Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Кузбасский государственный технический университет
им. Т.Ф. Горбачева»
О.Н. Ванеев, д.Е. Турчин
ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И СИСТЕМ
Лабораторный практикум
Рекомендовано учебно-методической комиссией направления подготовки бакалавра 230400 «Информационные системы и технологии» в качестве электронного издания для использования в учебном процессе
Кемерово 2013
Рецензенты:
Ванеев Олег Николаевич, Турчин Денис Евгеньевич. Теория информационных процессов и систем. Лабораторный практикум: методические указания к лабораторным работам [Электронный ресурс] для студентов очной формы обучения направления подготовки бакалавра 230400 «Информационные системы и технологии» / О.Н. Ванеев, Д.Е. Турчин Электрон. дан. – Кемерово: КузГТУ, 2012. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM); зв.; цв.; 12 см. – Систем. требования: Pentium IV; ОЗУ 256 Мб; WindowsXP; (CD-ROM-дисковод); мышь. – Загл. с экрана.
В данных методических указаниях изложены содержание лабораторных работ, порядок и примеры их выполнения, а также контрольные вопросы к ним.
КузГТУ
Турчин Д.Е.
СОДЕРЖАНИЕ
Кемерово 2013 1
СОДЕРЖАНИЕ 1
Описание лабораторного практикума
Цикл состоит из десяти лабораторных работ, посвященных решению различных задач теории информационных процессов и систем.
Выписка из ФГОС ВПО по направлению 230400
Код |
Компетенции, формируемые при освоении дисциплины |
Результаты освоения |
Б3.Б.1 |
• ОК-6 владение широкой общей подготовкой (базовыми знаниями) для решения практических задач в области информационных систем и технологий; • ОК-10 готовность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования; • ПК-12 способность разрабатывать средства реализации информационных технологий (методические, информационные, математические, алгоритмические, технические и программные); • ПК-26 готовность использовать математические методы обработки, анализа и синтеза результатов профессиональных исследований. |
• Знание терминологии и основных задач теории систем; • знание структуры, состава и свойств информационных процессов и систем; • знание качественных и количественных методов описания информационных систем; • знание информационных моделей принятия проектных решений; • знание конфигураций информационных систем; • умение производить декомпозицию и синтез информационных систем; • умение разрабатывать информационно-логическую, функциональную и объектно-ориентированную модели данных информационных систем. |
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
1. Построение моделей состава и структуры системы
1.1. Цель работы
Цель работы – приобрести умение составлять формальные модели систем, используя методы теории множеств и теории графов.
Работа рассчитана на 4 часа.
1.2. Основные теоретические сведения
1.2.1. Основные понятия, характеризующие системы. Формальные модели систем
Система – совокупность объектов (элементов), взаимодействующих (взаимосвязанных) между собой и образующих определенную целостность, единство. При этом связь между элементами системы должна быть гораздо более прочной, чем связь каждого из этих элементов с частями других систем.
Под элементом системы понимается ее часть, предназначенная для выполнения определенных функций и неделимая на составные части при заданном уровне рассмотрения. Элемент системы может в свою очередь рассматриваться в качестве системы, а система, взятая в целом, может быть элементом более общей системы.
Свойства системы проявляются при ее взаимодействии с окружающей средой (окружением), под которой понимают множество существующих вне системы элементов и внешних систем, оказывающих влияние на систему или находящихся под ее влиянием.
Элементы, поступающие в систему из окружающей среды, называются входными (входами), а выходящие из нее в среду – выходными (выходами).
Связями называются элементы систем, осуществляющие непосредственное взаимодействие между другими элементами. Понятие связь одновременно характеризует строение (статику) и функционирование (динамику) системы.
Структура системы – наиболее существенные взаимодействия (связи) между элементами системы, которые мало меняются при изменении состояния системы и обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Следует отметить, что при удалении из системы одного или нескольких элементов структура может остаться неизменной, а система может сохранить свою качественную определенность (в частности, работоспособность).
Моделирование – это метод опосредованного исследования объектов, когда исследуется не сам объект (исходный объект), а некоторый другой объект (модель),на которой отображаются свойства исходного исследуемого объекта. Когда моделью является математический объект, то моделирование называется математическим.
Для моделирования системы необходимо отобразить состав её элементов их взаимосвязи, закономерности изменения свойств, а также закономерности изменения свойств всей системы на соответствующие элементы модели.
При всем многообразии реальных систем принципиально различных типов моделей систем очень немного: модель типа «черный ящик», модель состава, модель отношений, а также их разумные сочетания и, прежде всего, объединение всех трех моделей, то есть структура системы. Это относится как к статическим моделям, отображающим фиксированное состояние системы так и к динамическим моделям, отображающим характер временных процессов, которые происходят с системой. Можно сказать, что структура («белый ящик») получается как результат «суммирования» моделей «черного ящика», состава и отношений (рис. 1.1).
Все указанные типы моделей являются формальными, относящимися к любым системам и, следовательно, не относящимися ни к одной конкретной системе. Чтобы получить модель заданной системы, нужно придать формальной модели конкретное содержание, т.е. решить, какие аспекты реальной системы включать как элементы модели избранного типа, а какие – нет, считая их несущественными.
Рис. 1.1. Формальные модели систем