Вопрос 14. Структура представления информационных процессов на логическом уровне и на физическом уровне.

Информационный процесс — процесс получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации.

Информационная технология и отдельные информационные процессы имеют три уровня представления:

- концептуальный;

- логический;

- физический.

Концептуальный уровень определяет содержательный аспект информационной технологии. На этом уровне дается содержательное описание отдельных этапов производства информации.

Логический уровень представляет собой комплекс взаимосвязанных моделей, формализующих информационные процессы.

Физический уровень отражает программно-аппаратную реализацию информационных процессов.

Логический уровень

На логическом уровне информационная технология представляется совокупностью формализованных моделей преобразования информации..

На логическом уровне представления описываются те же основные информационные процессы, что и на концептуальном уровне: обработки данных, накопления данных; обмена данными; представления данных.

Их описание выполняется в форме формализованных моделей.

Модель обработки данных состоит из формализованного описания следующих процедур.

1. Процедур организации вычислительного процесса .

Под организацией вычислительного процесса понимается управление ресурсами компьютера (память, процессор, внешние устройства). Эти процедуры формализуются в виде алгоритмов и программ операционной системы компьютера.

2. Процедур преобразования данных.

Эти процедуры описываются в виде алгоритмов и программ обработки данных и их структур, таких как сортировка, поиск, создание и преобразование статистических и динамических структур данных (массивы, списки, деревья и пр.).

3. Процедур отображения данных.

Процедуры отображения данных представляются в виде алгоритмов и программ преобразования данных из внутреннего представления в ЭВМ в воспринимаемую человеком форму. Данные могут отображаться в виде текстов, графических изображений и звука.

Модель накопления данных представляет собой формализованное описание процедур создания, хранения и поддержания в актуальном состоянии информационных ресурсов, необходимых для решения конкретных задач управления. Эта модель реализуется на компьютере в виде базы данных. Описание процедур создания структур данных, хранения, актуализации, извлечения и удаления данных осуществляется в виде программ системы управления базами данных.

Модель обмена данными включает в себя формализованное описание процедур, с помощью которых осуществляется функционирование вычислительной сети. Работа сети основывается на формализованных соглашениях между её пользователями, которые называются протоколами сетевого обмена.

Модель представления знаний. Под моделью представления знаний понимается соглашение о том, как описываются понятия и отношения реальной предметной области. Модель представления знаний выбирается в зависимости от предметной области и вида решаемой задачи. В настоящее время в качестве моделей представления знаний используются логические схемы, продукционные модели, семантические сети и фреймы.

Логические схемы представляют знания в виде формул, которые состоят из констант, переменных, функций, предикатов, логических связок и кванторов. В основе логических схем лежит понятие формальной системы или формальной аксиоматической теории.

В продукционных моделях знания представляются в виде выражений вида ЕСЛИ условие ТО действие, которые называются продукционными правилами. Они фиксируют информацию о последовательности целенаправленных действий.

В семантических сетях знания представляются в виде графа, в вершинах которого находятся понятия данной предметной области, а ребрам графа соответствуют отношения между понятиями.

Фрейм является разновидностью семантической сети. Это некоторая структура данных для представления стереотипной ситуации. С фреймом связываются три типа информации: как использовать фрейм; чего следует ожидать в данной ситуации; что следует сделать, если ожидания не оправдались.

Физический уровень

На физическом уровне автоматизированная информационная технология рассматривается как большая система, состоящая из подсистем: обработки данных, накопления данных; обмена данными; представления данных.

Подсистема обработки данных включает в себя вычислительные машины различных классов. В настоящее время при создании автоматизированных информационных технологий используются три класса ЭВМ: большие универсальные ЭВМ, способные накапливать и обрабатывать огромные объёмы информации (суперЭВМ); абонентские вычислительные машины (серверы); персональные компьютеры и управляющие ЭВМ.

Обработка данных производится с помощью программ решения задач для конкретной предметной области.

Подсистема накопления данных реализуется с помощью внешних запоминающих устройств компьютеров - жестких дисков, видеодисков и магнитных лент и управляющих ими программ.

В подсистему обмена данными входят комплексы программ и устройств, позволяющие реализовать вычислительную сеть и осуществить по ней передачу и приём сообщений с необходимой скоростью и качеством. Аппаратными компонентами этой подсистемы служат модемы, усилители, коммутаторы, кабели и пр. Программными компонентами являются программы, реализующие сетевые протоколы.

Подсистема представления знаний на физическом уровне реализуется с помощью комплекса программ, образующих экспертную систему. Их реализация осуществляется на персональных компьютерах.