Требования к архитектуре информационных систем и их компонентам для обеспечения безопасности функционирования

При создании сложных, распределенных информационных систем, формировании их архитектуры, выборе компонент и связей между ними, следует учитывать, помимо общих (таких как открытость, масштабируемость, защита инвестиций и т.п.), ряд специфических концептуальных требований, направленных на обеспечение безопасности функционирования:

архитектура системы должна быть достаточно гибкой и допускать относительно простое, без коренных структурных изменений, развитие конфигурации используемых средств и наращивание функций и ресурсов ИС в соответствии с расширением сфер и задач ее применения;

должны быть обеспечены безопасность функционирования системы при различных видах угроз и надежная защита данных от ошибок проектирования, от разрушения или потери информации, а также авторизация пользователей, управление рабочей загрузкой, резервированием и восстановлением функционирования ИС;

следует обеспечить комфортный, максимально упрощенный доступ пользователей к управлению и результатам функционирования информационной системы на основе современных графических средств, мнемосхем и наглядных пользовательских интерфейсов;

систему должна сопровождать актуализированная, комплектная документация, обеспечивающая квалифицированную эксплуатацию и возможность развития ИС.

Ресурсы, необходимые для обеспечения технологической безопасности информационных систем

Для размещения средств обеспечения технологической безопасности ИС в реализующей ЭВМ, необходимы программная и информационная избыточности в виде ресурсов внешней и внутренней памяти ЭВМ. Кроме того, для функционирования средств защиты необходима временная избыточность –дополнительная производительность ЭВМ. Эти виды избыточности вычислительных ресурсов при обеспечении технологической безопасности используются для:

генерации тестовых наборов или хранения тестов для контроля работоспособности и целостности ПС и БД при функционировании ИС; оперативного контроля и обнаружения дефектов исполнения программ и обработки данных при использовании ИС по прямому назначению; реализации процедур анализа выявленных дефектов и оперативного восстановления вычислительного процесса, программ и данных (рестарта) после обнаружения аномалий функционирования ИС; накопления и хранения данных о выявленных дефектах, сбоях и отказах в процессе исполнения программ и обработки данных.

№24. Язык Delphi: Оператор присваивания. Выражения. Логические выражения и операции. Условный оператор. Оператор выбора. Оператор безусловного перехода.

Инструкция присваивания является основной вычислительной инструкцией. Если в программе надо выполнить вычисление, то нужно использовать инструкцию присваивания. В результате выполнения инструкции присваивания значение переменной меняется, ей присваивается значение. В общем виде инструкция присваивания выглядит так: Имя : = Выражение; где: Имя — переменная, значение которой изменяется в результате выполнения инструкции присваивания; : = — символ инструкции присваивания. Инструкция присваивания выполняется следующим образом: 1. Сначала вычисляется значение выражения, которое находится справа от символа инструкции присваивания. 2. Затем вычисленное значение записывается в переменную, имя которой стоит слева от символа инструкции присваивания. Например, в результате выполнения инструкций: i:=0; — значение переменной i становится равным нулю; а:=b+с; — значением переменной а будет число, равное сумме значений переменных b и с; j :=j+1; — значение переменной j увеличивается на единицу. Выражение — выражение, значение которого присваивается переменной, имя которой указано слева от символа инструкции присваивания. Выражение состоит из операндов и операторов. Операторы находятся между операндами и обозначают действия, которые выполняются над операндами. В качестве операндов выражения можно использовать: переменную, константу, функцию или другое выражение. Оператор (+,-,* , /, DIV, MOD). Действие (Сложение, Вычитание, умножение, деление, деление нацело, вычисление остатка от деления). Например, значение выражения is DIV i равно 2; 15 MOD 7 равно 1. Примеры выражений: 123 0.001 i+1, А + В/С Summa*0.75 (В1+ВЗ+ВЗ)/3 Cena MOD 100. Тип выражения определяется типом операндов, входящих в выражение, и зависит от операций, выполняемых над ними. Важно уметь определять тип выражения. При определении типа выражения следует иметь в виду, что тип константы определяется ее видом, а тип переменной задается в инструкции объявления. Например, константы о, 1 и -512 — целого типа (integer), а константы 1.0, 0.0 и 3.2Е-05 — вещественного типа (real).

№25. Язык Delphi: Циклы. Операторы циклов. Статические массивы.

