Файл: Белоногов Г.Г. Автоматизированные информационные системы.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 111
Скачиваний: 3
Г’Г’Б Е Л О Н О Г О В
ВаИ'БОГАТЫ Р Е В
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Г.Г. Б ЕЛ О Н О ГО В
В.И. БО ГАТЫ РЕВ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ
СИСТЕМЫ
Под общей редакцией К. В. Тараканова
М о с к в а , « С о в е т с к о е р а д и о » , 1 9 7 3
\
Белоногов Г. Г. и Богатырев В. И.
Б43 Автоматизированные информационные системы. Под ред. К. В. Тараканова. М., «Сов. радио», 1973.
328 с. с ил.
В книге рассматриваются теоретические и практические вопросы, связанные с созданием автоматизированных информационных систем. Особое внимание уделяется вопросам математического обеспечения АСУ. Книга рассчитана на специалистов в области автоматизации ин формационных работ, а также на широкий круг лиц, интересующихся этими вопросами.
„ |
3314-094 |
64-73 |
6Ф7'3 |
Ь |
046(01 )-73 |
Р едакция кибернетической литературы
ГЕРОЛЬД ГЕОРГИЕВИЧ БЕЛОНОГОВ ВЛАДИМИР ИЛЬИЧ БОГАТЫРЕВ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Редактор Н . К . Калинина
Художественный редактор В . Т. Сидоренко Обложка художника Б . Л . Н иколаева
|
|
Г . 3 . |
К узнецова |
|
|
3 . Г . Галуш кина |
|
|
|
Технический редактор |
|
|
|
|
Корректор |
|
|
|
|
Сдано в набор 26/ѴІІ 1974 г. |
|
Подписано в печать 16/X 1973 г. |
Т 115559 |
|
Формат 84x108/за |
|
Бумага типографская № 2 |
||
Объем 17,22 уел. п. л., |
|
18,157 уч.-изд. л. |
||
Тираж 18 000 экз. |
|
Зак. 310 |
Цеі а 1 р. 08 к. |
|
Издательство «Советское радио», Москва, Главпочтамт, а/я 693 |
|
|||
Московская типография № 10 Союзполиграфпрома |
|
|||
при Государственном комитете Совета Министров СССР |
|
|||
по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. |
|
|||
Москва, М-114, Шлюзовая паб., |
10. |
|
„3314-094
Б И46(01)-73 64-73
© Издательство «Советское радио», 1973 г.
П р е д и с л о в и е
Последние десятилетия характеризуются возрастани ем темпов развития науки и техники, более глубоким проникновением человечества в законы развития приро ды и общества, более эффективным использованием этих законов при решении практических задач. Возрос общий объем знаний, расширилась сфера приложения челове ческих сил. В связи с этим резко увеличились потоки информации, передаваемой от одних членов общества к другим. Возникла ситуация, которую иногда называют «информационным взрывом».
Возрастание потоков информации — явление прогрес сивное. Оно свидетельствует о росте материальных и духовных ценностей, которыми владеет человечество. Но оно привело к перегрузке ряда органов управления и на учно-исследовательских учреждений, так как существую щие способы и средства переработки информации пере стали отвечать потребностям практики. Выход из создав шегося положения заключается в согласовании объема и содержания передаваемых сведений с действительными потребностями тех лиц и организаций, которым они на правляются. В частности, необходимо производить более тщательный отбор информации и определять степень ее обобщения с учетом индивидуальных особенностей по требителей. Такая задача может быть успешно решена, если «информационному взрыву» будут противопоставле ны ускоренные темпы развития технических средств и методов передачи и обработки информаций — ускорен ные темпы развития автоматизированных информацион ных систем (АИС).
Автоматизация информационных работ — сложная комплексная проблема. Она охватывает множество ча стных проблем, находящихся на различных стадиях раз решения. К числу наиболее важных из них можно отне сти следующие:
—разработка теории автоматизированных систем управления (АСУ);
—разработка технических средств, обеспечивающих передачу, накопление, хранение, обновление, поиск, пре образование и выдачу информации потребителю;
— разработка методов |
представления |
информации |
|
в памяти |
ЭВМ и методов |
ее перевода с |
естественного |
языка на |
машинный; |
|
|
— разработка методов автоматического поиска и пре образования информации.
Обсуждению этих проблем и путей их решения и по священа настоящая книга.
Первые две главы книги являются вводными. В них рассматриваются некоторые вопросы теории сложных систем и описывается структура АСУ. В третьей главе изложены общие принципы построения автоматизирован ных информационных систем. Более детально теоретиче ские и практические вопросы, связанные с разработкой этих систем, освещаются в главах 4—16. Наибольшее внимание здесь уделяется способам представления ин формации в памяти ЭВМ, способам ее перевода с естест венного языка на машинный и способам поиска. В главе 17 дана общая характеристика технических средств пере дачи и обработки информации. В приложении приведены фрагменты словарей и некоторые статистические сведе ния о русских научно-технических текстах.
