Файл: Садовников, В. И. Потоки информации в системах управления.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 105

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Ясно, что внешние компоненты автоматизированной системы должны быть активными, т. е. среди них не должно быть компонент, для которых не существует активного отношения хотя бы с одним оператором си­ стемы; перечень исходных компонент должен быть огра­ ничен компонентами, необходимыми лишь для вычисле­ ния внешних компонент.

При описании и анализе потоков информации в неавтохматизированной систехме не делается различия между промежуточными и внешними компонентами, так как те и другие могут входить в состав документов, которые выдаются из системы (поэто.му в гл. 3 будем говорить только о внешних компонентах).

Если для каждого оператора системы тем или иным способом выявлены компоненты, которые ему необхо­ димы для управления, то информационный базис опре­

деляется формально

при

помощи процедур,

описанных

в гл. 3.

 

 

 

 

Me кду элементами потока

существуют

отношение

вхождения и отношение порядка.

Отношение вхождения

имеет смысл строки

вида

Xj =

Xj,, Xjit ..., Xj„, которая

означает, что элемент потока, записанный слева от зна­ ка равенства, образуется непосредственно из элементов, записанных справа. Схема потока информации задает­ ся совокупностью таких строк относительно каждого элемента потока.

Объединение элементов в схему потока информации и затем ее анализ осуществляются формально при по­ мощи процедур, описанных в настоящем параграфе

и в гл. 3.

Отношение порядка позволяет различать такты в движении потока. Исходные данные являются элемен­ тами потока нулевого порядка. На первом такте из исходных данных образуются элвхменты первого поряд­ ка. На втором такте из элементов нулевого и первого порядков образуются элементы второго порядка и т. д.

Таким образом, порядок щ элемента потока Xj (Xj

— Xjt, X j n ) на единицу больше максимального из по­

рядков элементов х ^ ,.... Xjn.

Выявление порядка элементов потока необходимо для программирования процедур обработки информации в автоматизированной системе.

138


Таким образом, схема потока информации может быть представлена совокупностью (списком) строк, опи­ сывающих отношения для каждого элемента потока.

Другим способом описанияДжемы потока является ее графическое изображение (рис. 2-4). Если структурные

компоненты потока

х,, х 2, ..., х„ сопоставить

вершинам

графа х г, х 2, ..., х п

и каждую

пару

вершин хг-

и Xj со­

единить Д УГО Й , Идущей О Т Х і

К X j

в том и только в том

случае, когда компонента ду является входом компоненты Xj, то получится схема, называемая информационным

Р и с . 2 -4 .

Р и с . 2 - 5 .

ным графом. Такую схему можно построить для уровня документов, уровня структурных компонент и синтетиче­ ского уровня (документы и структурные компоненты).

Схему рис. 2-4 можно дополнить, введя в нее вер­ шины Oj, соответствующие операторам системы (вер­ шины 11 и 12 на рис. 2-5). Если оператор Oj работает

с компонентой лу, то лу является входом для Oj. Из

указанной вершины информационного графа %і прово­ дится дуга с концом в Oj. Таким образом, получается

граф, состоящий из вершин х* и Oj и ориентированных связей между ними. Отметим, что в этом графе нет дуг, выходящих из Oj. Такой граф будем называть расши­ ренным информационным графом.

Пользуясь известными свойствами графов, можно выявить ряд важных характеристик схем потоков ин­

формации.

 

Пусть Xj, х^у.*>, х п (х 1, ,

х п, Оп^.,,..., On^.fe) есть вер-

шины информационного

(расширенного информацион­

139


ного) графа G.

Образуем

матрицу А с n(n + k) строка­

ми и с n(n + k)

столбцами.

Петь элемент ац этой матри­

цы, стоящий на пересечении і-й строки /-го столбца,

равен 1, если из вершины лу в вершину xj (или в вер­ шину Оj) идет дуга, и равен 0 в противном случае. Такая матрица называется матрицей смежности инфор­

мационного (расширенного информационного) графа. Если G — информационный (расширенный информаци­

онный) граф, а А — его матрица смежности, то элемент матрицы Л \ полученной возведением матрицы А в степень Я, равен числу различных путей длиной Я, иду­

щих ОТ Х і К Xj (Xj или Oj).