Алгоритмы решения многих задач являются циклическими, т. е. для достижения результата определенная последовательность действий должна быть выполнена несколько раз. Например, программа контроля знаний выводит вопрос, принимает ответ, добавляет оценку за ответ к сумме баллов, затем повторяет это действие еще и еще раз, и так до тех пор, пока испытуемый не ответит на все вопросы. Другой пример. Для того чтобы найти фамилию человека в списке, надо проверить первую фамилию списка, затем вторую, третью и т. д. до тех пор, пока не будет найдена нужная фамилия или не будет достигнут конец списка. Алгоритм, в котором есть последовательность операций (группа инструкций), которая должна быть выполнена несколько раз, называется циклическим, а сама последовательность операций именуется циклом. В программе цикл может быть реализован при помощи инструкций for,while и repeat.Инструкция for используется в том случае, если некоторую последовательность действий (инструкций программы) надо выполнить несколько раз, причем число повторений заранее известно. В общем виде инструкция for записывается следующим образом: for счетчик := нач_знач to кон_знач do begin // здесь инструкции, которые надо выполнить несколько раз end. где, счетчик — переменная-счетчик числа повторений инструкций цикла; нач_знач-- выражение, определяющее начальное значение счетчика циклов; кон_знач — выражение, определяющее конечное значение счетчика циклов. Инструкция (цикл) while используется в том случае, если некоторую последовательность действий (инструкций программы) надо выполнить несколько раз, причем необходимое число повторений во время разработки программы неизвестно и может быть определено только во время работы программы. Типичными примерами использования цикла while являются вычисления с заданной точностью, поиск в массиве или в файле. В общем виде инструкция while записывается следующим образом: while условие do begin // здесь инструкции, которые надо выполнить несколько раз end, где условие — выражение логического типа, определяющее условие выполнения инструкций цикла. Инструкция repeat, как и инструкция while, используется в программе в том случае, если необходимо выполнить повторные вычисления (организовать цикл), но число повторений во время разработки программы неизвестно и может быть определено только во время работы программы, т. е. определяется ходом вычислений. В общем виде инструкция repeat записывается следующим образом: repeat // инструкции unti1 условие, где условие — выражение логического типа, определяющее условие завершения цикла. Массив — это структура данных, представляющая собой набор переменных одинакового типа, имеющих общее имя. Массивы удобно использовать для хранения однородной по своей природе информации, например, таблиц и списков. Массив, как и любая переменная программы, перед использованием должен быть объявлен в разделе объявления переменных. В общем виде инструкция объявления массива выглядит следующим образом: Имя: array [нижний_индекс. .верхний_индекс] of тип. где, имя — имя массива; array — зарезервированное слово языка Delphi, обозначающее, что объявляемое имя является именем массива; нижний_индекс и верхний_и«декс — целые константы, определяющие диапазон изменения индекса элементов массива и, неявно, количество элементов (размер) массива; тип — тип элементов массива. Типичными операциями при работе с массивами являются: вывод массива; ввод массива; поиск максимального или минимального элемента массива; поиск заданного элемента массива; сортировка массива.

 №26. Язык Delphi: Процедуры и функции, создаваемые пользователем. Их описание и вызов. Параметры. Входные и выходные параметры; формальные и фактические параметры. Передача параметров по значению и по ссылке. Локальные и глобальные идентификаторы.

Функция — это подпрограмма, т. е. последовательность инструкций, имеющая имя. Процесс перехода к инструкциям функции называется вызовом функции или обращением к функции. Процесс перехода от инструкций функции к инструкциям программы, вызвавшей функцию, называется возвратом из функции. В общем виде инструкция обращения к функции выглядит так: Переменная : = Функция (Параметры); где: переменная — имя переменной, которой надо присвоить значение, вычисляемое функцией; Функция — имя функции, значение которой надо присвоить переменной; Параметры — список формальных параметров, которые применяются для вычисления значения функции. В качестве параметров обычно используют переменные или константы. Следует обратить внимание на то, что: каждая функция возвращает значение определенного типа, поэтому тип переменной, которой присваивается значение функции, должен соответствовать типу функции; тип и количество параметров для каждой конкретной функции строго определены. Процедура — это разновидность подпрограммы. Обычно подпрограмма реализуется как процедура в двух случаях: когда подпрограмма не возвращает в основную программу никаких данных. Например, вычерчивает график в диалоговом окне; когда подпрограмма возвращает в вызвавшую ее программу больше чем одно значение. Например, подпрограмма, которая решает квадратное уравнение, должна вернуть в вызвавшую ее программу два дробных числа — корни уравнения. В общем виде объявление процедуры выглядит так: procedure Имя (var параметр1: тип1; ... var параметрК: типК) ; var // здесь объявление локальных переменных begin // здесь инструкции процедуры end; где: procedure — зарезервированное слово языка Delphi, обозначающее, что далее следует объявление процедуры; имя — имя процедуры, которое используется для вызова процедуры; параметр K — формальный параметр, переменная, которая используется в инструкциях процедуры. Слово var перед именем параметра не является обязательным. Однако если оно стоит, то это означает, что в инструкции вызова процедуры фактическим параметром обязательно должна быть переменная. Описание параметров подпрограмм происходит в их заголовках после имени и имеет след. вид: procedure <имя> <параметр 1>: <тип параметра 1>; …При передаче по значению параметр рассматривается как локальная переменная, значение к-ой устанавливается при вызове подпрограммы, мож. б. использовано и изменено подпрограммой, но не мож. повлиять на вызывающий фрагмент. Второй механизм передачи параметров – по ссылке- подразумевает возможность изменения подпрограммой данных вызывающего фрагмента программ. Для этого в качестве параметра вызывающий фрагмент долж. использовать переменную, адрес к-ой буд. Передан в подпрограмму через стек.

№27. Язык Delphi: Классы и объекты (экземпляры классов). Базовый класс TObject. Описание класса и объявление объекта, примеры. Разделы описания класса (спецификаторы видимости): private, protected, public, published.

