Проектирование АСОИУ

1. Принципы автоматизации и системного подхода в проектировании АСОИУ.

Системный подход применяется к тем объектам, которые представляют ограниченные целые образования, при этом особое внимание уделяется решению следующих задач:

1. Определение границ системы в целом и границ окружающей её среды.

2. Установление целей системы.

3. Выявление сути целостности, предполагает охват всей типологической совокупности связей данного объекта, ориентируясь на принципиальную незамкнутость, допуская расширение типов связей.

4. Определение поэлементного состава – строения системы с точки зрения функций элемента в системе.

5. Построение структуры и организации системы, выражающих упорядоченность системы, причём структура должна быть охарактеризована горизонтальными связями (между однотипными компонентами системы) и вертикальными связями (между разноуровневыми компонентами, приводящими к иерархии уровней).

6. Установление функций системы и анализ ее функционирования.

7. Выявление управляемости системы.

8. Конструирование модельной системы.

Современная методология проектирования базируется на системном подходе, используя декомпозицию, иерархичность, итеративность, локальную оптимизацию и комплексное осуществление процесса проектирования, включающего функциональный, конструкторский, технологический аспекты.

Системный подход рассматривается как:

• методология проектирования, ориентирующая на проектирование системы с определенной целью;

• концептуальная основа обобщений, проводимых с учетом способа организации системы, средств получения, хранения, обработки и выдачи информации, их функционирования и реагирования и приспособление к различным сигналам из внешней среды;

• научный метод;

• метод анализа организаций;

• системное управление;

• прикладная общая теория систем.

Системный подход получил применение в системотехнике в связи с необходимостью исследования больших реальных систем, так как позволяет спроектировать систему с учетом всех факторов и возможностей. Процесс синтеза модели М системе S на базе системного подхода можно представить схемой:

На основе исходных данных Д, известных из анализа внешней системы, практически накладываемых на систему извне и на основе целей функционирования формулируются исходные требования Т к модели М системы S, которые формируют ориентировочно некоторые подсистемы П, элементы Э, и осуществляется наиболее сложный этап синтеза – выбор В составляющих системы, для чего используется специальные критерии выбора КВ.

При моделировании необходимо обеспечить максимальную эффективность модели системы, определяющуюся как некоторая разность между некоторыми показателями ценности результатов, полученных в итоге эксплуатации модели, и всеми затратами, вложенными в ее разработку и создание.

2. Информационное обеспечение АСОИУ.

3. Назначение, цели, функциональная структура АСУТП.

4. Правила сертификации программно-аппаратных комплексов.

5. Принципы построения связи в управляющих системах.

6. Критерии и показатели оценки эффективности управления.

7. Оценка условий обслуживания АСОИУ.

8. Источники информации АСОИУ.

9. Техническое и программное обеспечение АСОИУ.

10. Автоматизированные системы обработки информации и управления. Типы

структур АСОИУ.

11. Сетевое планирование и критический путь проекта.

12. Структуры управляющей системы и ее вычислительных средств.

13. Каноническое проектирование АСОИУ. Этапы и стадии.

14. CASE – технологии проектирования АСОИУ.

15. Использование технологии “клиент-сервер” в АСОИУ.

16. Модели жизненного цикла АСОИУ.

17. Состав и назначение подсистем АСОИУ.

18. Определение требований к надежности и достоверности

работы АСОИУ.

19. Управление процессом создания АСОИУ.

20. Защита информации в системах управления.

21. Средства управления автоматизированной системой.

22. Эргономическое обеспечение АСОИУ.

23. Испытания АСОИУ.

24. Математическое и алгоритмическое обеспечение АСОИУ.

25. Стандартизация проектирования АСОИУ.

26. Построение логической модели предметной области.

27. Эталонная модель OSI.

28. Локальные и глобальные компьютерные сети.

29. Физический уровень передачи данных.

30. Требования к компьютерным сетям.

31. Способы организации ввода-вывода в ЭВМ.

