Информационные технологии в металлургии. Практикум

мации и технических средств, выбираемых в зависимости от вида информации и применяемых методов ее сбора.

В качестве средств сбора в информационных системах часто используются устройства, служащие преобразователями информации, представленной в неэлектронной форме, в электронную. Так, для сбора текстовой и графической информации часто применяются сканер, сенсорный экран. Для сбора звуковой информации чаще всего используются микрофон, звуковые датчики и аппаратура распознавания речи. В промышленных системах в зависимости от сферы применения используются системы распознавания сигналов, средства для сканирования штрихкода, захвата изображений, автоматические датчики давления, объема, температуры, влажности и т.д. Применение подобных промышленных средств сбора информации называется технологией автоматической идентификации – прямым сбором данных в микропроцессорное устройство (ЭВМ или программируемый контроллер) без использования клавиатуры.

Если информация собирается независимо от проведенных ранее исследований, то это называется сбором первичных данных. Однако во многих случаях имеет смысл прибегнуть к уже имеющейся информации, так называемым вторичным данным, которые ранее собирались для аналогичных или других целей. Их преимущество состоит в том, что они доступны и зачастую дешевле. Однако часто эта информация недостаточно актуальна или не подходит для рассматриваемой проблемы.

При разработке технологии формулируют план сбора данных, который включает:

-- определение проблемы и цели сбора данных, -- изучение предметной области с помощью опроса экспер-

тов, изучения литературы и групповых дискуссий, а также уточнение задач сбора данных,

-- разработка концепции сбора данных на основании выработки гипотез, их практической проверки, выявления причин- но-следственных связей,

-- планирование сбора данных, определение источников информации,

-- отбор источников информации и сбор вторичных дан-

ных,

-- оценку полученных вторичных данных (актуальность, точность, полнота, пригодность для дальнейшей обработки),

21

-- планирование сбора первичных данных, выбор способа

сбора,

-- проведение сбора и ввода первичной информации.

В зависимости от целей, сферы деятельности и располагаемых технических средств можно выделить целый спектр методов сбора данных: опрос, регистрация (наблюдение), эксперимент и т.д.

2 Подготовка информации – первичное преобразование (нормализация, аналого-цифровое преобразование, шифрование), к этому же этапу работы с информацией можно отнести анализ полученных данных, представление результатов сбора данных для передачи их на хранение и обработку. В результате сбора и подготовки получается сигнал в форме, удобной для передачи, хранения или обработки.

3 Передача информации – физический процесс, посредством которого осуществляется перемещение информации в пространстве. На рисунке 2.2 представлена общая схема передачи информации, разработанная основоположником цифровой связи (создателем теории информации) Клодом Шенноном. Информационные сообщения передаются по каналам связи в форме сигналов (например, уровня напряжения). По способу передачи сигналов различают каналы проводной связи (например, кабельные) и каналы беспроводной связи (например, спутниковые). По типу среды распространения каналы связи делятся на проводные, акустические, оптические, инфракрасные и радиоканалы. Например, один из современных каналов передачи информации – оптоволокно – позволяет передавать сигналы (без усиления) на расстояние более 100 км. Основной характеристикой каналов передачи информации является их пропускная способность или скорость передачи по каналу информации.

Скорость передачи информации (информационных сообщений) – количество информации, переданное в единицу времени, отображает, как быстро передается информация от источника к получателю (измеряется в битах за секунду (бит/с)).

Пропускная способность канала – максимальное количество переданной или полученной по этому каналу информации за единицу времени (максимально возможная скорость передачи информации по этому каналу). Пропускная способность канала измеряется в тех же единицах, что и скорость передачи информации.

22

Рисунок 2.2 – Общая схема передачи информации

4 Обработка информации – преобразование, проводимое по законам логики, математики или же по неформальным правилам, основанным на интуиции, обобщенном опыте, сложившихся взглядах и т.п. На этапах обработки информации выявляются ее общие и значимые взаимозависимости, представляющие интерес для анализа. Результатом обработки является тоже информация, но либо представленная в иных формах (например, упорядоченная по каким-то признакам), либо содержащая решения поставленных задач. Если процесс обработки формализуем, он осуществляется техническими средствами. В современных информационных системах машинная обработка информации представляет собой последовательно-параллельное решение вычислительных задач. Обобщенная структура вычислительной системы (ВС) представлена на рисунке 2.3. Каждая задача, поступившая в ВС, рассматривается как некая заявка на обслуживание. С помощью диспетчера (Д1) реализуется обоснование поступившей заявки и постановка ее в очередь (O1 … ON), которые реализуются на ячейках оперативной памяти. Заявки отображаются кодами и ожидают начала обслуживания. Диспетчер (Д2) выбирает из очередей заявку на обслуживание и передает ее для обработки на электронно-вычислительных машинах (ЭВМ). Обычно выбирается заявка, имеющая преимущественное право на обслуживание (более высокий приоритет). При отсутствии заявок в очередях диспетчер (Д2) переключает процессоры ЭВМ в состояние ожидания. Диспетчеры (Д1 и Д2) представляют собой управляющие программы. Параллельное