Будем считать, что в рассматриваемых информацион­ ных и расширенных информационных графах контуров нет. Появление контура считается ошибкой обследова­ ния и может быть вызвано только введением корректи­

рующих связей.

 

 

А, А2, ...,АЫ и

 

 

Последовательность матриц

матрица

N

 

 

 

 

 

 

 

 

8 = 5] Л* позволяют выявить следующие

свойства

схе-

х=і

 

 

 

 

 

 

 

 

мы потока информации.

 

 

 

 

 

 

1. Порядок jij компоненты xj формально определя­

ется по условиям

я 3-) > 0 ,

оҢХ = Л]+ 1) = 0 ,

 

 

 

а 3’(Я,=

 

 

где <зі (Я) — сумма элементов /-го столбца матрицы

А \

Действительно, порядок itj измеряется длиной

наиболь­

шего пути,

связывающего

X j

с лу.

Физический смысл

xj — номер такта,

к которому

„готовы“

все составляю­

щие-компоненты X j .

 

 

находится

по всем

2. Число

ІѴ= т а х я 3 (максимум

 

 

/

 

 

 

 

 

 

компонентам потока) называется порядком информа­ ционного графа. Дл яМ справедливо соотношение А ^ Ф 0,

Л^+1 = 0, а соответствующая схема

называется іѴ-такт-

ной.

обследования) слу­

3. Признаком контура (ошибка

жит появление ненулевых элементов на главной диаго­

нали любой из матриц А .

4. Равенство нулю суммы элементов /-го столбца матрицы смежности сР(Х=1)=0 служит признаком для

140


формального выделения исходных компонент, а значе­ ние crj(А,= 1) > 0 равно числу компонент, входящих

вXj (Xj или Oj).

5.Аналогично четвертому свойству схемы потока информации равенство нулю суммы элементов і-й стро­

ки матрицы смежности информационного графа Оі (Х = = 1)=0 служит признаком для выделения функциональ­ ных результатов, а значение аг-(Х =1)>0 равно числу

компонент, в которые входит лу.

6. Если при некотором i= j одновременно 0і (Я = 1)=О и ст3'(А,= 1) =0, то к рассматриваемой схеме потока ин­ формации эта компонента отношения не имеет (ошибка обследования).

7 . Ч и с л о

путей дл и н ы

Я о т

х% к Xj(Xj

и ли

O j) о п р е ­

д е л я е т с я э л е м е н т о м

м атр и ц ы Л \

 

 

 

 

8 . Ч и с л о

в с е в о з м о ж н ы х путей от лу

к

Xj(Xj

или O j)

 

 

 

 

N,

 

 

 

определяется элементом

матрицы 8 =

2

^

 

 

 

 

х=і

 

 

 

9. Отличные от нуля

элементы /-го столбца

матрицы

8 указывают все компоненты,

участвующие

в формиро­

вании Xj (участвующие в формировании Xj или исполь­ зуемые O j), а ненулевые элементы і-й строки матрицы 8

указывают все компоненты, при формировании которых

используется компонента Х{.

10. Номер такта ту, после которого может быть «по­

гашена» во внешней памяти компонента лу, равен мак­ симальному значению порядка компоненты, для которой элементы і-й строки матрицы А отличны от нуля.

11.

Число

тактов,

в течение которых компонента

«хранится» во внешней памяти, равно Ѳі і—лу.

12.

Если

отношение

вхождения «компонента — опе­

ратор» расширенного информационного графа установ­ лено только для активных компонент, то ненулевые эле­ менты всех /-X столбцов матрицы А, где Oj — оператор, соответствуют всем активным компонентам потока. Ненулевые элементы тех же столбцов матрицы 6 указы­ вают как активные, так и пассивные компоненты, ис­ пользуемые при формировании активных компонент. Остальные компоненты потока формально избыточны.