Классом наз. описание некоторой стр-ры программы, обладающей набором внутренних переменных – св-в, и ф-ций, имеющих доступ к св-вам – методов. Процесс объединения переменных и методов, в рез-те к-оого и получается класс, наз. инкапсуляцией. Класс- это всего лишь описание, аналоговое описание типа данных и недоступное для прямого использования в программе. Для получения доступа к св-вам и методам класса необ-мо создать экземпляр класса, назыв-ый объектом. Описание классов разделено на 2 части – интерфейсную(здесь располагается заголовок класса, в к-ом указывается название класса, также описания св-в и заголовков методов) и описательную(располагается программный код методов, заголовки к-ых указаны в интерфейсной части описания класса). Методы класса: особенность состоит в том, что для их вызова нет необходимости создавать объект, мож. использ-ть их как обычные подпрограммы. Для описания таких методов испольт-ся ключевое слово class перед заголовком метода. Класс TObject инкапсулирует осн-ые м-ды и св-ва, связанные с общим поведением объектов. К ним относятся такие как создание, инициализация и разрушение объектов; поддержка идентификации их принадлежности к классу во время выполнения программы и многие др., связанные с интеграцией объектов, созданных в Delphi, в среду выполнения программы, т.е.в ОС. Объекты как представители класса объявляются в программе в разделе var, например: var student: TPerson; professor: TPerson;В Delphi объект — это динамическая структура. Переменная-объект содержит не данные, а ссылку на данные объекта. Поэтому программист должен позаботиться о выделении памяти для этих данных. Выделение памяти осуществляется при помощи специального метода класса — конструктора, которому обычно присваивают имя Create (создать). Для того чтобы подчеркнуть особую роль и поведение конструктора, в описании класса вместо слова procedure используется слово constructor. Помимо объявления элементов класса (полей, методов, свойств) описание класса, как правило, содержит директивы protected (защищенный) и private (закрытый), которые устанавливают степень видимости элементов класса в программе. Элементы класса, объявленные в секции protected, доступны только в порожденных от него классах. Область видимости элементов класса этой секции не ограничивается модулем, в котором находится описание класса. Обычно в секцию protected помещают описание методов класса. Элементы класса, объявленные в секции private, видимы только внутри модуля. Эти элементы не доступны за пределами модуля, даже в производных классах. Обычно в секцию private помещают описание полей класса, а методы, обеспечивающие доступ к этим полям, помещают в секцию protected.

№28. Язык Delphi: Поля класса. Описание и изменение полей класса. Свойства: описание и методы доступа к соответствующему полю. Инкапсуляция. Наследование полей и методов класса.

Процесс объединения переменных и методов, в рез-те к-ого и получается класс, наз. инкапсуляцией. Класс- это всего лишь описание, аналоговое описание типа данных и недоступное для прямого использования в программе. Методы класса: особенность состоит в том, что для их вызова нет необходимости создавать объект, мож. использ-ть их как обычные подпрограммы. Для описания таких методов испольт-ся ключевое слово class перед заголовком метода. Для разграничения доступа к св-вам и методам экземпляров классов м/у различными частями программы предусмотрены модификаторами. Модификатор доступа в Delphi относится не к конкр. св-ву или м-ду класса, а ко всем элементам класса, описание к-ых располагается после указания модиф-ра. Один из осн-ых механизмов объектно-ориентированного прогр-ия – наследование – построение нового класса на основе ранее описанного класса. Полученные в рез-те наследования классы наз. классами-наследниками, а классы, на основе к-ых они построены – классами-родителями. При наследовании дочерний класс приобретает все св-ва и м-ды родительского класса и имеет доступ к любому его элементу, за искл-ем описанных с областью видимости private. Класс — это сложная структура, включающая, помимо описания данных, описание процедур и функций, которые могут быть выполнены над представителем класса — объектом. Пример объявления простого класса:TPerson = class private fname: string[15]; faddress: string[35]; public procedure Show;end. Данные класса называются полями, процедуры и функции — методами. В приведенном примере TPerson — это имя класса, fname и faddress - имена полей, show — имя метода. Согласно принятому в Delphi соглашению, имена полей должны начинаться с буквы f (от слова field — поле). Под инкапсуляцией понимается скрытие полей объекта с целью обеспечения доступа к ним только посредством методов класса.В языке Delphi ограничение доступа к полям объекта реализуется при помощи свойств объекта. Свойство объекта характеризуется полем, сохраняющим значение свойства, и двумя методами, обеспечивающими доступ к полю свойства. Метод установки значения свойства называется методом записи свойства (write), а метод получения значения свойства — методом чтения свойства (read).Наследование. Концепция объектно-ориентированного прогр-я предполагает возможность определять новые классы посредством добавления полей, свойств и методов к уже существующим классам. Такой механизм получения новых классов называется порождением. При этом новый, порожденный класс (потомок) наследует свойства и методы своего базового, родительского класса. В объявлении класса-потомка указывается класс родителя. Например, класс TEmployee (сотрудник) может быть порожден от рассмотренного выше класса TPerson путем добавления поля FDepartment (отдел). Объявление класса TEmplioyee в этом случае может выглядеть так: TEmployee = class(TPerson) FDepartment: integer; // номер отдела constructor Create(Name:TName; Dep:integer); end;

№29. Язык Delphi: Методы класса. Конструкторы и деструкторы. Полиморфизм. Статические и виртуальные методы. Перекрытие и переопределение методов. Абстрактные методы и классы.

