Инструментарий и составляющие ит. Пример.
Инструментарий информационной технологии
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. Выделим отдельно из этих средств программные продукты и назовем их инструментарием, а для большей четкости можно его конкретизировать, назвав программным инструментарием информационной технологии. Определим это понятие.
Инструментарий информационной технологии — один или несколько взаимосвязанных программных продуктов для определенного типа компьютера, технология работы в котором позволяет достичь поставленную пользователем цель.
Используемые в производственной сфере такие технологические понятия, как норма, норматив, технологический процесс, технологическая операция и т.п., могут применяться и в информационной технологии. Прежде чем разрабатывать эти понятия в любой технологии, в том числе и в информационной, всегда следует начинать с определения цели. Затем следует попытаться провести структурирование всех предполагаемых действий, приводящих к намеченной цели, и выбрать необходимый программный инструментарий.
На рис. 2.2 технологический процесс переработки информации представлен в виде иерархической структуры по уровням:
Рис. 2. 2 Представление информационной технологии в виде иерархической структуры, состоящей из этапов, действий, операций
1 - й уровень - этапы, где реализуются сравнительно длительные технологические процессы, состоящие из операций и действий последующих уровней.
Пример 2.3. Как следует понимать этап информационной технологии. Технология создания шаблона формы документа в среде текстового процессора Word 6.0 состоит из следующих этапов:
этап 1 - создание постоянной части формы в виде текстов и таблиц;
этап 2 - создание постоянной части формы в виде кадра, куда затем помещается рисунок;
этап 3 - создание переменной части формы;
этап 4 - защита и сохранение формы.
2 - й уровень - операции, в результате выполнения которых будет создан конкретный объект в выбранной на 1-м уровне программной среде.
Пример 2.4. Как следует понимать операцию информационной технологии. Рассмогрим этап 2 (см. пример 2.3) технологии создания постоянной части формы документа в виде кадра в среде текстового процессора Word 6.0, который состоит из следующих операций:
операция 1 - создание кадра;
операция 2 - настройка кадра;
операция 3 - внедрение в кадр рисунка.
3-й уровень - действия - совокупность стандартных для каждой программной среды приемов работы, приводящих к выполнению поставленной в соответствующей операции цели. Каждое действие изменяет содержание экрана.
Пример 2.5. Как следует понимать действие информационной технологии. Рассмотрим операцию 3 (см. пример 2.4) - внедрение в кадр рисунка в среде текстового процессора Word 6.0, которая состоит из следующих действий:
действие 1 - установка курсора в кадре;
действие 2 - выполнение команды ВСТАВКА,Рисунок;
действие 3 - установка значений параметров в диалоговом окне.
4-й уровень - элементарные операции по управлению мышью и клавиатурой.
Пример 2.6. Как следует понимать элементарную операцию информационной технологии. Ею может быть: ввод команды, нажатие правой кнопки мыши, выбор пункта меню и т.п. Необходимо понимать, что освоение информационной технологии и дальнейшее ее использование должны свестись к тому, что вы должны сначала хорошо овладеть набором элементарных операций, число которых ограничено. Из этого ограниченного числа элементарных операций в разных комбинациях составляется действие, а из действий, также в разных комбинациях, составляются операции, которые определяют тот или иной технологический этап. Совокупность технологических этапов образует технологический процесс (технологию).
Примечание. Технологический процесс необязательно должен состоять из всех уровней, представленных на рис. 2.2. Он может начинаться с любого уровня и не включать, например, этапы или операции, а состоять только из действий. Для реализации этапов технологического процесса могут использоваться разные программные среды.
Информационная технология, как и любая другая, должна отвечать следующим требованиям:
обеспечивать высокую степень расчленения всего процесса обработки информации на этапы (фазы), операции, действия;
включать весь набор элементов, необходимых для достижения поставленной цели;
иметь регулярный характер. Этапы, действия, операции технологического процесса могут быть стандартизированы и унифицированы, что позволит более эффективно осуществлять целенаправленное управление информационными процессами.