Hl


В процессе анализа существующей схемы потока могут быть выявлены дублирующие записи — компонен­ ты, входящие в несколько документов, и дублирующие,

связи,

когда исходная компонента связана в потоке

с оператором двумя или более путями.

Кроме того,

представляет интерес выявление не

только

прямого

дублирования, но и потенциально дуб-

 

А1

лирующих связей. Если оператор работает с докумен­ тами, которые раньше имели общие элементы потока информации, то относительно этого оператора и этих элементов потока имеются потенциально дублирующие связи. Выявление прямого дублирования и потенциально дублирующих связей важно для сокращения существую­ щего числа элементов потока информации и повышения

142

оперативности представления информации руководите­ лям разных уровней управления.

Понятия и определения, приведенные в настоящем параграфе, используются в процессе анализа сущест­ вующей схемы потока (§ 3-5).

Пример. Положим для определенности, что рассматриваемая схема является схемой движения данных оперативной отчетности в системе оперативного управления. Процедура анализа этой схемы

при

помощи рассматриваемой

модели состоит в следующем:

 

рис.

1. Строим матрицу смежности (рис. 2-6) информационного графа

2-4. Вычисляем А2, А 3,

6і,-, oj'(X= 1),

сг,(Л=1),

i, j —1, 2,

..., 10,

Л,=!1, 2, 3 ... Матрица Л4= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Свойства 4 и 5 классифицируют все компоненты^потока:

 

 

о і(Л = 1 ) =

0

при

/ =

 

1,

2,

3,

4;

следовательно,

S — {Хц ха,

х3, х4) — исходные данные.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ot (Л. = 1) =

0

при

і =

8,

9,

10;

следовательно,

F =

(х 8, х9,

х/„} — внешние

результаты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Очевидно,

/? = { х 5,

х „

 

X,} — промежуточные

результаты.

По­

рядок X i ^ R

и Xj S

F пока

неизвестен.

 

 

 

 

 

 

3. Обращаемся к свойству 1.

ст^(Л,=-1) >0 для /= 5,

6, 7, 8, 9,10.

 

о )(Х = 1)= 0

для /=

1, 2, 3, 4;

 

о’(Х=<2) = 0

для j= l, 2,

3, 4,

5, 6; о>(Х=2) >0

для / = 7,8,9,10.

 

0’(А,=3)=О

для

/ = 1,

 

2,

3,

4,

5,

6, 7, 10;

0*(А,=3)>О

для

/ = 8, 9.

 

 

для /'=

, 2,.. , 10.

 

 

 

 

 

 

 

 

о>(Х=4) = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Xjj Х2» Х3,

Х4 являются компонентами 0-го порядка

 

 

 

 

 

 

 

Xj;,

Х6

 

»

 

 

 

 

1-го

 

 

 

 

 

 

 

 

Х7,

Хю

 

 

 

 

 

»

2-го

 

 

 

 

 

 

 

 

Х8» Х9

 

я

 

 

 

3-го

.

 

 

4. Из матрицы Л видно, что:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хі непосредственно

входит

в два

результата

(а,

(Л =

О

 

 

х8;

в Xj входов нет

(«*(* = 1)

=

0;

X, G S );

 

 

 

 

 

х2 — непосредственно

входит

в

два

результата («»(* =

1)

 

 

х7;

в х2 входов нет

(■*(* =

1)

=

0;

Хг €= S);

 

 

 

 

 

х 3

непосредственно

входит

в два

результата

(°з ß — 1)

 

 

х9;

в х 3 входов нет

s ( k =

1) =

0;

x 3e S ) ;

 

 

 

 

 

х4

непосредственно

входит

в два

результата

(а4 (X =

О

 

 

х4; в х4 входов нет

(а4 ( ^ = 1)

=

0; xt G S );

 

 

 

 

 

х5 — непосредственно

входит

в

 

три результата

( ® 5

(* =

1)

 

X,;

х8;

х9; в х5

входят две компоненты [о5 (>,=

!) =

2]; xj,

х2;

143