Часто встречается ситуация, когда один или нес-ко м-дов дочернего класса должны работать не так, как в родительском классе. В качестве примера мож. привести класс TGeomFigure, представляющий собой абстрактную геометр. фигуру, и имеющий м-д Draw для ее рисования. Наследниками этого класса могли быть классы TCircle для работы с окружностями, TLine для работы с линиями. Механизм переопределения: указать его заголовок в интерфейсной части описания дочернего класса без описания имени, списка параметров и возвращаемого значения; указать после заголовка метода ключевое слово override; реализовать метод в описательной части объекта по обычным правилам.Чтобы метод мог быть переопределен в дочерних классах, он долж. быть помечен ключевыми словами virtual или dynamic в интерфейсной части класса-родителя. Ключ-е слово virtual указывает на то, что метод должен быть занесен в так наз-мую таблицу виртуальных методов, а ключ-е слово dynamic на то, что метод долж. б. найден по имени в дереве родительских объектов. Разница м/у использ-ем virtual и dynamic закл. в направлении оптимизации компиляторов вызовов переопределяемых методов. Для создания экземпляра класса необх. вызвать специализированный статический метод этогог класса, наз-ый конструктором. Констр. Наследуется автоматически всеми классами от коренного класса TObject и выполняет 2 важных ф-ции: выделяет память под стр-ры данных: заполняет порядковые св-ва объекта нулевыми значениями; устанавливает нулевые ссылки для св-в- указателей; возвращает ссылку на объект, к-ую мож. сохранить в переменной для доступа к св-вам и методам объекта, также для его последующего разрушения. Объект занимает место в памяти, к-ая необх. Для хранения как св-в, так и доп. инф-ции, напр., таблицы вирт. методов. Для разрушения объекта и освобождения памяти, к-ая выделена для него в конструкторе, предназначен деструктор - специализированный метод, изначально определенный в класс TObject. При переопределении деструктора необ. указывать ключевое слово override, т.к. дестр-р явл. вирт. м-дом. Delphi поддерживает св-во полиморфизма объектов при наследовании, к-ое сост. в правильном выборе вирт. метода, вызываемого из переменной -ссылки на объект. Вне зависимости от того, на экземпляр какого класса указывает переменная- ссылка в соотв-ии со своим описанием, будет назван вирт. метод, описанный в классе. Использ-ие наследования и связанного с ним св-ва полиморфизма очень удобно при проектировании сложных систем, состоящих из групп классов, имеющих смысловое единство. Такие классы обычно имеют одного родителя, в к-ом прописываются заголовки методов, необходимых для поддержки функциональности ветви иерархии. Для того, чтобы не описывать «пустых» методов, увеличивая бесполезный размер исходного текста программ, в Delphi предусмотрен спец-ый модификатор методов abstact –ый. Описание методов, помеченного ключом abstact, в классе, где он описан, не требуется, но назвать его из экземпляра данного класса невозможно. При попытке произвести такой вызов, возникает ошибка времени вып-ия программы. Методы класса (процедуры и функции, объявление которых включено в описание класса) выполняют действия над объектами класса. Для того чтобы метод был выполнен, необходимо указать имя объекта и имя метода, отделив одно имя от другого точкой. Например, инструкция professor. Show; вызывает применение метода show к объекту professor. Фактически инструкция применения метода к объекту — это специфический способ записи инструкции вызова процедуры. Методы класса определяются в программе точно так же, как и обычные процедуры и функции, за исключением того, что имя процедуры или функции, являющейся методом, состоит из двух частей: имени класса, к которому принадлежит метод, и имени метода. Имя класса от имени метода отделяется точкой. Полиморфизм — это возможность использовать одинаковые имена для методов, входящих в различные классы.

№30. Различные подходы к проектированию и разработке программ. Модульное программирование. Событийное программирование. Динамически связываемые библиотеки (DLL). Интерфейс программирования приложений (API).

По умолчанию построение программного продукта производится таким образом, что все фрагменты кода находятся в одном исполняемом exe-файле. Однако программа мож. вып-ть в кадж. момент вр. разл. задачи, и некоторая часть подпрограмм, загруженных в память при старте приложения, не буд. Использоваться. С др. ст., несколько приложений мог. исп-ть одинаковые фрагменты кода. соот-но, при построении программных продуктов с полным включением в исполняемый файл всех подпрограмм, один и тот же набор подпрограмм буд.храниться в 2х разных файлах. Для оптимизации программ с т. зр. описанных проблем применяются динамически компонуемые биб-ки. DLL-Dynamic Link Library.DLL-биб-ки явл-ся программными модулями, аналогичными по своей стр-ре исполняемой программе, и мог. содержать подпрограммы, также разл. ресурсы, напр. изображения. При построении приложения, ф-ции, входящие в состав DLL, не заносятся в exe-файле, а доступ к ним обеспечивается на этапе вып-ия программы через подключение DLL-биб. И получение ссылки на необх. подпрограмму. Все это действия выполняются с пом. cпец. API-ф-ций.

№31. Под моделированием понимается процесс построения, изучения и применения моделей. Гл. особен. модел-ия в том, что это метод опосредованного познания с помощью объектов-заместителей. Модель – это такой материальный или мысленно представляемый объект, к-ый в процессе исследования замещает объект-оригинал таким образом, что непосредственное изучение модели дает новые знания об объекте-оригинале. Выбор харак-ик объекта-оригинала и вз/связей м/у ними, к-ые при этом сохраняются и войдут в модель, определяется целями модел-ия. Часто такой процесс абстрагирования от несущественных параметров объекта наз. формализацией (это построение теории к-либо области знания в таком виде, к-ый допускает использование точных методов исследования; это отображение результатов мышления в точных понятиях). Модели: натурные и абстрактные (вербальные[текстовые], математические[класс знаковых моделей, использующих те или иные мат. соотнош. и методы: напр ., мат. соотнош., мат. модель зезды предст. собой сложную систему уравнений, описывающих физ. процессы], информационные [машина Тьюринга]). Этапы и цели мат. модел-ия.(понимание; управление; прогнозирование): исходный объект; определение целей модел-ия; формализация; поиск мат. описания; мат. модель; выбор метода исследования; разработка алгоритма и программы для ЭВМ; тестирование программы; расчеты на ЭВМ; анализ рез-ов; конец работы.

