Билет № 2

1. Проектирование информационных систем: методика постепенной формализации. Алгоритм реализации метода постепенной формализации для разработки АСУ.

Обеспечивающая часть АСУ сама является системой, поэтому для её проектирования также необходим системный подход. Структура обеспечивающей части включает основные виды обеспечения, такие как информационное, техническое, программное, лингвистическое, эргономическое и прочее, т.е. представляет средства для достижения целей АСУ. Модель постепенной формализации заключается в процессе выращивания структуры, исходя из целей и задач системы.

Эта методика системного анализа, которая должна сочетать методы активной интуиции и опыта специалистов и методы формального представления модели с процедурами оценки и решения. Принципиальная особенность модели постепенной формализации заключается в том, что она ориентирована на развитие представления исследователя об объекте непосредственно в процессе проектирования.

Модель постепенной формализации процесс итерационный:

1. вывод и формирование представлений об объекте и методах моделирования (должны получить несколько возможных вариантов);

2. выбор критериев оценки вариантов;

3. моделирование проблемной ситуации;

4. оценка результатов моделирования по выбранным критериям;

5. возврат к первому пункту, т.е. новые представления об объекте.

Пример:

1.В начале проектирования мы представляем нашу ИС как систему сбора информации, обработки информации и формирования отчётов. При этом система представляется нам как “чёрный ящик”, т.е. определяют начальные пункты сбора информации и конечные пункты формирования отчётов. Затем происходит отделение системы от внешней среды и деление её на компоненты, т.е. из каких систем она состоит.

2. Определяем связи, деля их на внешние и внутренние. Связываем компоненты (“поставить рядом”). Определим тип связи: сильная, слабая, количественная мера связи, которая оценивает близость компонентов. Эти описания можно строить на основе теоретико-множественных решений.

3. После построения структуры должен быть этап активизации лица, принимающего решения, который должен проанализировать и соединить компоненты в системно-структурное представление. Для этого необходимо ввести лингвистическое представление для разработки правил формирования вариантов. Разработка формального языка моделирования процессов (язык моделирования путей прохождения информации).

4. Системно-структурное представление должно быть представлено в формально-лингвистическом представлении. Результатом должна стать формально многоуровневая модель, описывающая пути и следования информации.

5. Выбор варианта оценки.

6. Оценка. Возврат на этап активации лица, принимающего решения.

Процесс завершается, когда степень удовлетворённости заказчика достаточна. Т. о. был получен алгоритм, обеспечивающий возможность программной реализации за счёт повторяемости процесса формирования и анализа модели при изменении первичных элементов и их оценок. Это алгоритм динамического программирования. Если на первом шаге выбираем структуру, то на втором этапе выбираем средства, которые могут эту структуру оптимальным образом обеспечить.

2. Аксиомы вывода, RAP-последовательность вывода. Примеры вывода функциональных зависимостей.

При декомпозиции исходные отношения опираются не на все ФЗ, а только на те, которые являются подмножеством так называемого минимального покрытия. Чтобы осуществить переход от множества ФЗ к минимальному покрытию необходимо установить избыточные ФЗ. Пусть дано множество ФЗ F на схеме R. При этом X и Y принадлежат данной схеме. ФЗ XY избыточна, если она следует из множества: F – (XY).

Для вывода ФЗ используются правила вывода или аксиомы вывода.

Аксиомы Армстронга:

1. Рефлексивность: XX (F1);

2. Пополнение: если XY, то XZY (F2);

3. Аддитивность: если XY, XZ, то XYZ (F3);

4. Проективность: если XYZ, то XY, XZ (F4);

5. Транзитивность: если XY, YZ, то XZ (F5);

6. Псевдотранзитивность: если XY, YZW, то XZW (F6).

Из всех представленных 6 аксиом, 3 являются независимыми (F1, F2, F6), а остальные можно вывести на основании этих. При выводе одних ФЗ на основании других, выстраиваются цепочки ФЗ полученных на основании аксиом вывода. Их называются выводы.

ß-аксиомы:

1. Рефлексивность: XX (ß1);

2. Накопление: если XYZ, ZCW, то XYZCW (ß2);

3. Проективность: если XYZ, то XZ (ß3).

На основании β - аксиом так же, как и на основании аксиом Армстронга, осуществляется вывод одних функциональных зависимостей из других. Поскольку названия β - аксиом имеют на английском языке следующее написание:

R eflexiviti,

A ccum ulation,

P rojectivity,

то по первым буквам этих названий получили название последовательности вывода, выполняемые с помощью β - аксиом RAP последовательности.

Порядок построения RAP последовательности вывода.

• Первая функциональная зависимость получается путем применения аксиомы β 1.