4.
Концептуальный уровень базовой ИТ - задается идеология автоматизированного решения задач. Типовая последовательность решения задач может быть представлена в виде алгоритма.
Рис.12. Концептуальная модель базовой ИТ.
Начальный этап - постановка задачи (ПЗ).Если эта задача автоматизированного управления, то она представляет собой совокупность взаимосвязанных алгоритмов, которые обеспечивают управление. ПЗ - содержательное описание задачи: целевое назначение задачи, экономико-математическая модель и метод ее решения, функциональная и информационная взаимосвязь с другими задачами. Оформляется документально в методических материалах «Постановка задачи и алгоритм решения». На этом этапе очень важна корректность описания с точки зрения критериев.
Следующий этап - формализация задачи (ФЗ). Разрабатывается математическая модель.
Если математическая модель установлена, следующий этап - алгоритмизация задачи (АЗ). Алгоритм - процесс преобразования исходных данных в искомое результат за конечное число шагов.
Реализация алгоритма на основе конкретных вычислительных средств осуществляется на этапе программирования задачи - ПРЗ. Это объемная задача, но она осуществляется как правило на типовых технологиях программирования.
При наличии программы осуществляется РЗ - решение задач - получение конкретных результатов для входных данных и принятых ограничений.
Этап АР - анализ решения. При анализе решения можно уточнить модель формализации задач.
Наиболее сложными, творческими и объемными являются этапы постановки задачи и ее формализации. Понятие первоначальной задачи - это глубокое понимание процессов в предметной области.
В условиях базовой ИТ глобальная задача - это разработка модели предметной области (МПО).
При реализации ИТ часто встречаются с плохо формализуемыми задачами. Тут приходят на помощь экспертные системы. В основу ЭС закладываются знания лучших экспертов в предметной области. Разработчик ЭС собирает все известные способы формализации данной задачи. Пользователь - разработчик данной ИТ - получает варианты решения задач. Это процесс автоматизирования проектирования ИТ.
5
ЛОГИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ
Логический уровень информационной технологии представляется комплексом взаимосвязанных моделей, формализующих информационные процессы при технологических преобразованиях информации и данных. Формализованное (в виде моделей) представление информационной технологии позволяет связать параметры информационных процессов, а это означает возможность реализации управления информационными процессами и процедурами.
На рис. 2.2 приведены состав и взаимосвязи моделей базовой информационной технологии. В зависимости от области применения и назначения информационной технологии модели информационных процессов конкретизируются, а некоторые могут и отсутствовать. Если, к примеру, информационная технология проектируется на не объединенных в сеть АРМ, процесс обмена данными и соответственно его модели будут отсутствовать. Однако наибольший эффект информационная технология дает тогда, когда в ее составе используется весь набор информационных процессов.
На основе модели предметной области (МПО), характеризующей объект управления, создается общая модель управления (ОМУ), а из нее вытекают модели решаемых задач (МРЗ). Так как решаемые задачи в информационной технологии имеют
Рис. 2.2. Состав моделей базовой информационной технологии
Клип
МиссН2ДистМмедиа
в своей основе различные информационные процессы, то на передний план выходит модель организации информационных процессов, призванная на логическом уровне увязать эти процессы при решении задач управления.
При обработке данных формируются четыре основных информационных процесса: обработка, обмен, накопление и представление знаний.
