Файл: Кравченко Р.Г. Основы кибернетики учеб. пособие.pdf

Р А З Д Е Л V

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Г л а в а 11

СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Всякая система управления призвана решать три основные задачи: сбор и передачу информации об управляемом объекте, преобразование этой первичной информации в требуемом для управления направлении, выдачу решений (либо преобразован­ ной информации, облегчающей принятие решений человеком), используемых в целенаправленном воздействии на объект управ­ ления. В современных системах управления все чаще применя­ ются ЭВМ. При этом технические средства часто используются только на отдельных этапах решения локальных задач, таких, на­ пример, как проведение различных группировок обрабатывае­ мого числового материала, осуществление определенных расче­ тов и т. п. Остальные процессы: получение первичных данных, их передача, поиск правильного решения задачи и т. д. — осуществ­ ляются без применения технических средств.

При обработке данных с помощью технических средств тре­ буется определенная техническая база, наличие методов обра­ ботки информации, а в случае использования ЭВМ либо СПМ — их машинная реализация. Совокупность технических средств, ме­ тодов и их техническое воплощение, а также наличие соответ­ ствующего технологического и организационного порядка можно рассматривать как систему обработки данных (СОД). Системы обработки данных, включающие ЭВМ, называются системами электронной обработки данных (СЭОД). Системы обработки данных являются системами обработки информации с помощью технических средств, которые осуществляют в основном перера­ ботку информации. В автоматизированных системах управления (АСУ) автоматизируются все процессы обработки информации и все операции ее преобразований, осуществляемые в процессе

213

управления, от сбора информации до формирования управляю­

щих воздействий.

Структурное различие электронной системы обработки дан­ ных и автоматизированной системы управления с использова­ нием ЭВМ показано на рис. 47.

Отметим, что появлению АСУ предшествовало внедрение в управление счетно-перфорационной техники, на которую еще, кстати, и сейчас ориентируются в механизации учетных работ в колхозах и совхозах. Это понятно, так как процесс создания автоматизированной системы управления сельским хозяйством не может быть выполнен за короткое время во всем его комп­ лексе. Сначала потребуется создание отдельных региональных систем управления, а также систем обработки данных опреде-

РИС. 47.

Структурная схема:

а — СЭОД; б - А С У

ленного функционального содержания. Так, для этой цели соз­ дается, например, автоматизированная система электронной об­ работки данных, отражающих движение запасных частей на базах «Сельхозтехники», и т. п.

Разработка системы обработки данных. Прежде всего остано­ вимся на определении некоторых понятий.

Д а н н ы е — это способ представления фактов и идей в фор­ мализованном виде, позволяющем передавать или обрабатывать их с помощью некоторого процесса. Указанное представление может быть более приспособлено или для восприятия человеком, например печатный текст, или же для интерпретации оборудова­ нием, например перфокарты, электрические сигналы.

О б р а б о т к а д а н н ы х — выполнение систематической по­ следовательности операций, производимых над данными, напри­ мер: вычисление, объединение, сортировка в целях анализа пер­ вичной информации и синтеза из нее информационных совокуп­ ностей, обладающих требуемыми свойствами.

С о в о к у п н а я о б р а б о т к а д а н н ы х — обработка дан­ ных координированным образом, т. е. общее рассмотрение дан­ ных о ранее не связанных процессах в целях более эффективного их использования.

Обработка данных обычно выполняется по заранее заданным правилам. Простейшие операции обработки данных включают

214

запоминание и накопление информации, сортировку (упорядоче­ ние, формирование массивов), нормализацию данных, логические и арифметические операции.

Основу обработки экономической информации составляют следующие процессы.

1.Операции, изменяющие значение (содержание) единиц ин­ формации. Это — кодирование, декодирование, логические и арифметические операции, преобразующие одни значения в дру­ гие, а также операции замены, присвоения, подстановки, изъятия

суничтожением, аннулирующие определенные значения.

2.Операции упорядочения и сортировки массивов, изменяю­ щие расположение данных.

3.Операции уменьшения и увеличения числа составляющих информационных совокупностей. Это — расчленение, выборка,

объединение, подбор, пересечение.

4. Операции, увеличивающие качество информационных сово­ купностей за счет перезаписи, копирования, размножения.