№32 Моделирование стохастических систем

Стохастический подход к изучению случайных явлений заключается в выявлении закономерностей изменчивости на фоне случайно. Вероятностью события называется числовая мера, объективные возможности его проявления. Случайной величиной называется величина, принимающая в ходе некоторого испытания заранее не известное значение. Дискретной случайной величиной (ДСВ) – называются случайные величины которые может принимать только конечное, либо счётное число возможных значений. 1=0, 2= -1, 3=1, 4=2. Непрерывной случайной величиной (НСВ) – называется случайная величина, которая может принимать любое значение из некоторого промежутка. Поведение случайной величины определяется её законом распределения. Закон распределения ДСВ x\p, x₁\p₁…x_n\p_n; p₁+p₂+…+p_n =1; x\p, 5\0.7, 7\0.2, 8/0.1;

Для НСВ закон распределения – это F(x) интегральная вероятность или f(x)=F’(x)- плотность вероятности. Примеры:

1. равномерный закон распределения

2. нормальное распределение (закон Гаусса)

Метод статистических испытаний (метод Монте-Карло)

В реальных задачах моделирования аналитическое решение не всегда возможно. В этом случае для решения задачи используется метод статистических испытаний. Идея метода: испытание возникающее в задаче заменяется либо натурными испытаниями, либо другими испытаниями, имеющими сходную с исходным вероятностную картину.

№33. Системный анализ. Системы. Большие и сложные системы. Два подхода в теории систем. Основные принципы системного анализа. Виды систем. Самоорганизация и хаос в динамических системах. Роль имитационного моделирования в системном анализе.

С амоорганизация- это св-во материи, состоящее в том, что при определенных условиях в системе, состоящей их хаотически распределено элементов, возникает новое стр-ра, т.е. упорядоченная конфигурация элементов. Самоорг. возниквет т-ко в открытых нелинейных и/или неравновесных системах. Динамическая система(ДС) – это объект или процесс, для к-ой однозначно определено понятие: состояние системы и задан з-н, определяющий эволюцию системы от некоторого начального состояния. Хаос в ДС. Хаос мож. понимать как нерегулярное, беспорядочное поведение системы; состояние сист. с полным отсутствием порядка. 20в.- хаос начали сравнивать со случ. движением большого числа частиц. Такой тип хаоса буд. Наз. статистическим. Тип хаоса, возникающий в ДС, не явл-ся стохастическим. Его наз. динамический(детерминированный) хаос. Хаотичность оповедения вызвана нелинейностью системы. В сложных нелинейных сист-ах 2 первоначально близкие фазовые траектории начинают разбегаться.

Это обусловлено тем, что в нелинейной системе при достаточном удалении

От начального состояния возникают «силы», возвращающие фазовую траек-

торию в окрестность начального состояние. Затем, фазовая траектория снова отбрасывается и возникает ее затухание. Это и есть хаотический этап.

Имитационное моделирование – один из видов компьютерного моделирования, использующий методологию системного анализа, центральной процедурой которого является построение обобщенной модели, отражающей все факторы реальной системы, в качестве же методологии исследования выступает вычислительный эксперимент

Общая теория систем – научная дисциплина, разрабатывающая методологические принципы исследования систем. Главная особенность общей теории систем в подходе к объектам исследования как к системам.

Системный анализ – это методология общей теории систем, заключающаяся в исследовании любых объектов посредством представления их в качестве систем, проведения их структуризации и последующего анализа.

Основными задачами системного анализа являются:

·    задача декомпозиции означает представление системы в виде подсистем, состоящих из более мелких элементов;

·    задача анализа состоит в нахождении различного рода свойств системы, ее элементов и окружающей среды с целью определения закономерностей поведения системы;

·    задача синтеза состоит в том, чтобы на основе знаний о системе, полученных при решении первых двух задач, создать модель системы, определить ее структуру, параметры, обеспечивающие эффективное функционирование системы, решение задач и достижение поставленных целей.

Основные функции системного анализа в рамках описанных трех основных задач представлены в табл.

Основные задачи и функции системного анализа

Структура системного анализа
Декомпозиция	Анализ	Синтез
Определение и декомпозиция общей цели, основной функции	Функционально-структурный анализ	Разработка модели системы
Выделение системы из среды	Морфологический анализ (анализ взаимосвязи компонентов)	Структурный синтез
Описание воздействующих факторов	Генетический анализ (анализ предыстории, тенденций, прогнозирование)	Параметрический синтез
Описание тенденций развития, неопределенностей	Анализ аналогов	Оценивание системы
Описание как «черного ящика»	Анализ эффективности
Функциональная, компонентная и структурная декомпозиция	Формирование требований к создаваемой системе

Системный анализ основывается на множестве принципов, т.е. положениях общего характера, обобщающих опыт работы человека со сложными системами. Одним из основных принципов системного анализа является принцип конечной цели, который заключается в абсолютном приоритете глобальной цели и имеет следующие правила: 1)   для проведения системного анализа необходимо в первую очередь сформулировать основную цель исследования; 2)   анализ следует вести на базе уяснения основной цели исследуемой системы, что позволит определить ее основные свойства, показатели качества и критерии оценки; 3)   при синтезе систем любую попытку изменения или совершенствования существующей системы надо оценивать относительно того, помогает или мешает она достижению конечной цели; 4)   цель функционирования искусственной системы задается, как правило, системой, в которой исследуемая система является составной частью.

Применение системного анализа в логистике позволяет: ·    определить и упорядочить элементы, цели, параметры, задачи и ресурсы ЛС, определить структуру ЛС; ·    выявить внутренние свойства ЛС, определяющие ее поведение; ·    выделить и классифицировать связи между элементами ЛС; ·    выявить нерешенные проблемы, узкие места, факторы неопределенности, влияющие на функционирование, возможные логистические мероприятия; ·    формализовать слабоструктурированные проблемы, раскрыть их содержание и возможные последствия перед предпринимателями; ·    выделить перечень и указать целесообразную последовательность выполнения задач функционирования ЛС и отдельных ее элементов; ·    разработать модели, характеризующие решаемую проблему со всех основных сторон и позволяющие «проигрывать» возможные варианты действий и т.п.

