14) Структура базовой информационной технологии.

Из рассмотренных ранее видов ИТ наиболее важным для данного курса является базовый, поскольку именно он определяет те ИТ, которые внедряются в производ-ства, а потому имеют практическое значение и формируют конкретные ИТ.

Базовая ИТ ориентирована на определенную область применения. Она задает модели, методы и средства решения конкретных типовых задач и создается на основе базовых (типовых) программно-аппаратных средств. Цель базовой ИТ – решение функциональных задач в той области, где используется эта технология (управление, обучение, проектирование, научный эксперимент и т.д.), независимо от того, на каком конкретном предприятии она будет внедрена и использована.

Также как и информационный процесс, базовая ИТ имеет три уровня описания – концептуальный, логический и физический.

Полученные в деканате экзаменационные ведомости обрабатываются методистом деканата: данные переносятся в специальный журнал, с помощью которого осуществляют хра-нение данных. По окончании сессии методистом формируются списки студентов, которые продолжат обучение в следующем семестре (включая перечень претендентов на обычную или персональные стипендии) и списки студентов к отчислению за неуспевае-мость. Эти действия также относятся к обработке данных. Качество данной фазы определя-ется корректностью переноса данных с одного носителя на другой, правильностью отбора студентов для формирования перечисленных списков, а также обеспечением защиты данных при хранении (журнал не должен исчезнуть или сгореть, а данные в нем не должны быть исправлены посторонним лицом).

Итоговые списки студентов передаются декану (связь 5) и используются им для под-готовки приказов по подчиненному контингенту студентов.

На данной схеме студенты являются ОУ, а преподаватель, методисты и декан – персонал СУ. В совокупности ОУ и СУ составляют систему управления. Целью ее функциони-рования является повышение успеваемости студентов, показатель степени достижения цели – средний балл за сессию.

Рассмотренные информационные потоки реализуют прямую связь от ОУ к СУ, а по обратной связи (связь 6) осуществляется воздействие на контингент студентов, т.е. на ОУ: часть студентов отчисляется, часть продолжает обучение. Кроме того, в качестве стимулирования учебной деятельности студентов используется назначение им стипендии различных размеров.

Пусть принято решение об автоматизации решения рассмотренной задачи. Разработаем концептуальную схему такой ИТ и сформулируем характеристики качества отдельных фаз

Формирование данных выполняется системой тестирования знаний. Такие системы позволяют преподавателю готовить тесты и проводить итоговое тестирование, т.е. экзамено-вать обучаемых. Они поддерживают клиент- или файл-серверную архитектуру и позволяют проводить сетевое тестирование с накоплением результатов в одном месте, например, на компьютере преподавателя (БД1). Включение в информационный процесс преподавателя объясняется необходимостью анализа «слабых» мест в знаниях студентов с целью после-дующей модификации учебного курса (эта задача не отражена на схеме). Характеристики качества, помимо прежних, дополняются требованием защиты данных в БД1, представляю-щих результаты тестирования.

Для передачи данных в деканат можно использовать Интернет или локальную сеть. Характеристикой качества являются своевременность получения данных и отсутствие иска-жений при передаче.

Обработка данных выполняется информационной системой (ИС). Характеристика ка-чества – своевременность получения результата и достоверность данных.

Для хранения данных они заносятся в БД2. Характеристика качества – обеспечение защиты данных.

Рассмотренная ИТ является базовой, т.к. регламентируется положениями высшей школы и может быть применена в любом деканате любого высшего учебного заведения. При разработке ее концептуальной схемы не потребовалось привлечения эксперта, поскольку и в роли эксперта, и в роли ИТ-специалиста выступало одно лицо – автор данного учебного по-собия. Приведенная задача относится к типу хорошо структурированных, поэтому привлече-ния знаний для ее решения средствами ИС не требуется.

Логический уровень базовой информационной технологии

Представляется комплексом взаимосвязанных моделей, формализующих информационные процессы, выделенные на концептуальном уровне. Этот уровень описания базовой ИТ позволяет связать параметры информационных процессов, что дает возможность ими управлять.

Модель ОУ определяет составляющие источника информации (объекты, процессы, явления), их характеристики, взаимоотношения между ними, существенные для решения задач управления. Общая модель управления описывает взаимосвязь показателей достижения цели производства с параметрами, характеризующими производство. Модель решаемой задачи представляет взаимосвязь параметров, характеризующих производство, с параметрами модели ОУ. В совокупности эти модели представляют производство в целом и находят отражение в моделях информационных процессов.

Модель организации информационных процессов на логическом уровне увязывает информационные процессы при решении задач управления производством с моделью решаемой задачи.

Модель формирования данных определяет требования к данным, формируемым в результате наблюдения и/или регистрации.

Модель обработки данных определяет организацию вычислительного процесса, который включает решение разнообразных системных и прикладных задач. Последовательность и процедуры решения задач должны быть подобраны так, чтобы оптимизировать процесс обработки данных с точки зрения используемого объема памяти, ресурса, числа обращений и т.д. При этом следует учитывать требуемое время решения задачи, включая получение результатов решения. Таким образом, организация вычислительного процесса предусматривает управление ресурсами компьютера при решении задач обработки. Формализуется в виде алго-ритмов и программ системного управления компьютером.

Модель передачи данных используется для синтеза системы обмена данными, при котором оптимизируются: топология и структура вычисли-тельной сети, метод коммутации, протоколы и процедуры доступа, адресации и маршрутизации. Обеспечивает оценку вероятностно-временных характеристик процесса обмена с учетом маршрутизации, коммутации и собственно передачи информации. Объектом исследования модели является система обмена, функционирующая в усло-виях воздействия внешней среды. Воздействиями являются: входные потоки (потоки сообщений), мешающие (потоки ошибок), управляющие (потоки управления).

