточных результатов

(в поддержкулекции«сборка ПК») Для того, чтобы собрать компьютер необходимо представлять себе его устройство, то есть из каких узлов и элементов (комплектующих) он состоит и правильно соединить их между

Операционная система это базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файловой системой, ввод и вывод данных с помощью периферийных устройств,

Оборудование компьютера и прочее «железо» Оборудование компьютера Оборудованием (аппаратным обеспечением) персонального компьютера (ПК) называют внутренние физические компоненты компьютера и периферийные

Тема 1. Понятие информации. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации.

Информацией называют сведения о тех или иных объектах, явлениях или процессах в окружающей среде. Любая форма человеческой деятельности связана с передачей и обработкой информации. Она необходима для правильного управления окружающей действительностью, достижения поставленных целей и в конечном счете - для существования человека. Любая система: социально-экономическая, техническая, или система в живой природе действует в постоянной взаимосвязи с внешней средой – другими системами более высокого и более низкого уровней. Взаимосвязь осуществляется посредством информации, которая передает как команды управления, так и сведения, необходимые для принятия правильных решений. Понятие информации как важнейшего элемента системы, охватывающего все стороны ее жизнедеятельности можно считать универсальным, применимым к любым системам.

Единого научного мнения о количественном смысле понятия "информация" не существует. Разные научные направления дают различные определения исходя из тех объектов и явлений, которые они изучают. Некоторые из них считают, что информация может быть выражена количественно, давая определения количества и объема информации (меры информации), другие ограничиваются качественными толкованиями.

Синтаксическая мера информации используется для количественного выражения обезличенной информации, не выражающей смыслового отношения к объектам.

Семантическое (смысловое) количество информации измеряется тезаурусной мерой. Она выражает способность наблюдателя (пользователя) принимать поступившее сообщение.

Прагматическая мера информации. Создание порции информации происходит по некоторой причине, а получение информации может привести к некоторому результату. Количественной мерой информации в этом случае может быть степень реакции системы на данную информацию.

Эта мера определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели. Она также относительна, обусловлена особенностями использования информации в той или иной системе. Ценность информации целесообразно измерять в тех же самых единицах (или близких к ним), в которых измеряется поставленная цель.

Информационные процессы (сбор, обработка и передача информации) всегда игра­ли важную роль в науке, технике и жизни общества. В ходе эволюции человечества про­сматривается устойчивая тенденция к автоматизации этих процессов, хотя их внутрен­нее содержание по существу осталось неизменным.

Сбор информации - это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведе­ния об интересующем его объекте. Сбор информации может производиться или чело­веком, или с помощью технических средств и систем - аппаратно. Например, пользова­тель может получить информацию о движении поездов или самолетов сам, изучив рас­писание, или же от другого человека непосредственно, либо через какие-то документы, составленные этим человеком, или с помощью технических средств (автоматической справки, телефона и т. д.). Задача сбора информации не может быть решена в отрыве от других задач, - в частности, задачи обмена информацией (передачи).

Обмен информацией - это процесс, в ходе которого источник информации ее пере­дает, а получатель - принимает. Если в передаваемых сообщениях обнаружены ошиб­ки, то организуется повторная передача этой информации. В результате обмена инфор­мацией между источником и получателем устанавливается своеобразный «информаци­онный баланс», при котором в идеальном случае получатель будет располагать той же информацией, что и источник.

Обмен информации производится с помощью сигналов, являющихся ее мате­риальным носителем. Источниками информации могут быть любые объекты ре­ального мира, обладающие определенными свойствами и способностями. Если объект относится к неживой природе, то он вырабатывает сигналы, непосредственно отражающие его свойства. Если объектом-источником является человек, то выра­батываемые им сигналы могут не только непосредственно отражать его свойства, но и соответствовать тем знакам, которые человек вырабатывает с целью обмена информацией.

Принятую информацию получатель может использовать неоднократно. С этой це­лью он должен зафиксировать ее на материальном носителе (магнитном, фото, кино и др.). Процесс формирования исходного, несистематизированного массива информации называется накоплением информации. Среди записанных сигналов могут быть такие, которые отражают ценную или часто используемую информацию. Часть информации в данный момент времени особой ценности может не представлять, хотя, возможно, по­требуется в дальнейшем.

Хранение информации - это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установлен­ные сроки.

