1.3. Информационное обеспечение систем управления

Любая система управления, в том числе и автоматизирован­ная, не может работать без информации о состоянии управляе­мого объекта (процесса) и внешней среды, без передачи инфор­мации о сформированных управляющих воздействиях. Определе­ние оптимальных объемов информации, поступающей в различные устройства управления и распределения потоков ин­формации во времени и пространстве, — необходимое условие эффективного функционирования АСУ.

Непрерывное и своевременное обеспечение системы управле­ния всеми необходимыми сведениями — основная функция ин­формационного обеспечения.

Информационное обеспечение АСУ — совокупность единой системы классификации и кодирования технико-экономической ин­формации, унифицированных систем документации и массивов ин­формации, используемых в автоматизированных системах управле­ния (ГОСТ 19675-74).

Иными словами, информационное обеспечение АСУ пред­ставляет собой совокупность данных, языковых средств их опи­сания, методов организации, хранения, накопления и доступа к информационным массивам, обеспечивающих выдачу всей ин­формации, необходимой в процессе реализации функциональных задач АСУ, и справочной информации абонентам системы.

2*

19

Сформированные данные систематизируют в специальные массивы — информационную базу (базу данных) системы, в со

­

став которой входят нормативные и справочные данные, состав­ляющие информационный базис системы; текущие сведения, по­ступающие извне системы, требующие ответной реакции системы или влияющие на алгоритмы формирования решений (воздейст­вий); накапливаемые учетные и архивные сведения, необходимые дня планирования и развития системы. Поступающие в систему текущие сведения часто называют оперативной информацией.

Средства формализованного описания данных предназначены для эффективного поиска и идентификации необходимых данных в массивах, а также для организации доступа к данным внешних абонентов системы. Эти средства состоят из системы классифи­кации и кодирования объектов (элементов данных) и информа­ционных языков для описания запросов к информационной базе и ответов системы.

Контролируют входные данные и ведение информационной базы программные средства. Под ведением информационной базы (массивов информации) понимают обеспечение хранения, накопления данных, своевременного исключения устаревших данных, внесения и контроля изменений. При организации хра­нения, внесения изменений и дополнений в массивы, обеспече­ния доступа к массивам данных, контроля за их сохранностью используют организационные принципы.

Существенный эффект от использования микропроцессорной техники в АСУ получают в основном не только за счет решения оптимальных задач, но и при четкой организации системы обра­ботки данных, за счет упорядочения информации и представле­ния всех необходимых сведений в требуемые сроки и удобной для использования форме.

Следует помнить, что при проектировании информационного обеспечения время представления информации является решаю­щим фактором. Существуют критические сроки, по истечении которых сведения полностью теряют какую-либо ценность.

В связи с совершенствованием и развитием систем управле­ния важную роль играет гибкость системы, возможность пере­стройки информационных потоков согласно требованиям систе­мы управления. Анализ эксплуатации ряда систем показывает, что информационная система наиболее консервативна, обладает большей инерционностью, чем система управления, и это свой­ство необходимо учитывать при разработке информационного обеспечения.

Основное назначение информационного обеспечения — создание динамической информационной модели объекта, отражающей его состояние в текущий или предшествующий моменты времени.

Согласно назначению сформулируем основные требования к информационному обеспечению АСУ:

• полнота отображения состояний управляемой системы и достоверности информации, как необходимой для реализации за­дач АСУ, так и выдаваемой по запросам абонентов;

• высокая эффективность методов и средств сбора, хранения, накопления, обновления, поиска и выдачи данных;

• одноразовая регистрация и однократный ввод информации и ее многократное и многоцелевое использование;

• простота и удобство доступа к данным информационной базы;

• ввод и накопление данных в информационной базе с ми­нимумом дублирования;

• развитие информационного обеспечения путем наращива­ния данных и организации новых связей и проектирования более совершенных методов и способов обработки информации;

• регламентация доступа к данным с различным уровнем дос­тупа, а также регламентация времени хранения документирован­ной информации.