Одна из проблем современной науки и техники - это разработка и внедрение в практику проектирования новейших методов исследования характеристик АСОИУ различных уровней, включая отраслевые АСУ, АСУ объединениями и предприятиями, АСУ научными исследованиями и комплексными испытаниями, АСУ технологическими процессами, при этом возникают проблемы оценки количественных и качественных закономерностей процессов функционирования систем, проведения структурного алгоритмического и параметрического их синтеза. АСОИУ относятся к классу сложных систем, этапы проектирования, внедрения которых невозможны без использования различных видов моделирования.

Сложные системы обладают рядом свойств, которые необходимо учитывать в целях построения адекватной модели:

• эмерджентность - результат возникновения между элементами системы синергетических связей, обусловливающих такие свойства системы, которыми не обладали отдельные элементы вне её;

• массовость наблюдений обусловливает поиск закономерностей;

• динамичность, заключающаяся в изменении параметров и структуры систем под влиянием внешних факторов (среды);

• случайность и неопределенность;

• невозможность изолировать явления и процессы системы от среды;

• активная реакция системы на новые факторы среды.

При проектировании АСОИУ выполняются макропроектирование (внешнее) и микропроектирование (внутреннее), отличающееся по целям, методам и средствам.

Макропроектирование предполагает проведение анализа (изучение объекта управления, создание модели воздействий внешней среды, определение критериев оценки эффективности, ресурсов и ограничений) и синтеза (решение задач выборе стратегии управления на основе модели АСОИУ).

Микропроектирование предполагает разработку модели с целью создания эффективных обеспечивающих подсистем.

Моделирование сложных систем стало возможным благодаря развитию электронно-вычислительной техники (ЭВТ), при этом используются аналитические и имитационные методы, которые анализируют характеристики процессов функционирование больших систем и имитируют их работу соответственно.

Следует при разработке АСОИУ различать процессы улучшения и проектирования. В процессе улучшения системы решаются следующие проблемы существующей системы

1. Соответствие системы поставленным целям.

2. Обеспечение прогнозирования результатов.

3. Работа системы согласно задуманной идее.

Проектирование системы означает создание оптимальной структуры системы на основе системного подхода.

Базы данных

1. Проектирование реляционных БД.

2. Администрирование базы данных.

3. Сетевые и иерархические модели данных.

4. Физическое проектирование баз данных.

5. Нормализация баз данных.

6. Индексирование баз данных.

7. Архитектура систем управления базами данных.

8. Модели данных.

Операционные системы

1. Характеристики современных ОС.

2. Файловые системы и системы управления файлами.

3. Управление физической памятью.

4. Определение и функции операционной системы.

5. Управление файлами.

6. Планирование в системах с одним процессором.

7. Управление памятью. Виртуальная память.

8. Методы планирования в современных операционных системах.

9. Процессы. Управление процессами.

1. Характеристики современных ОС.

Операционная система (ОС) является неотъемлемой частью программного обеспечения практически любого компьютера, ОС выполняет такие важные функции, как управление ресурсами компьютера, обеспечение защиты информации, поддержка интерфейса пользователя, обеспечивает и некоторый набор функций и объектов интерфейса прикладного программирования (API – Application Programming Interface).

Основным отличием ОС от других видов программного обеспечения является то, что для запуска и работы ОС не требуется предварительной установки на компьютер каких-либо программных средств. ОС сама обеспечивает свою загрузку при включении питания компьютера. Различные прикладные и системные программы требуют, чтобы на компьютере была установлена некоторая ОС, которая обеспечивает выполнение этих программ. Это требование вытекает из того факта, что все программы, запускаемые пользователем, написаны с использованием API некоторой ОС, либо используют правила и структуры данных, определённые для программ данной ОС.

Операционной системой называют совокупность программ, обеспечивающих управление ресурсами компьютера и процессами, использующими эти ресурсы.

Под ресурсами понимают любой логический или физический компонент компьютера и предоставляемые им возможности. Основными ресурсами являются:

• оперативная память;

• процессорное время;

• периферийные устройства.