• Каждая последующая функциональная зависимость вычисляется из предыдущих функциональных зависимостей путем применения аксиомы β 2, или вводится из исходного множества функциональных зависимостей, или генерируется на основании аксиомы β 1.

• На последнем шаге вывода может быть применена аксиома проективности β 3.

Ниже приведен пример построения RAP последовательности вывода, позволяющей доказать, что если имеют место функциональные зависимости X>Y, Y->Z, то будет иметь место и функциональная зависимость X->Z.

№	ФЗ	Основание
1	XX	1
2	X-Y	Дано
3	XXY	Накопление (2)
4	YZ	Дано
5	XXYZ	Накопление (2)
6	XZ	Проективность (3), это и требовалось доказать

3. Определение алгоритма. Пример алгоритма. Пять основных свойств алгоритма. Сущность алгоритмизации.

Слово «Алгоритм» происходит от лат. Algorithmi. Алгоритм есть точное предписание, определяющее последовательность действий, обеспечивающую получение требуемого результата из исходных данных. Алгоритм может быть предназначен для выполнения его человеком или автоматическим устройством. Каждый алгоритм создается в расчете на вполне конкретного исполнителя. Те действия, которые может совершать исполнитель, называются его допустимыми действиями. Совокупность допустимых действий образует систему команд исполнителя. Алгоритм должен содержать только те действия, которые допустимы для данного исполнителя. Объекты, над которыми исполнитель может совершать действия, образуют так называемую среду исполнителя. Для алгоритмов, встречающихся в математике, средой того или иного исполнителя могут быть числа разной природы - натуральные, действительные и т.п., буквенные выражения, уравнения, тождества и т.п.

Рассмотрим следующую задачу. Длина офисного помещения 8 метров, ширина – 10 метров, высота – 3 метра. В офисе 40 рабочих. Сколько кв. м площади и сколько куб. м воздуха приходится на одного рабочего?

Решение задачи:

1.Вычислить площадь помещения: 8х10 = 80

2. Вычислить объем помещения: 80х3 = 240

3. Вычислить, сколько кв. метров площади приходится на одного рабочего: 80/40 = 2

4. Вычислить, сколько куб. метров воздуха приходится на одного рабочего: 240/40 = 6

Ответ: на одного рабочего приходится 2 кв. метров площади и 6 куб. метров воздуха.

Если теперь убрать вычисления и оставить только “действия”, то получим алгоритм – перечень операций, которые необходимо выполнить, чтобы решить данную задачу. Такой алгоритм будет представлять собой набор указаний (команд) компьютеру.

Когда мы вычисляем какую-либо величину, мы записываем результат на бумаге. Компьютер записывает результат своей работы в память в виде переменной. Поэтому каждая команда алгоритма должна включать указание, в какую переменную записывается результат. Алгоритм решения задачи будет выглядеть так:

1. Вычислить площадь помещения и записать в переменную S. 2. Вычислить объем помещения и записать в переменную V. 3. Вычислить, сколько кв. метров площади приходится на одного рабочего, и записать в переменную S1. 4. Вычислить, сколько куб. метров воздуха приходится на одного рабочего, и записать в переменную V1. 5. Вывести на экран значения переменных S1 и V1.Теперь остается только запрограммировать данный алгоритм.

Программирование – это есть перевод алгоритма с «человеческого» языка на «компьютерный» язык.

Алгоритм применительно к вычислительной машине – точное предписание, т.е. набор операций и правил их чередования, при помощи которого, начиная с некоторых исходных данных, можно решить любую задачу фиксированного типа.

5 общих свойств алгоритмов, позволяющих их отличать от других инструкций:

1. Дискретность (прерывность, раздельность) – алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов. Каждое действие, предусмотренное алгоритмом, исполняется только после того, как закончилось исполнение предыдущего.

2. Определенность – каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче.

3. Результативность (конечность) – алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов или информировать об отсутствии результата.

4. Понятность – алгоритм должен быть понятен не только автору, но и исполнителю. Если предложить исполнителю, например утюгу постирать одежду, то он никогда этого не сделает, потому, что не поймет, т.к. такой программы в нём не заложено. Каждый шаг алгоритма обязательно представляет собой какое-либо допустимое действие исполнителя.

5. Массовость – алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, то есть, он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся только исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма.