23

обслуживание при этом реализуется за счет наличия нескольких ЭВМ (ЭВМ1 … ЭВМN). В целом совокупность процедур обработки информации зависит:

-- от характера и сложности решаемой задачи, -- алгоритма преобразования информации, -- используемых технических средств, -- сроков обработки данных, -- используемых систем контроля, -- числа пользователей и т.д.

ИВЗ – источник вычислительных задач; ЭВМ – электронно-вычислительная машина;

Д – диспетчер; О – очередь заявок на обслуживание

Рисунок 2.3 – Обобщенная структура вычислительной системы (ВС)

Технологический процесс обработки информации включает: -- базовые технологии – совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для организации процесса преобразования данных (информации, знаний), их связи и передачи. Базовая информационная технология делится на обеспечивающие информационные технологии и функциональные ин-

формационные технологии, -- предметные технологии – это последовательность тех-

нологических этапов преобразования первичной информации определенной предметной области в результатную, не зависящая от использования средств вычислительной техники и информационной технологии.

В зависимости от степени концентрации вычислительных средств различают централизованный, децентрализованный

24

и смешанный способы обработки информации, которые могут быть реализованы в пакетном или диалоговом (интерактивном) режимах. Пакетный режим, как правило, используется при централизованном способе обработки информации. При этом задания для ЭВМ собираются в блоки, которые обрабатываются в автоматическом режиме без перерыва между заданиями, что позволяет более экономно использовать ресурсы машины. ЭВМ может работать в одноили многопрограммном режиме (второе предпочтительнее). Диалоговый режим предусматривает непосредственное взаимодействие пользователя с информационновычислительной системой. Его используют, как правило, при решении оперативных задач. При этом ЭВМ сама может инициировать диалог, сообщая пользователю последовательность шагов для получения искомого результата.

5 Хранение (накопление) информации – создание, запись, пополнение и поддержание информационных массивов и баз данных в активном состоянии согласно принятой системе хранения. В качестве хранителей информации используют оптические, полупроводниковые, магнитные и другие носители. Необходимость в хранении и накоплении информации может быть вызвана:

-- многократным ее использованием, -- применением постоянной информации,

-- необходимостью комплектации первичных данных до их обработки и т.д.

В настоящее время определяющими направлениями реализации этой операции является концепция баз или хранилищ данных.

База данных (БД) может быть определена как совокупность взаимосвязанных данных, используемых несколькими пользователями и хранящихся с регулируемой избыточностью. Хранимые данные не зависят от программ пользователей, для модификации и внесения изменений применяется общий управляющий метод.

Хранилище данных (информационное хранилище) – это центральный репозиторий информации, хранящий данные, агрегированные по многим параметрам (измерениям). Определяющими отличиями хранилищ данных (ХД) от баз являются следующие:

-- данные из хранилища данных никогда не удаляются,

25

-- пополнение хранилища данных происходит на периодической основе,

-- данные в хранилище данных агрегированы, -- доступ к хранилищам данных осуществляется на основе

многомерного куба (гиперкуба), -- автоматическое формирование новых агрегатов данных,

зависящих от старых.

Альтернативой ХД является витрина данных – множество тематических БД, содержащих информацию, относящуюся к отдельным информационным аспектам предметной области.

Важным элементом технологий хранения является возможность копирования информации. Различают резервное, архивное, структурированное и другие виды копирования (рисунок 2.4). На практике применяют одновременно несколько методов копирования, учитывая их сильные и слабые стороны. Эти операции организовывают исходя из анализа данных с учетом даты создания, модификации, расположения и т.д.

Система хранения информации

Полное копирование

Дифференциальное копирование

Инкрементальное копирование

Рисунок 2.4 – Операции для быстрого восстановления данных в системах хранения

6 Отображение (воспроизведение) информации – предоставление человеку нужной ему информации с помощью устройств, способных воздействовать на его органы чувств и удобных для восприятия. В связи с эти средства отображения информации должны:

26

-- обеспечивать эффективное информационное взаимодействие человека и техники,

-- обеспечивать понимание наблюдателем представленной информации,

-- сводить до минимума степень возможных ошибок, -- создавать необходимые условия для принятия правиль-

ного решения, -- координировать действия для коллектива наблюдателей

и др.