Модель обработки данных включает в себя формализованное описание процедур организации вычислительного процесса, преобразования данных и отображения данных. Под организацией вычислительного процесса (ОВП) понимается управление ресурсами компьютера (память, процессор, внешние устройства) при решении задач обработки данных. Эта процедура формализуется в виде алгоритмов и программ системного управления компьютером. Комплексы таких алгоритмов и программ получили название операционных систем. Операционные системы выступают в виде посредников между ресурсами компьютера и прикладными программами, организуя их работу. Процедуры преобразования данных (ПД) на логическом уровне представляют собой алгоритмы и программы обработки данных и их структур. Сюда включаются стандартные процедуры, такие, как сортировка, поиск, создание и преобразование статистических и динамических структур данных, а также нестандартные процедуры, обусловленные алгоритмами и программами преобразования данных при решении конкретных информационных задач. Моделями процедур отображения данных (ОД) являются компьютерные программы преобразования данных, представленных машинными кодами, в воспринимаемую человеком информацию, несущую в себе смысловое содержание. В современных ЭВМ данные могут быть отражены в виде текстовой информации, в виде графиков, изображений, звука, с использованием средств мультимедиа, которые интегрируют в компьютере все основные способы отображения.
Модель обмена данными включает в себя формальное описание процедур, выполняемых в вычислительной сети: передачи (П), маршрутизации (М), коммутации (К). Именно эти процедуры и составляют информационный процесс обмена. Для качественной работы сети необходимы формальные соглашения между ее пользователями, что реализуется в виде протоколов сетевого обмена. В свою очередь, передача данных основывается на моделях кодирования, модуляции, каналов связи. На основе моделей обмена производится синтез системы обмена данными, при котором оптимизируются топология и структура вычислительной сети, метод коммутации, протоколы и процедуры доступа, адресации и маршрутизации.
Модель накопления данных формализует описание информационной базы, которая в компьютерном виде представляется базой данных. Процесс перехода от информационного (смыслового) уровня к физическому отличается трехуровневой системой моделей представления информационной базы: концептуальной, логической и физической схем. Концептуальная схема информационной базы (КСБ) описывает информационное содержание предлагаемой области, т.е. какая и в каком объеме информация должна накапливаться при реализации информационной технологии. Логическая схема информационной базы (ЛСБ) должна формализовано описать ее структуру и взаимосвязь элементов информации. При этом могут быть использованы различные подходы: реляционный, иерархический, сетевой. Выбор подхода определяет и систему управления базой данных, которая, в свою очередь, определяет физическую модель данных - физическую схему информационной базы (ФСБ), описывающую методы размещения данных и доступа к ним на машинных (физических) носителях информации.
Модель представления знаний может быть выбрана в зависимости от предметной области и вида решаемых задач. Сейчас практически используются такие модели, как логические (Л), алгоритмические (А), фреймовые (Ф), семантические (С) и интегральные (И).
Взаимная увязка базовых информационных процессов, их синхронизация на логическом уровне осуществляются через модель управления данными (УД). Так как базовые информационные процессы оперируют данными, то управление данными - это управление процессами обработки, обмена и накопления. На логическом уровне управление процессом накопления - это комплексы программ управления базами данных, получившие название систем управления базами данных. С увеличением объемов информации, хранимых в базах данных, при переходе к распределенным базам и банкам данных управление процессом накопления усложняется и не всегда поддается формализации. Поэтому в АИТ при реализации процесса накопления часто возникает необходимость в человеке - администраторе базы данных, который формирует и ведет модель накопления данных, определяя ее содержание и актуальное состояние.
6.
Физический уровень.
Физический уровень информационной технологии представляет ее программно-аппаратную реализацию. С помощью программно-аппаратных средств практически осуществляются базовые информационные процессы и процедуры в их взаимосвязи и подчинении единой цели функционирования. Таким образом, и на физическом уровне АИТ рассматривается как система, причем большая система, в которой выделяется несколько крупных подсистем (рис. 2.3). Это подсистемы, реализующие на физическом уровне информационные процессы:
подсистема обработки данных, подсистема обмена данными, подсистема накопления данных, подсистема управления данными и подсистема представления знаний. С системой информационной технологии взаимодействуют пользователь и проектировщик системы.
Рис. 2.3. Системная организация базовой информационной технологии
Для выполнения функций подсистемы обработки данных используются электронные вычислительные машины различных классов. В настоящее время при создании автоматизированных информационных технологий применяются три основных класса ЭВМ: на верхнем уровне – мэйнфреймы, способные накапливать и обрабатывать громадные объемы информации и используемые как главные ЭВМ; на среднем – абонентские вычислительные машины (серверы); на нижнем уровне – персональные компьютеры. Обработка данных, производится с помощью программ решения задач в той предметной области, для которой создана информационная технология.