Процессом (задачей) называется последовательность действий для выполнения процессором, указанных в программе или в её логически законченной части. Процесс является одной из единиц работы, под которую выделяются ресурсы, т.е. ещё одной важной функцией ОС является выделение ресурсов процессам и управление работой этих процессов.

Характеристики операционных систем фирмы Microsoft

В данном курсе изучаются только операционные системы фирмы Microsoft. Это связано с тем, что на настоящий момент эти системы являются наиболее популярными и установлены на большинстве компьютеров. Также, эти ОС предоставляют удобный пользовательский интерфейс и огромный набор функций API. В таблице 1 перечислены основные характеристики ОС фирмы Microsoft.

Таблица 1 – основные характеристики ОС фирмы Microsoft.

Название ОС	Год выпуска	Разрядность	Тип
MS-DOS 6.22	1992	16	Однопользовательская, однозадачная, с пакетной обработкой
Windows 3.1*	1993	16	Однопользовательская многозадачная, с разделением времени
Windows 3.11*	1993	16	Однопользовательская многозадачная, с разделением времени, сетевая
Windows NT 3.5	1994	16	Многопользовательская многозадачная, с разделением времени, сетевая
Windows 95	1995	32	Однопользовательская многозадачная, с разделением времени
Windows 95 OSR2	1996	32	Однопользовательская многозадачная, с разделением времени
Windows 98	1998	32	Однопользовательская многозадачная, с разделением времени
Windows 98 SE	2000	32	Однопользовательская многозадачная, с разделением времени
Windows Millennium	2000	32	Однопользовательская многозадачная, с разделением времени
Windows NT 4.0	1995	32	Многопользовательская многозадачная, с разделением времени, сетевая
Windows 2000 Professional	1999	32	Многопользовательская многозадачная, с разделением времени
Windows 2000 Server	2000	32	Многопользовательская многозадачная, с разделением времени, сетевая
Windows 2000 Advanced Server	2000	32	Многопользовательская многозадачная, с разделением времени, сетевая
Windows 2000 Data Center Server	2000	32	Многопользовательская многозадачная, с разделением времени, сетевая

Название ОС	Число поддерживаемых процессоров	Тип пользовательского интерфейса	Рекомендуемый объём памяти	Место, занимаемое на жёстком диске
MS-DOS 6.22	1	текстовый	4	8
Windows 3.1*	1	графический	8	16
Windows 3.11*	1	графический	8	20
Windows NT 3.5	1	графический	16	50
Windows 95	1	графический	32	100
Windows 95 OSR2	1	графический	32	140
Windows 98	1	графический	64	200
Windows 98 SE	1	графический	64	250
Windows Millennium	1	графический	64	250
Windows NT 4.0	1	графический	128	200
Windows 2000 Professional	2	графический	128	900
Windows 2000 Server	4	графический	256	1000
Windows 2000 Advanced Server	8	графический	256	1000
Windows 2000 Data Center Server	16	графический	512	1000

* - Windows 3.x строго говоря не является операционной системой, так как она работает только при установленной системе MS-DOS. Обычно Windows 3.x называют операционной оболочкой.

2. Файловые системы и системы управления файлами.

3. Управление физической памятью.

4. Определение и функции операционной системы.

5. Управление файлами.

6. Планирование в системах с одним процессором.

7. Управление памятью. Виртуальная память.

8. Методы планирования в современных операционных системах.

9. Процессы. Управление процессами

Теория принятия решений. Моделирование систем

1. Транспортная задача, модель, способ решения.

2. Теория выбора и принятия решения, сущность и назначение.

3. Системы массового обслуживания и их основные характеристики.

4. Принятие решений в условиях неопределенности.

5. Имитационное моделирование.

6. Основные принципы моделирования систем.

7. Методы принятия решений в условиях определенности

(транспортная задача и задача о назначениях).

8. Методы оптимизации сетей.

9. Методы принятия решений в условиях определенности

(задачи линейного и нелинейного программирования).

10. Применение теории автоматов для моделирования дискретных

процессов.

11. Моделирование. Классификация моделей систем.