Вместе с тем устройства воспроизведения и отображения информации характеризуются следующим рядом параметров:

-- информационно-технические – характеризуют объем, форму, качество, значимость отображаемой информации (емкость буфера запоминающего устройства, изобразительная возможность, быстродействие и т.д.),

-- нженерно-психофизиологические – определяют создание комфортных условий работы оператора (например, яркость и контрастность изображения, разрешающая способность и т.п.),

-- конструктивно-технические – характеризуют сложность и качество конструкции (надежность функционирования, потребляемая мощность),

-- технико-экономические – определяют стоимостные показатели (затраты на проектирование и эксплуатацию).

Контрольные вопросы

1 Процесс целенаправленного извлечения и анализа информации о предметной области, в роли которой может выступать тот или иной процесс, объект и т.д., называется:

1)сбор информации,

2)предоставление информации,

3)хранение информации,

4)анализ информации,

5)обработка информации.

2 Информация, представленная в формализованном виде, пригодном для машинной (компьютерной) обработки, называется:

1)данные,

2)переменные,

27

3)постоянные,

4)определенные,

5)вводные.

3 Данные, получаемые из первичной информации, создающие исходное описание предметной области или объекта и подлежащие резервному хранению, называются:

1)входные данные,

2)выходные данные,

3)промежуточные данные,

4)вводные данные,

5)аналитические данные.

4 Данные, сформированные из других данных в процессе преобразований или обработки и подлежащие временному хранению, называются:

1)входные данные,

2)выходные данные,

3)промежуточные данные,

4)вводные данные,

5)аналитические данные.

5 Результат обработки входных данных по соответствующему алгоритму, являющийся основанием для принятия управленческих решений и подлежащий хранению в течение определенного срока, называется:

1)входные данные,

2)выходные данные,

3)промежуточные данные,

4)вводные данные,

5)аналитические данные.

6 Совокупность технических устройств и программного обеспечения, предназначенных для преобразования информации об объекте, явлении или процессе в электронную форму для последующего ее использования, называется:

1)средство сбора информации,

2)метод сбора информации,

3)инкрементальное обеспечение,

4)организационная техника,

28

5) телекоммуникационное обеспечение.

7 Требования, предъявляемые к современным структурам хранения данных:

1)независимость от программ, использующих хранимые

данные,

2)возможность поиска, сортировки и извлечения данных,

3)возможность актуализации данных,

4)систематизация источников информации,

5)изменяемость концепции сбора данных.

8 Технологией сбора информации называется:

1)совокупность методов и технических средств, выбираемых в зависимости от вида информации и применяемых методов

еесбора,

2)извлечение, обработка, анализ и хранение полученной информации по установленной методике,

3)оценка степени пригодности конкретной информации об объектах исследования и их взаимосвязи между собой,

4)алгоритм получения информации из объекта исследования с использованием информационно-технических средств обеспечения (обслуживания),

5)нет правильного ответа.

9 Для сбора звуковой информации используют:

1)диктофон,

2)микрофон,

3)наушники,

4)звуковые датчики,

5)аппаратуру распознавания речи.

10 Для сбора видеоинформации используют:

1)видеокамеры,

2)фотоаппараты,

3)технические средства для сканирования штрих-кода,

4)автоматические датчики объема, движения и т.д.,

5)нет правильного ответа.

11 Техническим средством сбора и преобразования текстовой информации является:

29

1)клавиатура,

2)сканер,

3)диктофон,

4)видеокамера,

5)манипулятор «мышь».

12 Создание копий файлов для быстрого восстановления работоспособности системы при возникновении аварийных ситуаций называется:

1)резервное копирование,

2)архивное копирование,

3)интегральное копирование,

4)бронирование,

5)система синхронизации.

13 Создание копий всех файлов, подлежащих резервному копированию, что позволяет в случае аварийной ситуации быстро восстановить информацию, однако занимающее довольно продолжительное время, называется:

1)резервное копирование,

2)полное резервное копирование,

3)дифференциальное резервное копирование,

4)инкрементальное копирование,

5)архивное копирование.

14 Создание копий файлов для бессрочного или долговременного хранения на жестких магнитных носителях называется:

1)резервное копирование,

2)архивное копирование,

3)интегральное копирование,

4)бронирование,

5)система синхронизации.

15 Операции для быстрого восстановления данных в системах их хранения – это:

1)резервное копирование,

2)дифференциальное копирование,

3)структурированное копирование,

4)архивное копирование,

5)инкрементальное копирование.

30