Модель хранения данных определяет три уровня представления данных:

1)концептуальную (каноническую) схему, которая описывает информационное содержание предметной области;

2)логическую схему, которая формально описывает структуру данных и их взаимосвязь. В современной информатике логическая схема данных представляется, как правило, в виде линейного списка (или реляционной структуры), иерархической или сетевой структуры. Подробно эти вопросы рассмотрены в;

3)физическую схему, которая описывает метода размещения данных на машинных носителях и доступа к ним.

Модель управления данными - это совокупность моделей организации информационных процессов, обеспечивающих обработку информации в процессе нахождения решения. Она увязывает базовые информационные процессы и их синхронизирует.

Модель представления знаний позволяет ИТ-специалисту формировать модели решаемых задач, которые позволили бы пользователю выбрать требуемую модель задачи и решить ее с помощью ИТ.

Разработаем логическое описание технологии решения задачи, приведенной в качестве примера в предыдущем разделе.

Поскольку в роли ОУ выступает контингент студентов, его описание, существенное для решения задачи, является моделью ОУ. Для регулирования контингента на основе успе-ваемости в сессию, а также для выполнения мотивационной функции управления важны такие характеристики студента как его фамилия, имя и отчество – ФИО; совокупность оценок, полученных в сессию, - ОС и стипендия - С. Тогда модель ОУ – это линейный список со структурой <ФИО, ОС, С>.

Успеваемость контингента студентов может оцениваться средним баллом за сессию – СБ, который рассчитывается как: СБ = , где СБj – средний балл в сессию j-го сту-дента, , ОСi – оценка за i-й экзамен - элемент совокупности оценок ОС j-го студента, I – число оценок, J – число студентов в контингенте.

Общая модель управления представляется максимизацией среднего балла за сессию - MAX(СБ). Для ее решения из контингента студентов должны исключаться те, которые «понижают» средний балл. Одновременно, должны «поощряться» те, кто характеризуется повышенным средним баллом. Для этого используется механизм регулирования контингента, который хорошо знаком студентам и упрощенно представляется следующей совокупностью правил:

Øесли студент ФИОj имеет ОСi =2, он отчисляется;

Øесли студент ФИОj не имеет ОСi =2, он переводится в следующий семестр;

Øесли студент ФИОj не имеет ОСi =3 и переведен в следующий семестр, ему на-значается базовая стипендия;

Øесли студент ФИОj не имеет ОСi =3 и не имеет ОСi=4 и переведен в следующий семестр, ему назначается стипендия, повышенная на 50% относительно базовой суммы.

При решении задачи управления задействованы следующие фазы информационного процесса с соответствующими характеристиками качества:

Øформирование данных – Ф, характеристики: объективность – оФ, защита данных – зФ, своевременность – сФ, т.е. Ф(оФ, зФ, сФ);

Øпередача данных – П, характеристики: защита данных – зП, своевременность – сП, т.е. П(зП, сП);

Øобработка данных – О, характеристики: защита данных – зО, своевременность – сО, т.е. О(зО, сО);

Øхранение данных – Х, характеристики: защита данных – зХ, т.е. Х(зХ).

Анализ модели управления показывает, что на эффективность управления наибольшее влияние оказывают такие характеристики качества фаз информационного процесса как объективность и защита, поскольку именно они определяют значения оценок контингента студентов в сессию. Тогда можно предложить обобщенную модель организации информа-ционных процессов для данной задачи, в которой увязаны показатели информационных процессов с моделью решаемой задачи управления: MAX(СБ) = Y( Ф(оФ, зФ, сФ); П(зП, сП); О(зО, сО); Х(зХ)), где Y - знак функционала.

Поскольку каждая фаза характеризуется временем начала – tн и окончания - tк и является составляющим элементом для графика учебного процесса, показатель своевременности с можно представить как требование окончания предшествующей i-той фазы информационного процесса до начала последующей (i+1)-й, т.е. tкi < tнi+1, а также требованием окончания фазы обработки tкО до окончания семестра по учебному графику - tкС. Эти требования в совокупности формируют модель управления данными при решении задачи.

Физический уровень базовой информационной технологии

Этот уровень представляет программно-аппаратную реализацию ИТ. При ее разра-ботке стремятся максимально использовать типовые технические средства и программное обеспечение для уменьшения затрат на создание и эксплуатацию ИТ.

Подсистема обработки данных использует ЭВМ различных классов и программные решения задач в той предметной области, для которой создана базовая ИТ.

Подсистема передачи данных включает:

1)устройства приема-передачи (модемы, усилители, коммутаторы, кабели, вычислительные комплексы для коммутации, маршрутизации, доступа к сетям);

2)программы сетевого обмена, реализующие сетевые протоколы, кодиро-вание-декодирование сообщений и т.д.

Подсистема хранения данных на современном уровне развития информатики реализуется с помощью СУБД. Может использовать распределенную технологию.

Подсистема представления знаний используется для автоматизации формирования модели ПО и модели решаемой задачи. Может отсутствовать.

Подсистема формирования данных, как правило, отсутствует в явном виде. Ее функции выполняет СУБД.

Подсистема управления данными организуется на компьютере с помощью систем управления обработкой данных и организации вычислительного процесса, систем управления сетью и СУБД.

Интерфейс поддерживает диалог пользователей базовой ИТ (ИТ-специалистов и конечных пользователей) с самой технологией. Включение в схему ИТ-специалиста объясняется требованием развития ИТ.