№34. Искусственный интеллект (ИИ) как отрасль информатики. Связи ИИ с другими науками. Современные направления исследований в области ИИ. Нейрокибернетика. Нечеткая математика.

ИИ- это направление в инф-ке, ориентированное на разработку новых моделей и методов решении сложных задач. Слож. интел. заадачи - те задачи, для к-ых неизвестен алгоритм их решения. (пр, автоматический перевод с одного яз. на др., распознавание текста_Fine Reader).Т.к. чел. успешно решает интел. задачи, то большей части ИИ связан с модел-ием интел-ой деятельности чел-а. (мышл, память, восприятие и т.д.). Предпосылки: психология, физиология, философия, логика, лингвистика, кибернетика, теория алгоритмов, нечеткая математ. Современ. направл. исслед-ий в обл. ИИ: представление знаний; разработка По ИИ (Prolog, Lisp); комп-ая лингвистика; техническая робототехника; машинное обучение и самообучение; распознавание образов; комп-ые архитектуры; эволюционное модел-ие; антологии; разработка интел-ых агентов и мультиагентных систем; мягкие вычисления (нечетная логика, нейроинформатика, генетические алгоритмы); нейроинформатика. Нейрокибернетика: Осн. идея закл. в том, что единственный объект способный мыслить- это чел-ий мозг, п.э.интеллект-ое устройство должно воспроизводить его стр-ру и способы действия. В наст. вр. используется программное модел-ие. Общее название этого устройство этого напр. искусственная нейронная сеть. Гл. особенность этих устр-в – знания хранятся в неявной форме. Связь ИИ с нечеткой матем-ой. Понятие нечеткого множества: пусть U- универсальное множ-во. Нечетким множ-вом A на универс-ом множ-ве V наз.

формула: ??? см тетрадь ОИИ

Комп. мож. принимать решения на базе нечетких множ-в в нечетких задач со словесной формулировкой.

№35. Представление знаний. Знания и данные. Базы знаний. Модели представления знаний. Механизмы запросов к базам знаний, построенных на различных моделях представления знаний.

Представление знаний. Данные- это отдельн. факты, явления, процессы предметной области. Знания – закономерности предметной области (закономерные вз/сваязи м/у фактами). Для решеняи задач исп-ся не любой набор знаний, а система знаний(СЗ)_ это матем-ая или информац-ая модель некоторой обл. прикладного неформализованного знания. База знаний- сист. знаний, описанная на к-либо языке представления знаний и хранящийся на машинных носителях. Знания: декларативные(описательные) и процедурные (описыв. наборы действий). Осн. модели представ. знаний: продукционный модель (основой прод. модели явл. хранение знаний в виде продукц. правил – это утверждение вида предлож. «Если <условия>, то <дейтвия>»); семантическая сеть(ориентированный граф, в к-ом вершины обозначают понятие предметной обл., а рёбра графа соотв-т отношениям м/у этими понятиями ); фреймовая модель(в основе фр. мод. лежит понятие абстрактного образа. Абстр. образ – это такое описание объекта, к-ое сод-ит необходимый min св-в этого объекта); формальные логические модели(эти модели опираются на классическое исчисление предикатов 1 порядка).

Петр Примеры запросов к БЗ: ?-родитель(Петр, Ирина).Ответ: yes.

Иван Ирина … ?- родитель(Петр, Татьяна).Ответ: No.

Татьяна …

№36. Логическое программирование. Язык программирования Пролог. Факты, правила, цели. Работа Пролог-программы. Декларативный (дескриптивный) и процедурный смысл программ. Предикаты. Классификация объектов данных Пролога.

Осн. идея лог-ое програм-ие- это модел-ие лог. рассуждений чел. с помощ. продукцион. правил. В отл. от Pascal лог. прогр. треб. от программиста не составление алг., а точного описания задач.Яз прогр. Prolog (Programming in Logic). Исходная ситуация в Пролог в виде набора фактов, кажд. факт задает отношение м/у объектами предметной области и записыв. в виде п-арное отнош. в предикатной форме.Предикат- это предлож. зависящ. от переменных, кот. становится высказыв. при подстановке вместо перемен. конкрет. значений. Пример записи факта в предикатной форме: «параллельны (а,в)» - предикат «парал.-ы (х,у)». Сов-ть фактов и правил, характеризующих предм. обл.- это программа. Программа начин. работать т-ко тогда, когда задана цель поиска. Цель состоит в подтверждении или опровержении гипотезы. Цель мож. задаваться в диалоге с польз-ем (внеш. ц), либо указыв. в тексте программ (внутр. ц.).Стр-ра Пролог: программа и др (domains)_раздел ; database_предикаты; predicates_описание; goal (внут. цель); clauses(факты и правила). Декларативный смысл прогр. определяет отношение в предметн. обл. и логику рассуждения. Процедурный см. прогр. определяет не т-ко рез-ты ее работы, но и то, как это рез-т достигается, т.е. опред. последовательность шагов. Классиф-ия объектов данных Пролога. ОД_простые(const[числа и атомы], переменные), структурные.

№37. Экспертные системы (ЭС), их основные задачи и общая характеристика. Структура ЭС. Разработчики ЭС. Режимы использования ЭС. Основные виды задач, решаемых экспертными системами.

Экспертные системы (ЭС)- это программа, к-ая использ-ет знания или процедура вывода в конкретных предметных областях для решении сложн. интеллек. задач.