Обработка экономической информации с помощью ЭВМ нуж­ дается в предварительном п р о е к т и р о в а н и и , под которым понимается совокупность организационных и технических меро­ приятий по созданию и последующему внедрению проекта меха­ низированной (автоматизированной) обработки данных.

Проектирование машинной обработки информации ведется поэтапно. Основные этапы проектирования таковы.

1.Изучение информационной системы.

2.Формулирование новой информационной системы.

3.Алгоритмизация.

4.Разработка основных положений новой техники обработки данных.

5.Программирование.

6.Подготовка к внедрению проекта.

7.Внедрение проекта.

Цель изучения информационной системы объекта состоит в подготовке материала к разработке проекта. В процессе изуче­ ния информационной системы фиксируются все единицы инфор­ мации, формулы и техника их выводов, формы их регистрации, основные потоки информации, документообороты, периодичность получения сведений, необходимость в тех или иных сведениях, объемы информации, трудоемкость обработки и т. п.

Сам процесс изучения информационной системы слагается из двух стадий: сбора материала и его анализа. Собирая материал, изучают общую организацию объекта, основные моменты, влияю­ щие на информационную систему, формы первичных и сводных документов, перечни учетно-плановых номенклатур и их шифры, макеты, табуляграммы, графики, инструкции и т. п., фиксируют данные изучения в специально разработанных формах обследо­ вания, составляют общие блок-схемы существующей техники об­ работки данных.

215

На второй стадии изучения информационной системы при анализе собранного материала подробно рассматривается суще­ ствующая информационная система, отмечаются ее недостатки, намечаются предполагаемые варианты изменений, определяются общие объемы информации и критерии, предопределяющие вы­ бор технических средств и вариантов обработки.

В результате анализа вырабатывается техническое задание на проектирование. Другими словами, устанавливается, какая часть информационной системы и процесса обработки данных остается неизменной, в какой части этой системы нужны неко­ торые незначительные изменения, какая часть системы требует коренного преобразования, использования математических ме­ тодов, изменения методологии, внедрения новых методов и средств обработки. На основе изучения параметров информа­ ционной системы (объемных данных и условий) определяются также масштабы, срок, формы и методы реорганизации си­ стемы.

От качества выполнения работ на этом этапе изучения ин­ формационной системы зависит успех дальнейшего проектиро­ вания, базирующегося на материалах обследования и выводах по анализу данных.

На этапе формирования новой информационной системы создается ее экономико-математическая модель: определяется круг исходных и получаемых в процессе обработки информаци­ онных совокупностей, устанавливается общая связь между еди­ ницами информации, ее потоками, фиксируется общая последо­ вательность и техника получения, передачи и обработки дан­ ных. Формулы вывода всех единиц информации — важнейший продукт этого этапа проектирования. Именно на этом этапе неформализованные процессы описываются в виде системы уравнений и неравенств, показывающей основные математиче­ ские зависимости, выбираются критерии оптимальности, эффек­ тивности, приоритета, допустимости, четко определяющие цель данной задачи, выявляются и оцениваются факторы, от которых зависит решение задачи, строится, испытывается и решается модель. Для построения моделей может быть использован раз­ личный математический аппарат. Одна и та же задача зачастую может быть решена различными способами, и выбор математи­ ческого метода — одна из проблем этого этапа. Выбор числен­ ного метода зависит от точности вычислений, их объема, слож­

Чтобы окончательно подготовить общее математическое опи­ сание новой информационной системы к программированию,

необходимо выполнить алгоритмизацию процессов обработки информации.

216

А л г о р и т м и з а ц и я есть процесс формулирования математического описания (разработки математической модели) пове­ дения системы с той или иной степенью полноты и уровнем формализации, соответствующим заданной цели. Этот процесс включает:

получение и обобщение экспериментальных фактов и дру­ гой информации, поступающей от объекта исследования;

формулирование и анализ целей исследования; рациональное планирование исследований и экспериментов;

учет экономической эффективности различных планов иссле­ дования, способов и средств реализации как алгоритмов иссле­ дования, так и полученных алгоритмических описаний (мо­ делей);

идентификацию и содержательную интерпретацию формаль­ ных описаний; кодирование и декодирование информации, отсе­ ивание неценной информации;

преобразование алгоритмических описаний, их реализацию вычислительными системами;

анализ описаний, получение рекомендаций по изменению, до­ полнению, синтезу улучшенного объекта и т. д.