Алгоритмизация – процесс нахождения такого алгоритма, осуществление которого приводит к решению поставленной задачи. В информатике процесс решения задачи распределяется между двумя субъектами: программистом и компьютером. Программист составляет алгоритм (программу), компьютер его исполняет. Сущность алгоритмизации не в том, что решение задачи представляется в виде набора элементарных операций, а в том, что процесс решения задачи разбивается на два этапа: творческий (программирование) и не творческий (выполнение программы). И выполняют эти этапы разные субъекты – программист и исполнитель. При составлении алгоритма программист никому ничего не объясняет, а исполнитель не пытается ничего понять. Алгоритм размещается в памяти компьютера, который извлекает команды по одной и исполняет их. Человек действует по-другому. Чтобы решить задачу, человеку требуется держать в памяти метод решения задачи в целом, а воплощает этот метод каждый по-своему.

4. Персональные данные и информационные системы персональных данных (ИСПД). Общие понятия.

1. Персональные данные – любая информация, относящаяся к определенному или определяемому на основании такой информации физическому лицу (субъекту персональных данных), в том числе его фамилия, имя, отчество, дата и место рождения, адрес, семейное, социальное, имущественное положение, образование, профессия, доходы, другая информация.

2. Оператор – государственный орган, муниципальный орган, юридическое или физическое лицо, организующие и (или) осуществляющие обработку персональных данных, а также определяющие цели и содержание обработки персональных данных.

3. Обработка ПД – действия (операции) с персональными данными, включая сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, распространение (в том числе передачу), обезличивание, блокирование, уничтожение персональных данных.

4. Распространение ПД – действия, направленные на передачу персональных данных определенному кругу лиц (передача персональных данных) или на ознакомление с персональными данными неограниченного круга лиц, в том числе обнародование персональных данных в средствах массовой информации, размещение в информационно-телекоммуникационных сетях или предоставление доступа к персональным данным каким-либо иным способом.

5. Использование ПД – действия (операции) с персональными данными, совершаемые оператором в целях принятия решений или совершения иных действий, порождающих юридические последствия в отношении субъекта персональных данных или других лиц либо иным образом затрагивающих права и свободы субъекта персональных данных или других лиц.

6. Блокирование ПД – временное прекращение сбора, систематизации, накопления, использования, распространения ПД, в том числе их передачи.

7. Уничтожение ПД – действия, в результате которых невозможно восстановить содержание ПД в ИСПД или в результате которых уничтожаются материальные носители персональных данных.

8. Обезличивание ПД – действия, в результате которых невозможно определить принадлежность персональных данных конкретному субъекту персональных данных.

9. Информационная система персональных данных – это информационная система, представляющая собой совокупность персональных данных, содержащихся в базе данных, а также информационных технологий и технических средств, позволяющих осуществлять обработку таких персональных данных с использованием средств автоматизации или без использования таких средств.

10. Конфиденциальность персональных данных – обязательное для соблюдения оператором или иным получившим доступ к ПД лицом требование не допускать их распространения без согласия субъекта ПД или наличия иного законного основания.

11. Трансграничная передача ПД – передача персональных данных оператором через Государственную границу Российской Федерации органу власти иностранного государства, физическому или юридическому лицу иностранного государства.

12. Общедоступные ПД – персональные данные, доступ неограниченного круга лиц к которым предоставлен с согласия субъекта персональных данных или на которые в соответствии с федеральными законами не распространяется требование соблюдения конфиденциальности.

5. Алгоритм захвата маркера в сети Token Ring.

В станции Token Ring реализуется приоритетное обслуживание маркера доступа. В связи с этим каждой рабочей станции в кольце присваивается определенный уровень приоритета.

Для реализации приоритетного доступ в стандартный маркер вводится спец.поле. Внутри этого поля используются 3 бита для указания текущего приоритета в сети и называются биты приоритета (РРР). Чтобы станции с более высоким приоритетом могли захватывать маркер у станций с более низким приоритетом используются еще 3 бита поля, называемые биты резервирования (RRR). И используются спец. регистры для хранения информации о приоритетах:

1. регистр Rr используется для хранения значения битов резервирования;

2. регистр Pr используется для хранения информации из битов приоритета;

3. регистр Sr ─ стековый регистр для хранения значения Pr; используется в случае двойного перехвата маркера

4. Sx ─ стековый регистр для хранения предыдущего приоритета маркера при захвате;

5. Pm ─ содержит уровень приоритета сетевого интерфейса, т.е. приоритет рабочей станции.

1 Станция имеющая данные для передачи сравнивает значение битов приоритета маркера со своим приоритетом.

Если приоритет станции больше то она сравнивает биты резервирования, чтобы проверить е захватила ли уже другая станция этот маркер на следующем круге.

Если биты резервирования станции больше, то она записывает свои биты в маркер, а предыдущие значения складываются в соответствующие стеки, чтобы была возможность вернуть маркер предыдущей станции.

Станция, перехватившая маркер после передачи данных освобождает его и происходит восстановление битов приоритетов и резервирования предыдущего значения. Т.е. фактически маркер возвращается станции, которая должна была им завладеть