Стр-ра и режимы исполь-ия ЭС: Интел. интерфейс_ползователь – база знаний; решатель; подсистема объяснений. Интел. редактор БЗ_ эксперт + инженер по знаниям. Осн. роли разработчиков ЭС: эксперт выявляет знания, характер-ую предм. обл., обеспечивает полноту и конкретность этих знаний. Инженер по знаниям помогает эксперту выявить и структурировать знания, выбирает модель представл. знаний. ЭС мож. работать в 2-х режимах: режим приобретении знаний(осн. задачи: первичное накопление БЗ-ями, тестирование БЗ, коррекция при необходимости БЗ, поддержание БЗ в актуальном состоянии); режим консультирования(решает прикладные задаxи данной пред. области). Классиф. представ. разработки ЭС. Программные средства разработки ЭС: 1. символьные яз-и прог-ия_Lisp, Smalltalk; яз-и инженерии знаний_ Классиф. представ. разработки ЭС. Программные средства разработки ЭС: 1. символьные яз-и прог-ия_Lisp, Smalltalk; яз-и инженерии знаний_Prolog, Loops; 3. инструментальные сист. для автоматизации разработки ЭС_ART, AGE.4. оболочки ЭС_ «Эксперт», Emycian. Осн. виды задач, решаемых ЭС: интерпретация данных; прогнозирование; диагностика; мониторинг; проектирование; планирование; обучение; управление; поддержка принятия решений.

№38. Общее понятие об архитектуре ЭВМ. Принципы фон Неймана. Машинные команды. Виды архитектур компьютера с точки зрения потоков команд и данных. Классификация ЭВМ по производительности и функциональным возможностям.

Под архитектурой ЭВМ понимается совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих классов задач. Архитектура - это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов. Принципы построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре: структура памяти ЭВМ; способы доступа к памяти и внешним устройствам; возможность изменения конфигурации компьютера; система команд; форматы данных; организация интерфейса. Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил американский математик Джон фон Нейман. Он подключился к созданию первой в мире ламповой ЭВМ ENIAC в 1944 г. В процессе работы во время многочисленных дискуссий со своими коллегами фон Нейман высказал идею принципиально новой ЭВМ. В 1946 г. ученые изложили свои принципы построения вычислительных машин. Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, которая воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ. Основными блоками по Нейману являются устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) (обычно объединяемые в центральный процессор), память, внешняя память, устройства ввода и вывода. УУ и АЛУ в совр. комп-ах объединены в один блок – процессор, являющийся преобразователем инф-ции. Память (ЗУ) хранит информацию (данные) и программы. Запоминающее устройство у современных компьютеров «многоярусно» и включает оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), хранящее ту информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (исполняемая программа, часть необходимых для нее данных, некоторые управляющие программы), и внешние запоминающие устройства (ВЗУ) гораздо большей емкости, чем ОЗУ. но с существенно более медленным доступом (и значительно меньшей стоимостью в расчете на 1 байт хранимой информации). На ОЗУ и ВЗУ классификация устройств памяти не заканчивается - определенные функции выполняют и СОЗУ (сверхоперативное запоминающее устройство), и ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), и другие подвиды компьютерной памяти. В построенной по описанной схеме ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти. из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством - счетчиком команд в УУ. Его наличие также является одним из характерных признаков рассматриваемой архитектуры.

Классификация ЭВМ по производительности: сверхпроизводительные ЭВМ и системы (супер-ЭВМ); большие ЭВМ (универсальные ЭВМ общего назначения); средние ЭВМ; малые или мини-ЭВМ; микро-ЭВМ; персональные компьютеры; микропроцессоры. Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям. По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить на сверхбольшие, большие, малые, сверхмалые (микро ЭВМ). Функциональные возможности ЭВМ обусловливают важнейшие технико-эксплуатационные характеристики: быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени; разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ; номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств; номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации; типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов ЭВМ между собой (внутримашинного интерфейса);способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ (многопрограммность);типы и технико-эксплутационные характеристики операционных систем, используемых в машине; наличие и функциональные возможности программного обеспечения; способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ (программная совместимость с другими типами ЭВМ);система и структура машинных команд;возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;эксплуатационная надежность ЭВМ;коэффициент полезного использования ЭВМ во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики.Машинные команды. Алгоритм решения задачи, заданный в виде последовательности команд на языке вычислительной машины (в кодах машины), наз. машинной программой. Современные комп-ы автоматически выполняют несколько сотен различных команд. Например, стандартный набор современных IВМ-совместимых ПК содержит более 240 машинных команд. Все машинные команды можно разделить на группы по видам выполняемых операций: операции пересылки информации внутри компьютера; арифметические операции над информацией; логические операции над информацией; операции над строками (текстовой информацией); операции обращения к внешним устройствам компьютера; операции передачи управления; обслуживающие и вспомогательные операции.

№39. Основные принципы устройства персональной ЭВМ. Микропроцессор. Его основные компоненты. Уровни привилегий и режимы работы Intel-совместимых микропроцессоров. Система прерываний.