Теоретическое обоснование большинства из перечисленных этапов алгоритмизации еще только намечается, и современная теория алгоритмизации представляет лишь некоторую совокуп­ ность методов и приемов, применяемых на практике. Теория алгоритмизации аналогична и во многих отношениях пересека­ ется с и с с л е д о в а н и е м о п е р а ц и й — совокупностью ме­ тодов выполнения эффективных действий в сложных условиях, а также связана с с и с т е м о т е х н и к о й — совокупностью ме­ тодов эффективного проектирования «больших» систем.

Язык алгоритмического описания систем. Применение вычис­ лительной техники вызвало появление целого ряда искусствен­ ных м а ши н н ы х яз ыков , описывающих алгоритмы вычис­ лений. Быстрое увеличение типов вычислительных машин и конкретных машинных языков потребовало обобщений, унифи­ кации последних и привело к созданию алгоритмических языков, пригодных для описания алгоритмов, не связанных с конструк­ цией определенных машин. Наиболее удачным из универсаль­ ных алгоритмических языков и в настоящее время наиболее

вавший себя в области вычислительных алгоритмов, становится неудобным в целом ряде «неарифметических» применений вы­ числительной техники. Поэтому создано и создается большое количество новых языков, ориентированных на определенные классы задач, а также языков, являющихся расширениями и мо­ дификациями АЛГОЛа.

Например, для экономических расчетов разработан язык КОБОЛ, на основе которого построены многие современные

2 1 7

языки для экономических задач. Язык КОБОЛ предназначен для задач обработки данных экономического характера. Запись на этом языке по внешнему виду ближе к естественному языку, чем запись на языке АЛГОЛ. Описание алгоритма на языке КОБОЛ состоит из четырех частей: опознающей, которая со­ держит заголовок, фамилию автора и т. д„ информационной, массивов и констант записи собственно алгоритма в виде опе­ раторных выражений и вспомогательных данных по обработке алгоритма на конкретной машине.

На основе идей языка КОБОЛ-61 и сокращенного варианта АЛГОЛ-60 построен язык АЛГЭК (алгоритмический язык для экономических расчетов). Упрощенным вариантом языка КОБОЛ является язык РЕПИДРАИТ, в котором применяется табличное задание массивов.

Табличная запись составляет основу языка ТАБСОЛ, также предназначенного для обработки экономической информации. Чтобы практически использовать тот или иной алгоритмиче­ ский язык, нужно обратиться к руководству, содержащему под­ робное описание языка. Таким образом, под алгоритмом пони­ мается точное предписание выполнять строго в определенном порядке некоторую систему операций для решения задач опре­ деленного класса в целях преобразования исходной информа­ ции в производную, результативную информацию. Алгоритм должен удовлетворять трем требованиям: определенности, мас­ совости, результативности.

Важнейшее требование, предъявляемое к алгоритму,— его о п р е д е л е н н о с т ь , т. е. однозначность толкования, исключаю­ щая возможность получения разными лицами различных ответов по одним и тем же исходным данным задачи, для которой со­ ставлен алгоритм. Это свойство обеспечивает общепонятность алгоритма для лиц, знакомых с методикой его составления.

Алгоритм, разработанный для определенной задачи (рас­ чета), должен быть применим к любой совокупности значений ее исходных данных. Другими словами, алгоритм должен быть ма с с овым. Если, например, алгоритм составлен для расчета определения суммы начисления сдельной заработной платы ра­ бочему, то он должен быть в одинаковой мере применим для любого работника, любого вида работы, любой даты работы и т. д., т. е. при любых значениях сообщений о выработке, яв­ ляющихся исходными для обработки.

Правильно составленный алгоритм при наличии верных исходных данных должен приводить к точному результату, т. е. должен быть р е з у л ь т а т и в н ы м . Алгоритм обычно состоит из ряда последовательных дискретных шагов, на каждом из ко­ торых выполняется сравнительно простая операция преобразо­ вания информации. Структура алгоритма может быть довольно сложной, но в конечном итоге она раскладывается на элемен­ тарные операции, связанные друг с другом и образующие в со­

218