Обработка информации - это упорядоченный процесс ее преобразования в соот­ветствии с алгоритмом решения задачи.

После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конеч­ным пользователям в требуемом виде. Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации, как правило, производится с помощью вне­шних устройств ЭВМ в виде текстов, таблиц, графиков и пр.

Информационная технология - это совокупность методов, производственных про­цессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение и отображение информа­ции с целью снижения трудоемкости процессов использования информационного ресурса, а также повышения их надежности и оперативности.

Информационные технологии характеризуются следующими основными свой­ствами:

Предметом (объектом) обработки (процесса) являются данные;

Целью процесса является получение информации;

Средствами осуществления процесса являются программные, аппаратные и про­граммно-аппаратные вычислительные комплексы;

Процессы обработки данных разделяются на операции в соответствии с данной предметной областью;

Выбор управляющих воздействий на процессы должен осуществляться лицами, принимающими решение;

Критериями оптимизации процесса являются своевременность доставки инфор­мации пользователю, ее надежность, достоверность, полнота.

Литература: , с. 5-19; , с. 13-19.

Тема 2. Технические средства реализации информационных процессов.

Компьютерная техника представляет собой материальную основу информацион­ной технологии, с помощью которой осуществляется сбор, хранение, передача и обра­ботка информации.

Следует различать понятия архитектуры и структуры ЭВМ. Под архитектурой ЭВМ принято понимать совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их основных характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих типов задач.

Архитектуру вычислительного средства необходимо отличать от его структуры. Структура вычислительного средства определяет его текущий состав на определенном уровне детализации и описывает связи внутри средства. Архитектура же определяет основные правила взаимодействия составных элементов вычислительного средства, описание которых выполняется в той мере, в какой необходимо для формирования правил их взаимодействия. Она устанавливает не все связи, а наиболее необходимые, которые должны быть известны для более грамотного использования применяемого средства.

Несмотря на то, что современные ЭВМ внешне нисколько не похожи на первые модели, основополагающие идеи, принятые в них и связанные с понятием алгоритма, разработанным Аланом Тьюрингом, а также архитектурной реализацией, предложенной Джоном фон Нейманом, пока не претерпели кардинальных изменений (за исключением, конечно же, систем параллельной обработки информации).

Любая ЭВМ неймановской архитектуры содержит следующие базисные устройства:

· арифметико-логическое устройство (АЛУ);

· устройство управления (УУ)

· запоминающее устройство (ЗУ);

· устройства ввода-вывода (УВВ);

· пульт управления (ПУ).

В современных ЭВМ АЛУ и УУ объединены в одно общее устройство, называемое центральным процессором.

Современный персональный компьютер содержит следующие основные устройства:

Устройства внешней памяти, чаще всего магнитные диски, на которых информация и программы сохраняются и при выключении питания;

Оперативную память, в которой информация и программа находится при выполнении нужных действий;

Процессор, который собственно и выполняет команды в том порядке, который предписан программой;

Устройства ввода и вывода (например, клавиатура и монитор), через которые компьютер получает информацию и программы извне или передает их наружу.

Внешне современные персональные компьютеры состоят обычно из трех частей: системного блока, клавиатуры, монитора. Системный блок является обрабатывающим блоком, в нем расположены, как минимум, следующие узлы компьютера:

Электронные схемы (процессор, оперативная память, контроллеры устройств и т.д.);

Блок электропитания, преобразующий электроэнергию переменного тока в электроэнергию постоянного тока низкого напряжения, подаваемую на электронные схемы;

Накопитель (дисковод) на гибких магнитных дисках, используемый для переноса программ и данных между разными компьютерами;

Накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для длительного хранения больших объемов информации в компьютере.

К периферийным устройствам относятся: принтеры, сканеры, акустические колонки, источники бесперебойного питания, мо­демы, сменные накопители памяти, т. е. те устройства, без кото­рых компьютер может функционировать самостоятельно.

Принтеры. Принтеры (print - печать) - это автоматические печатающие устройства, предназначенные для печатания на бумагу результатов работы на компьютере (текстов, рисунков, графиков).

По принципу действия различают ударно-матричные, струй­ные, лазерные и другие принтеры.

Сканер - это устройство, которое позволяет вводить в компьютер изображение текстов, рисунков, фотографий непос­редственно с бумажного документа. Настольные сканеры подразделяются на планшетные, ролико­вые и проекционные.