ПЭВМ вкл. 3 осн-ых устройства: систем. блок, клавиатуру и дисплей(монитор). Системный блок персонального компьютера является самой главной его составной частью, состоит из корпуса с блоком питания и системной платы. Системная (материнская) плата является основной частью компьютера, при помощи которой части компьютера объединяются в одно целое. Фактически это своеобразная база, на основе которой можно получить десятки вариантов различных ЭВМ, приспособленных для выполнения соответствующих работ. На системной плате располагаются основные электронные элементы компьютера: системная и локальная шины; микропроцессор; оперативная память; дополнительные микросхемы. Системная шина предназначена для передачи информации между процессором и остальными компонентами компьютера. В частности она обеспечивает три направления передачи информации: между микропроцессором и основной памятью; между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств; между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств. Микропроцессор — это «мозг» персонального компьютера. Это — небольшая в несколько сантиметров — электронная схема, которая выполняет все вычисления и обработку информации. Основные функции микропроцессора: выполнение вычислений, пересылка данных между внутренними регистрами, управление ходом вычислительного процесса. В компьютерах IBM PC и совместимых, как правило, используются микропроцессоры фирмы Intel. С т. зр. потребителя, процессоры характ-ся 2мя параметрами: разрядностью (определяет кол-во разрядов обрабатываемых процессором данных) и быстродействием (тактовая частота- величина, обратная кол-ву элементарных действий процессора за секунду, и кол-во тактов, затрачиваемых на вып-ие одной команды). Перечислим основные функции микропроцессора: выборка команд из ОЗУ; декодирование команд (т.е. определение назначения команды, способа ее исполнения и адресов операндов); выполнение операций, закодированных в командах; управление пересылкой информации между своими внутренними регистрами, оперативной памятью и внешними (периферийными) устройствами; обработка внутрипроцессорных и программных прерываний; обработка сигналов от внешних устройств и реализация соответствующих прерываний; управление различными устройствами, входящими в состав компьютера.Важную роль в работе современного МП играют прерывания. Они всегда нарушают естественный ход выполнения программы для осуществления неотложных действий, связанных, например, с реакцией на щелчок мыши или сбой в цепи электропитания.События, вызывающие прерывания, можно разделить на две группы: фатальные и нефатальные. На фатальные процессор может реагировать единственным способом: прекратить исполнение программы, проанализировать событие и принять соответствующие меры (чаще всего - сообщить причину прерывания пользователю и ждать его реакции). Однако часто можно с остановкой программы повременить: запомнить, что прерывание было, и продолжать исполнять программу. Например, сложение с переполнением разрядной сетки -фатальное событие, после которого остановка неизбежна; попытка вывода на принтер, не готовый к приему информации, может быть отложена (с сохранением этой информации). Основные виды прерываний - внутрипроцессорные прерывания и прерывания от внешних устройств. Первые связаны с возникновением непреодолимого препятствия при выполнении программы. Причин может быть много: из памяти выбрана команда с несуществующим кодом или адресом, в ходе исполнения команды возникло переполнение разрядной сетки ЭВМ или произошла попытка записи в оперативную память, отведенную другой задаче. В большинстве подобных случаев дальнейшее выполнение программы становится невозможным и управление передается системе, обеспечивающей прохождение задач (чаще всего это - операционная система), которая и принимает меры по обработке внешней нештатной ситуации.

№40. Различные классификации периферийных устройств персональной ЭВМ. Общие принципы управления периферийными устройствами. Устройства внешней памяти. Обзор коммуникационных периферийных устройств. Внешние (периферийные) устройства ЭВМ прошли огромный путь в своем развитии. Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) обеспечивают долговременное хранение программ и данных. Наиболее распространены следующие типы ВЗУ: накопители на магнитных дисках (НМД); их разновидности - накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД); накопители на магнитных лентах (НМЛ); накопители на оптических дисках (НОД). Физическими носителями информации, с которыми работают эти устройства, являются магнитные диски (МД), магнитные ленты (МЛ) и оптические диски (ОД). Накопители на магнитных дисках включают в себя ряд систем: электромеханический привод, обеспечивающий вращение диска; блок магнитных головок для чтения-записи; системы установки (позиционирования) магнитных головок в нужное для записи или чтения положение; электронный блок управления и кодирования сигналов. НГМД - устройство со сменными дисками (их часто называют «дискетами»). Несмотря на относительно невысокую информационную емкость дискеты, НГМД продолжают играть важную роль в качестве ВЗУ, поскольку поддерживают ряд функций, которые не обеспечивают другие накопители. Среди них отметим возможность транспортировки информации на любые расстояния; обеспечение конфиденциальности информации (дискету можно положить в карман сразу после окончания сеанса работы). Дискета - гибкий тонкий пластиковый диск с нанесенным (чаще всего на обе стороны) магнитным покрытием, заключенный в достаточно/тверды и - картонный или пластиковый - конверт для предохранения от механических повреждений. Информация на диск наносится вдоль концентрических окружностей - дорожек. Каждая дорожка разбита на несколько секторов (обычно 9 или 18) - минимально возможных адресуемых участков. Стандартная емкость сектора - 512 байт. На двухсторонней дискете две одинаковые дорожки по обе стороны диска образуют цилиндр. Процедура разметки нового диска - нанесение секторов и дорожек -называется форматированием. Иногда приходится прибегать к переформатированию диска, на котором уже есть информация; последняя в таком случае практически обречена на уничтожение. Жесткий диск сделан из сплава на основе алюминия и также покрыт магнитным слоем. Он помещен в неразборный корпус, встроенный в системный блок компьютера. По всем профессиональным характеристикам жесткие диски (и соответствующие накопители) значительно превосходят гибкие: емкость от 20 Мбайт до 10 Гбайт (реально диски с емкостью меньшей, чем 1 Гбайт, давно не выпускаются), время доступа к конкретной записи в диапазоне от 1 до 100 миллисекунд (мс), скорость чтения/записи порядка 1 Мбайта/с. Скорость вращения дисков велика, обычно 3600 об/мин, что и обеспечивает относительно короткое время доступа. Однако, жесткий диск не предназначен для транспортировки информации, и это не позволило накопителям на жестких дисках вытеснить НГМД. Сущ. Неск. Видов накопителей на оптических дисках: CR-ROM(чтение), CD-R(запись_1), CD-RW(запись…).