В подсистему обмена данными входят комплексы программ и устройств, позволяющих реализовать вычислительную сеть и осуществить по ней передачу и прием сообщений с необходимыми скоростью и качеством. Физическими компонентами подсистемы обмена служат устройства приема передачи (модемы, усилители, коммутаторы, кабели, специальные вычислительные комплексы, осуществляющие коммутацию, маршрутизацию и доступ к сетям). Программными компонентами подсистемы являются программы сетевого обмена, реализующие сетевые протоколы, кодирование-декодирование сообщений и др.
Подсистема накопления данных реализуется с помощью банков и баз данных, организованных на внешних устройствах компьютеров и ими управляемых. В вычислительных сетях, помимо локальных баз и банков, используется организация распределенных банков данных и распределенной обработки данных. Аппаратно-программными средствами этой подсистемы являются компьютеры различных классов с соответствующим программным обеспечением.
Для автоматизированного формирования модели предметной области из ее фрагментов и модели решаемой информационной технологией задачи создается подсистема представления знаний. На стадии проектирования информационной технологии проектировщик формирует в памяти компьютера модель заданной предметной области, а также комплекс моделей решаемых технологией задач. На стадии эксплуатации пользователь обращается к подсистеме знаний и, исходя из постановки задачи, выбирает в автоматизированном режиме соответствующую модель решения, после чего через подсистему управления данными включаются другие подсистемы информационной технологии. Реализация подсистем представления знаний производится, как правило, на персональных компьютерах.
Подсистема управления данными организуется на компьютерах с помощью подпрограммных систем управления обработкой данных и организации вычислительного процесса, систем управления вычислительной сетью и систем управления базами данных.
7.
ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
2.6.1. Характеристика и назначение
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. Эта технология применяется на уровне операционной (исполнительской) деятельности (см. рис. 3.1) персонала невысокой квалификации в целях автоматизации некоторых рутинных постоянно повторяющихся операций управленческого труда. Поэтому внедрение информационных технологий и систем на этом уровне существенно повысит производительность труда персонала, освободит его от рутинных операций, возможно, даже приведет к необходимости сокращения численности работников. На уровне операционной деятельности решаются следующие задачи:
· обработка данных об операциях, производимых фирмой;
· создание периодических контрольных отчетов о состоянии дел в фирме;
· получение ответов на всевозможные текущие запросы и оформление их в виде бумажных документов или отчетов.
Пример контрольного отчета: ежедневный отчет о поступлениях и выдачах наличных средств банком, формируемый в целях контроля баланса наличных средств. Пример запроса: запрос к базе данных по кадрам, который позволит получить данные о требованиях, предъявляемых к кандидатам на занятие определенной должности. Существует несколько особенностей, связанных с обработкой данных, отличающих данную технологию от всех прочих:
· выполнение необходимых фирме задач по обработке данных. Каждой фирме предписано законом иметь и хранить данные о своей деятельности, которые можно использовать как средство обеспечения и поддержания контроля на фирме. Поэтому в любой фирме обязательно должна быть информационная система обработки данных и разработана соответствующая информационная технология;
· решение только хорошо структурированных задач, для которых можно разработать алгоритм;
· выполнение стандартных процедур обработки. Существующие стандарты определяют типовые процедуры обработки данных и предписывают их соблюдение организациями всех видов;
· выполнение основного объема работ в автоматическом режиме с минимальным участием человека;
· использование детализированных данных. Записи о деятельности фирмы имеют детальный (подробный) характер, допускающий проведение ревизий. В процессе ревизии деятельность фирмы проверяется хронологически от начала периода к его концу и от конца к началу;
· акцент на хронологию событий;
· требование минимальной помощи в решении проблем со стороны специалистов других уровней.