Для долговременного архивного хранения информации или для перезаписи больших массивов дан­ных на другой компьютер используются сменные накопители па­мяти.

К сменным носителям информации относятся накопители памя­ти большой емкости, которые можно отключать от компьютера и использовать по назначению. Накопители обычно имеют неболь­шую массу и объем, их легко можно переносить даже в дипломате.

Использование сменных накопителей дает возможность пол­ностью исключить несанкционированный доступ к конфиденциальным данным. Информация, оставленная на внутреннем жест­ком диске компьютера, всегда доступна неограниченному кругу лиц и ее могут случайно испортить.

Для накопления данных используются следующие накопители: на основе дискет, типа винчестера, магнитооптические, стрим­меры, лазерные, модульные и др.

Литература: , с. 20-39; , с. 100-156.

Похожая информация.

Информационные процессы - это процессы, связанные с получением, хранением, обработкой и передачей информации (т.е. действия, выполняемые с информацией). Т.е. это процессы, в ходе которых изменяется содержание информации или форма её представления.

Сбор информации - это деятельность субъекта, в ходе которой он получает сведения об интересующем его объекте. Он может производиться или человеком, или с помощью технических средств и систем - аппаратно. Задача сбора информации не может быть решена в отрыве от других задач, - в частности, задачи обмена информацией (передачи).

Обмен информацией - это процесс, в ходе которого источник информации ее передает, а получатель - принимает. Если в передаваемых сообщениях обнаружены ошибки, то организуется повторная передача этой информации. В результате обмена информацией между источником и получателем устанавливается своеобразный «информационный баланс», при котором в идеальном случае получатель будет располагать той же информацией, что и источник. Обмен производится с помощью сигналов, являющихся ее материальным носителем. Источниками информации могут быть любые объекты реального мира, обладающие определенными свойствами и способностями. Если объект относится к неживой природе, то он вырабатывает сигналы, непосредственно отражающие его свойства. Если объектом-источником является человек, то вырабатываемые им сигналы могут не только непосредственно отражать его свойства, но и соответствовать тем знакам, которые человек вырабатывает с целью обмена информацией. Принятую информацию получатель может использовать неоднократно. С этой целью он должен зафиксировать ее на материальном носителе (магнитном, фото, кино и др.). Процесс формирования исходного, несистематизированного массива информации называется накоплением информации. Среди записанных сигналов могут быть такие, которые отражают ценную или часто используемую информацию. Часть информации в данный момент времени особой ценности может не представлять, хотя, возможно, потребуется в дальнейшем.

Хранение информации - это процесс поддержания исходной информации в виде, обеспечивающем выдачу данных по запросам конечных пользователей в установленные сроки.

Обработка информации - это упорядоченный процесс ее преобразования в соответствии с алгоритмом решения задачи.

После решения задачи обработки информации результат должен быть выдан конечным пользователям в требуемом виде. Эта операция реализуется в ходе решения задачи выдачи информации. Выдача информации, как правило, производится с помощью внешних устройств ЭВМ в виде текстов, таблиц, графиков и пр.

Информационная техника представляет собой материальную основу информационной технологии, с помощью которой осуществляется сбор, хранение, передача и обработка информации.

Технология - это совокупность знаний о способах и средствах проведения производственных процессов, при которых происходит качественное изменение обрабатываемых объектов.

Информационная технология - это совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение и отображение информации с целью снижения трудоемкости процессов использования информационного ресурса, а также повышения их надежности и оперативности.

Информационные технологии характеризуются следующими основными свойствами:

предметом (объектом) обработки (процесса) являются данные;

целью процесса является получение информации;

средствами осуществления процесса являются программные, аппаратные и программно-аппаратные вычислительные комплексы;

процессы обработки данных разделяются на операции в соответствии с данной предметной областью;

выбор управляющих воздействий на процессы должен осуществляться лицами, принимающими решение;

критериями оптимизации процесса являются своевременность доставки информации пользователю, ее надежность, достоверность, полнота.

Технические и программные средства информационных технологий

Реализация технологического процесса материального производства осуществляется с помощью различных технических средств, к которым относятся: оборудование, станки, инструменты, конвейерные линии и т.п.