Основные элементы системы информационного обеспечения АСУ — информационные массивы, предназначенные для посто­янного или временного хранения информации, которой обмени­ваются между собой внешние и внутренние по отношению к системе источники и потребители информации.

Необходимость в организации информационных массивов в системах информационного обеспечения АСУ обусловлена мно­гими факторами: несовпадением моментов поступления инфор­мации с моментами ее потребления; необходимостью хранения исходной информации, промежуточных и окончательных резуль­татов в процессе исполнения программ и других процедур преоб­разования информации; использованием одних и тех же данных в различных процедурах, выполняемых как параллельно, так и последовательно; многократным длительным использованием не­которых данных различными процедурами.

Массив представляет собой совокупность данных, объеди­ненных единым смысловым содержанием, которое обычно от­ражается в его названии. Основными элементами массивов, определяющими их содержание, являются записи — наимень­шие элементы массива, которыми оперируют пользователи массива при обработке информации. Часто группы отдельных записей объединяют в более крупные — блоки. Наименьший элемент записи, имеющий единое смысловое значение, — ин­формационное поле.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МАССИВЫ

Массивы информационного обеспечения АСУ классифициру­ют по различным признакам. Основными классификационными признаками массивов являются: семантическое содержание; тех­нология использования; носитель информации; технические ха­рактеристики.

По семантическому (смысловому) содержанию различают мас­сивы: информации, необходимой для поддержания заданных экс­плуатационных характеристик компьютера, подпрограмм опера­ционной системы и тестовых программ; типовых программ, ис­пользуемых для решения на компьютере ряда различных задач, составляющих так называемую библиотеку стандартных про­грамм; программ, используемых для решения на компьютере ин­дивидуальных задач; данных, обрабатываемых на ЭВМ и исполь­зуемых в процессе функционирования АСУ.

Три первых типа массивов составляют программное обеспечение

компьютера и АСУ. Поэтому под информационным обеспечением

АСУ можно понимать только совокупность данных.

Технология использования информационных массивов име­ет двоякий характер. С одной стороны, это — технология обра­ботки данных на компьютере, связанная со спецификой фор­мирования массивов, ввода, накопления и обновления данных, корректировки и передачи информации от одной программы обработки к другой и т. д. С другой стороны, существует опре­деленная технология обработки и использования данных в сис­теме в целом, в процедурах управления, реализуемых АСУ. Эта технология определяет более общие характеристики: последова­тельность и время обработки данных, требуемую точность ре­шения задач и ряд других. При наличии запоминающих уст­ройств прямого доступа и большого объема решение сложных задач значительного объема и структуры расширилось. Это привело к изменению технологии их использования и появле­нию систем, ориентированных на данные, которые реализуют­ся в виде банков данных.

Все информационные массивы делятся на входные, выходные и внутренние. Входные и выходные информационные массивы АСУ определяются внешними связями системы в целом. Вход­ные массивы содержат исходные и текущие данные, а также за­просы на решение задач. Выходные информационные массивы в основном определяются условиями, содержащимися в техни­ческих заданиях на разработку АСУ, и содержат информацию, выводимую из компьютера и предназначенную для 'дальнейшего использования.

Внутренние информационные массивы подразделяются на посто­янные, вспомогательные, промежуточные, текущие и служебные.

Постоянные массивы (массивы постоянных данных)

Они формируются до начала функционирования системы об­работки данных и содержат директивные, нормативные, справоч­ные и другие маломеняющиеся данные. Содержание постоянных информационных массивов можно частично или полностью об­новлять только в начале цикла обработки данных, а внутри цик­ла относительно редкие изменения претерпевают лишь их от­дельные элементы. К постоянным массивам можно условно от­нести такие, в которых данные меняются за один цикл не более чем на 2% их полного объема.