Главы 1—3 и гл. 17 написаны В. И. Богатыревым, гл. 4-11, 14, 15 и приложение — Г. Г. Белоноговым, гл. 12, 13, 16 — Г. Г. Белоноговым и А. П. Новоселовым.
В заключение авторы выражают признательность чл.-корр. АН СССР Н. П. Бусленко и проф. К. В. Тара канову за всестороннюю поддержку при написании на стоящей книги. Авторы признательны также проф. А. И. Китову, д-ру физ. мат. наук Н. А. Криницкому и чл.-корр. АН СССР А. А. Ляпунову, с которыми они неоднократно обсуждали затронутые в ней проблемы.
Апрель 1971 г.
Г л а в а 1 СЛОЖНЫЕ СИСТЕМЫ В СИСТЕМОТЕХНИКЕ
Сущность системного подхода к изучению сложных систем
Существует много различных подходов к определе нию сущности сложных систем. Понятие сложности свя зывается с большим числом составляющих систему эле ментов, с так называемыми эмержентными свойствами систем (т. е. свойствами, которые не могут быть пред сказаны на основе знания свойств частей системы и способа их соединения), с особенностями изучения си стем (невозможностью непосредственного измерения их параметров), с необходимостью учета взаимозависимо сти регулируемых величин, ранее считавшихся незави симыми (многосвязные, многомерные системы), с особен ностями устойчивости таких многомерных систем, с их динамическими, самообучающимися и самоорганизую щимися свойствами.
Потребности практики стимулировали появление и развитие общей достаточно универсальной методологии исследования подобного рода систем, которая была на звана теорией систем. В основе теории систем лежит так называемый системный подход. В определении сущест ва системного подхода нет единства мнений. Однако главным, объединяющим фактором в развитии систем ной методологии является общее стремление, направлен ное на изучение специфических черт сложноорганизован ных систем.
Для характеристики сущности системного подхода воспользуемся определением, предложенным Дж. А. Мор тоном ,[120]: «Системный подход означает, что каждая система является интегрированным целым даже тогда, когда она состоит из отдельных разобщенных функцио нальных систем и подсистем. Каждая система имеет ряд целевых показателей, и баланс между ними может изменяться от системы к системе в широких пределах. Методы системотехники направлены на отыскание опти
5
мума целевых функций системы по отдельным показате лям, взятым с соответствующими весами, и достижение максимума взаимозаменяемости составляющих частей
системы».
Теория систем как паука еще не сложилась в полной мере. Ее следует рассматривать как развитие идей ки бернетики в направлении общей методологии, направ ленной на изучение систем. Не располагая в настоящее время достаточно строгим арсеналом математических ме тодов, теория систем опирается на широкое использо вание результатов других научных дисциплин.
Объектом изучения теории систем являются системы. Существует много различных попыток определить по нятие «система». Например, система есть «... взаимо связь самых различных элементов. Таким образом, все, состоящее из связанных друг с другом частей, мы будем называть системой» (19]. Или: «... систему можно опре делить как любую совокупность переменных, которые экспериментатор или наблюдатель выбирает из’ числа переменных, свойственных реальной «машине» [124]. Или: «... система определяется как совокупность взаи модействующих элементов, предназначенная для выпол нения определенной требуемой операции» [109]. Можно было бы продолжить перечень подобных определений, однако детальный анализ понятия «система» не входит в задачу авторов. Для дальнейшего изложения достаточ но восстановить лишь интуитивное представление о си стеме как объекте исследования.
Итак, представление |
о системе всегда связывается |
с такими понятиями, как |
«элемент», «структура», «связь». |
Причем исследователи разных областей знаний вклады вают в эти понятия различный физический смысл. Об щим, однако, для всех областей является то, что понятие «система» предполагает рассмотрение объекта как цело го, состоящего из совокупности элементов, связи между которыми образуют некоторую структуру.
Автоматизированные системы управления обладают всеми наиболее характерными чертами, специфичными для сложных технических систем. К их числу следует отнести: большой масштаб систем по числу составляю щих элементов и выполняемых функций; наличие функ циональной целостности, общего назначения и цели; сложную многоуровневую иерархическую структуру; вы сокую степень автоматизации, определяющую известную
6
самостоятельность поведения' системы; статистически распределенные во времени внешние воздействия.