По аналогии и для информационной технологии должно быть нечто подобное. Такими техническими средствами производства информации будет являться аппаратное, программное и математическое обеспечение этого процесса. С их помощью производится переработка первичной информации в информацию нового качества.

Инструментарий информационной технологии - один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы в котором позволяет достичь поставленную пользователем цель.

В качестве инструментария можно использовать следующие распространенные виды программных продуктов для персонального компьютера: текстовый процессор (редактор), настольные издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, электронные записные книжки, электронные календари, информационные системы функционального назначения (финансовые, бухгалтерские, для маркетинга и пр.) экспертные системы и т.д.

Информационная технология обработки данных предназначена для решения хорошо структурированных задач, по которым имеются необходимые входные данные и известны алгоритмы и другие стандартные процедуры их обработки.

Персональные компьютеры

Компьютер -- универсальное средство для автоматизации обработки информации, однопользовательская электронно-вычислительная машина на базе микропроцессора. С ее помощью можно создавать тексты, графики, управлять предприятиями, хранить и управлять различного рода информацией (числовой, звуковой, видео), создавать мультимедийные системы. Компьютер обрабатывает только числовую информацию, поэтому для работы с другими видами информации все данные переводятся в двоичную систему (нули и единицы), т.е. кодируются.

Классификация ЭВМ

по виду обрабатываемой информации: аналоговые и цифровые ;

по принципу действия: электронные, механические, смешанные ;

по назначению: большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ, персональные компьютеры .

Большие ЭВМ . Это суперкомпьютеры, на базе которых создают вычислительный центр (ВЦ), обслуживающие очень крупные организации или целые отрасли народного хозяйства. Штат - несколько десятков человек.

МиниЭВМ . Компьютеры этой группы отличаются от больших ЭВМ меньшими размерами, меньшими производительностью и стоимостью. Обслуживают крупные предприятия, научные учреждения и некоторые ВУЗы, сочетающие учебную деятельность с научной. Также требуется ВЦ. Часто используется для управления производственными процессами: например, в механическом цехе может поддерживать ритмичность подачи заготовок, узлов и комплектующих на рабочие места и т.д.

МикроЭВМ . Для обслуживания такого компьютера не нужен ВЦ, достаточно вычислительной лаборатории в составе нескольких человек. Программисты вычислительной лаборатории занимаются внедрением приобретенного или заказанного программного обеспечения.

ПК . Получили бурное развитие в последние 20 лет. Многие современные ПК превосходят большие ЭВМ 70-х годов, миниЭВМ 80-х и микроЭВМ первой половины 90-х годов по производительности. И при этом они меньше по объему и дешевле. Начиная с 1999г. в области ПК начинает действовать международный стандарт – спецификация PC99, которая устанавливает следующие категории ПК:

Consumer PC (массовый ПК):большинство ПК находится в этой категории;

Office PC (деловой Пк): минимум требований к графическим данным, со звуком не работает;

Mobile PC (портативный ПК): обязательно наличие средств для создания соединений удаленного доступа;

Workstation PC (рабочая станция ): повышены требования к устройствам хранения данных;

Entertainment PC (развлекательный ПК):повышены требования к средствам воспроизведения графики и звука.

Периферийные устройства (ПУ) .

Для ввода и вывода информации к компьютеру подключаются дополнительные устройства, называемые периферийными . Основные ПУ:

Монитор - устройство для изображения текстовой и графической информации;

Клавиатура - устройство для ввода символьной информации;

Мышь - указательное устройство, упрощающее ввод информации и управление работой;

Принтер - устройство для вывода текстовой и графической информации на печать;

Модем - модулятор/демодулятор, устройство для преобразования и усиления сигналов, поступающих из линий связи в компьютер и выходящих из него;

Передача информации осуществляется от источника к приемнику через канал связи.

Для хранения информации используются:

· ОЗУ компьютера (оперативная память)

· Гибкие диски 3,5”

· Оптические диски CD, DVD и др.

· Жёсткие диски

· Переносные запоминающие устройства – flash и др.