Информация, содержащаяся в постоянных массивах, состав­ляет информационный базис системы. Так как эта информация имеет важное значение и время ее хранения велико, то следует выбирать для нее надежные носители, необходимые условия и методы хранения, использования и контроля содержания масси­вов, обеспечить сохранность и достоверность данных, а также ре­зервирование постоянных массивов.

Вспомогательные массивы

Эти массивы являются производными от постоянных, и их формируют не расчетами, а логическими преобразованиями: сор­тировкой, объединением и т. п. Вспомогательные массивы позво­ляют использовать наиболее рациональные варианты обработки данных, при реализации которых по каким-либо причинам не­удобны постоянные массивы.

Промежуточные массивы

Содержат информацию, которая формируется на стыке различ­ных задач или этапов решения одной задачи как результат преды­дущего расчета и как исходный материал для последующего.

Текущие массивы

Они содержат переменную рабочую информацию о состоянии управляемого объекта или процесса во времени, а также о самом процессе управления. Характер формирования, движения, хране­ния, контроля и подготовки этой информации существенно от­личается от характера аналогичных процедур с информацией вы­шеуказанных массивов. Данные, из которых создают текущие массивы, поступают или непрерывно в реальном .времени, или пакетами в определенные или случайные моменты времени.

Содержание текущих информационных массивов в течение цикла решения задачи может многократно частично или полно­стью обновляться. При этом сроки полного и частичного обнов­ления массива случайны. В текущих массивах элементы могут исключаться, исправляться, заменяться и дополняться новыми. Иногда среди текущих массивов выделяют накапливаемые, кото­рые отличаются тем, что содержащиеся в них элементы могут только дополняться новыми.

Разнообразие содержания и большое количество тождествен­ных преобразований, которым подвергается текущая информация в процессе ее передачи и обработки, повышает требования к контролю достоверности информации и надежности работы тех подсистем, которые используют при обработке.

Текущие массивы в основном создаются на основе первичных документов и преобразователей (датчиков) информации И не всегда пригодны к автоматическому вводу в компьютер. Этому фактору уделяют большое внимание, разрабатывают и применяют устройства для автоматического ввода информации как с различ­ного рода документов, так и непосредственно от технических средств сбора информации, из канала связи или с экранных пультов в процессе диалога человека с компьютером.

Для текущих массивов время формирования зависит от внеш­них факторов, что обуславливает ряд ограничений на скорость их создания, особенно в системах, работающих в реальном масшта­бе времени. Массивы постоянных и текущих данных называют главными массивами.

Служебные массивы

Они содержат информацию для переработки всех выше ука­занных массивов (программы компьютера, каталоги систем ин­формационных массивов и стандартных программ, трансляторы, машинные справочники и др.).

По виду носителя информации различают массивы, храня­щиеся на машинных и немашинных носителях информации. К машинным носителям информации относят перфокарты, пер­фоленты, магнитные ленты, мягкие и жесткие диски, барабаны, ферриты, логические схемы типа триггеров на транзисторах и интегральных схемах и т. д. Первые шесть из перечисленных ви­дов носителей используют в качестве внешней памяти, осталь­ные — в качестве внутренней оперативной памяти компьютера. С развитием техники производства больших и сверхбольших инте­гральных схем в современных компьютерах используют внешнюю память на таких схемах.

К немашинным носителям информации при ручной обра­ботке данных относят документы, хранящиеся в папках или подшивках: книги и журналы записей, картотеки, в том числе карты с краевой перфорацией, микрофильмы и микрокарты, справочники.

При разработке массивов необходимо учитывать, что он дол­жен обладать определенными техническими характеристиками: метод организации данных в массиве (структура массива); способ обращения, выборки и записи данных; плотность «упаковки» данных, т. е. степень использования носителя; коэффициент ак­тивности — относительное количество записей, считанных и ис­пользованных за один прогон программы; время хранения; время получения ответа при обращении к массиву; частота обращения; динамичность данных — частота и степень обновления массива; избыточность или дублирование данных в массиве и др.