Необходимость привлечения методологии теории си стем к разработке автоматизированных систем управле ния и автоматизированных информационных систем под тверждается потребностями практики. При создании та ких систем разработчики сталкиваются с необходимо стью рациональной организации и обеспечения взаимо действия большого числа разнородных составных частей. К ним относятся технические средства переработки и перёдачи информации, технические средства, обеспечи вающие общение человека со средствами переработки и передачи информации, математическое обеспечение АСУ. Все эти составные части АСУ требуют различной физической реализации с привлечением специалистов различных областей знаний. Кроме того, работы в области автоматизации процессов управления требуют глубоко го анализа сущности автоматизируемых процессов, выде ления объектов автоматизации, правильного формулиро вания целей управления и определения этапности авто матизации с учетом реальных сроков, возможностей тех нической реализации и экономических факторов.
Модели систем
При решении задач анализа или синтеза достаточно сложных систем перед исследователем возникает необ ходимость создания модели, являющейся прообразом существующей или разрабатываемой системы. В основу построения такой модели закладывается некоторое си стемное представление исследователя, которое, в свою очередь, определяется выбором исходного Основания чле нения системы на элементы. Процесс построения моде лей является творческим процессом, не поддающимся по ка полной формализации. Этот процесс во многом опре деляется традициями, сложившимися на основе практики решения конкретных задач.
В любой реальной физической системе существует бесчисленное множество связей как между элементами системы, так и между элементами системы и внешней средой. Учесть все эти связи невозможно, поэтому иссле дователь, как правило, ограничивается выбором лишь
7
наиболее существенных из них. Однако отсутствие апри орной информации о роли тех или иных связей, отсутст вие формальных методов декомпозиции систем вносит известный субъективизм в процесс представления слож ных систем.
В зависимости от целей, стоящих перед исследовате лем, им могут быть выбраны различные основания для членения реальной физической системы и, как результат, получена совокупность различных, связанных между со бой системных представлений — моделей существую щей или разрабатываемой системы. Именно с такой си туацией, как правило, сталкиваются разработчики при решении сложных системотехнических проблем, возни кающих при создании АСУ и АИС.
Модель как упрощенное представление системы ис пользуется для анализа и предсказания качественных и количественных результатов, необходимых для принятия правильного инженерного решения. Не вдаваясь в под робное изложение различных известных в инженерной практике типов моделей (модели поведения систем, вре менные модели, модели надежности и т. п.), отметим только, что к ним могут быть отнесены также обобщен ные качественные модели:
—структурная схема объектов, подлежащих авто матизации;
—схема взаимосвязи задач, привязанная к струк турной схеме автоматизируемых объектов (такую схему можно назвать структурно-функциональной);
—алгоритм функционирования системы;
—структурная схема системы с детализацией до тех нических средств;
—схема объектов системы с их техническими сред ствами автоматизации (с детализацией до устройств);
—схема связи;
—структура математического обеспечения;
—функциональные схемы системы математического обеспечения;
—схемы программной организации математического обеспечения;
—машинные алгоритмы программных систем и част ных задач;
—блок-схемы технических средств автоматизации;
—принципиальные схемы технических средств;
—монтажные схемы и т. п.
8
Для АСУ, как правило, недостаточно иметь одно системное представление, так как в одной модели не возможно отобразить все многообразие взаимосвязанных факторов, существенных для изучения процессов функ ционирования этих систем. Необходимость создания не скольких уровней системных представлений определяется также тем обстоятельством, что проектирование систем проходит ряд последовательных этапов, каждый из ко торых отличается по степени детализации исследуемых вопросов (создание идейного проекта, аванпроекта, тех нического проекта и т. п.).
Другим существенным моментом, определяющим не обходимость иметь совокупность системных представле ний является то, что на различных этапах проектирова ния систем на передний план выдвигаются различные аспекты построения АСУ, требующие использования спе циалистов различной квалификации. Так, например, один из этапов создания системы, связанный с разработ кой общей идеологии, определением целей управления и задач, подлежащих автоматизации, выдвигает на пер вый план будущих потребителей системы. Только спе циалисты, знакомые с существом автоматизируемых процессов, способны дать правильное системное пред ставление данной «проекции» системы. В качестве дру гой «проекции» можно отметить системное представление инженеров — разработчиков, рассматривающих автома тизированную систему как совокупность технических средств. Следующую группу системных представлений можно связать с позицией разработчиков математиче ского обеспечения автоматизированной системы и т. д.
У всех разработчиков, наряду с общими системными представлениями, могут быть и свои частные. Так, на основе общих системных представлений разработчиков математического обеспечения АСУ могут быть опреде лены общие принципы программной организации систе мы. Однако индивидуальные (рабочие) системные пред ставления каждого из разработчиков, как правило, будут отличаться друг от друга. Например, разработчик систе мы программного управления (операционной системы) свое системное представление будет связывать прежде всего со структурой вычислительной системы, с ее аппа ратной логикой. Основное внимание он сосредоточит на обеспечении рациональной увязйи программной и аппа ратной логики с целью повысить эффективную произво-
9