Память – устройство, предназначенное для запоминания, хранения и выборки программ и данных. Память состоит из конечного числа ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный номер или адрес. Доступ к ячейке осуществляется указанием ее адреса. Память способна выполнять два вида операций над данными – чтение с сохранением содержимого и запись нового значения со стиранием предыдущего. Каждая ячейка памяти может использоваться для хранения либо порции данных, либо команды. В большинстве современных ЭВМ минимально адресуемым элементом памяти является байт – поле из 8 бит. Совокупность битов, которые АЛУ может одновременно поместить в регистр или обработать называют машинным словом. Оперативная память(ОП) – функциональный блок, хранящий информацию для УУ (команды) и АЛУ (данные). Задачи, решаемые с помощью ЭВМ, требуют хранения в памяти различного количества информации, зависящего от сложности реализуемого алгоритма, количества исходных данных и т.п. Поэтому память должна вмещать достаточно большое количество информации, т.е. должна иметь большую емкость. С другой стороны, память должна обладать достаточным быстродействием. Чем больше емкость памяти, тем медленнее доступ к ней, т.к. время доступа определяется временем, необходимым для выборки из памяти или записи в нее информации. Наибольшим быстродействием обладает регистровая память, которая имеет время доступа (2-20)х10 -9 с, ОП имеет время доступа (0,2-20)х10 -6 с.

Телекоммуникации и компьютерные сети

Компьютеры, соединенные друг с другом посредством кабелей, телефонных линий, радиоканалов называются компьютерной сетью . Они подключаются к глобальным и локальным сетям, что обеспечивает им возможность обмена информацией с другими компьютерами. Если в одном помещении находится несколько компьютеров, пользователи которых постоянно обмениваются информацией друг с другом, то целесообразно их объединить в локальную сеть. Глобальной сетью является Интернет (всемирная совокупность компьютерных сетей, "сеть сетей", обмен информацией в которых производится по протоколу TCP/IP и на территории которой существует единое адресное пространство). Одним из самых простых и популярных способов использования Интернет является электронная почта . Обмен сообщениями осуществляется по определенному протоколу. Одним из таких протоколов является SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

Функциональная организация компьютера . Магистрально-модульный принцип построения компьютера. Периферийные и внутренние устройства компьютера: назначение и основные характеристики. Программный принцип управления компьютером. Виды памяти в компьютере . Основные носители информации и их важнейшиехарактеристики.

Файлы. Операции с файлами. Операционная система. Основные виды программного обеспечения компьютера. Различные способы ввода информации в компьютер . Дискретные модели данных в компьютере. Инсталляция программ.

Техника безопасности и санитарно-гигиенические нормы при работе на компьютере. Защита сохранности информации. Компьютерные вирусы: методы распространения ,

профилактика заражения. Антивирусные программы.

Основы программирования. Алгоритм. Виды алгоритма. Язык программирования Паскаль. Структура программы. Данные. Знакомство с одним из языков программирования . Основные структуры данных. Присваивание. Переменная: имя, тип, значение. Линейная, разветвляющаяся и циклическая структура на языке Паскаль. Функции, подпрограммы.

Программирование для ЭВМ. Языки программирования высокого уровня (ЯПВУ), их классификация. Структура программы на языке Паскаль. Представление данных в программе . Правила записи основных операторов: присваивания, ввода, вывода, ветвления, циклов. Структурированный тип данных – массив. Способы описания и обработки массивов . Этапы решения задачи с использованием программирования : постановка задачи, формализация, алгоритмизация, кодирование, отладка,тестирование.

Информационные системы. Назначение коммуникационных служб Интернета. Назначение информационных служб Интернета. Основные понятия WWW. Что такое поисковый каталог , поисковый указатель. Какие существуют средства для создания Web- страниц. Возможности текстового процессора для создания Web-страниц. Что такое база данных (БД). Основные понятия реляционных БД . Определение и назначение СУБД Основы организации многотабличной БД . Что такое схема БД .Что такое целостностьданных. Этапы создания многотабличной БД с помощью реляционной СУБД . Организацию запросов на выборку в многотабличной БД. Основные логические операции, используемые в запросах. Правила представления условий выборки на языке запросов.

Технологии информационного моделирования. Математическая модель. Формы представления зависимостей между величинами. Регрессионная модель. Ппрогнозирование по регрессионной модели. Что такое корреляционная зависимость . Возможности у табличного процессора для выполнения корреляционного анализа. Оптимальное планирование Что такое ресурс,как они описываются. Стратегическая цель планирования.Возможности у табличного процессора для решения задач планирования; Основы социальнойинформатики.