Файл: Крулькевич, М. И. Основы систем производственно-экономической информации учеб. пособие.pdf

значной части сообщения к объему всего сообщения состав­ ляет не менее 0,5. Сокращение признанной части достигает­ ся путем автоматизации и рациональным сокращением ее. Например, если информация поступает от датчиков, контро­ лирующих технологические процессы, которые опрашиваются централизованно, то признанная часть может вообще не пе­ редаваться, а образовываться непосредственно в ЭВМ. В данном случае по заданному порядку опроса точки контро­ ля и признакам, предварительно записанным в память ма­ шины, автоматически приформировываются количественные части сообщений.

При вводе информации с телетайпов или пультов руч­ ного ввода признанная часть сообщения вводится с заранее приготовленных носителей, таких как перфокарты, перфо­ лента или жетоны.

Признанная часть может быть сокращена также путем выбора рациональных кодов.

Признанные слова кодируют с использованием специаль­ ных классификаторов, в которых классифицирующие призна­ ки являются обобщенными понятиями, соответствующими показателям, применяемым в расчетах нормативов, учета, планирования. Например, классификатор материалов состав­ ляется по группам, обеспечивающим разработку сводных за­ явок на материалы, выписку лимитных карт, а также бух­ галтерский и финансовый учет.

В главных межотраслевых и межведомственных клас­ сификаторах страны для группировок признаков использует­ ся десятичная система обозначений. В зарубежной практике ь классификаторах используются также буквенные обозна­ чения. Наиболее общие признаки классификатора составля­ ют его старшие разряды; объединяются признаки в классы,' подклассы, группы, подгруппы, виды и отдельные типораз­ меры.

Использование избыточности в коде, обусловленной при­ нятым классификатором, позволяет упрощать вычислитель­ ные алгоритмы. Но в то же время избыточность в кодах уве­ личивает загрузку технических средств АСУ и обслуживаю­ щего персонала.

При автоматической обработке информации выбор кода наиболее часто связан с достижением максимального быст­

46

родействия математических блоков при заданной помехо­ устойчивости.

Первый тип кода, использующий наивыгоднейшие ста­ тистические свойства сообщения, называется статистичес­ ким; второй тип образует группу помехоустойчивых кодов. Кроме указанных типов используется так называемый код сжатия информации, осуществляемый без учета статистичес­ ких свойств источника и связанный с преобразованием це­ лых массивов информации на начальном и конечном этапах обращения с ней.

Таким образом, • выбранный для определенной системы управления код должен быть пригоден и наиболее рациона­ лен одновременно для передачи данных по соответствующим каналам, для переработки с помощью ЭВМ,- для обнаруже­ ния и исправления возникающих в информационных процес­ сах ошибок.

Минимальное число потребных, например, двоичных элементов зависит от числа вариантов изображаемых зна­

ков и является ближайшим большим к п = logVlog2 + 1 целым

числом.

Согласно приведенной зависимости для изображения де­ сяти цифр от 0 до 9 требуется минимум четыре, а для изоб­ ражения буквенного алфавита — минимум пять элементов.

Код называется полным, если к нему нельзя добавить без нарушения различимости ни одной кодовой комбинации.

Полный равномерный код, в котором принятые кодовые комбинации (слова и числа), имеют одинаковое число симво­ лов, содержит число комбинаций, равное

V = т п ,

где ш — основание системы счисления или число различных кодовых символов;

п — число разрядов в кодовой комбинации.

Для сохранения верности передаваемых сведений в си­ стемах управления применяют различные виды как аппарат­ ного, так и программного контроля. Первый из них основан на применении специально разработанных для этого схем и устройств, а второй использует защитные и самоисправляющие коды.

47

Одним из эффективных методов защиты информации от искажении является метод проверки сообщения с помощью параллельной экстраполяции его на основе уже принятых для вычислений прошлых значений соответствующего пара­ метра.

Всистемах автоматической обработки разных видов массовой информации чаще всего используется последова­ тельность цифр, образуемых внутри их бесконечного ряда слов.

Впервичных документах, проходящих предварительную

обработку для превращения содержащихся в них сведений в принятый код, защита информации от возникновения оши­ бок в процессах хранения, передачи и переработки осуще­ ствляется непосредственно при кодировании.

В процессах передачи и переработки информации могут возникать ошибки; вероятность появления и число таких ошибок определяется выражением

ш!

П(ш—!)! -Р1 ( 1 - Р ) "

где m — число двоичных разрядов в слове;-

Р — вероятность появления ошибки в единичном раз­ ряде.

Значительный вклад в разработку основ контроля и кор­ рекции информации внес американский ученый Хэмминг. Им введено понятие «расстояние между кодовыми комбинация­ ми», которое определяется различным числом двоичных зна­ ков в сравниваемых кодовых комбинациях.

В оптимальном коде, избыточность которого равна нулю, «расстояние» равно единице, н числа следуют одно за дру­ гим. Искажения разрядов в таких словах вообще не обнару­ живается. Чем больше «расстояние», тем успешнее может осуществляться контроль за возникновением ошибок. Уве­ личение «расстояния», таким образом, связано с увеличени­ ем избыточности информации. Увеличение избыточности при этом используется не только для обнаружения ошибок, но и для их автоматического исправления.

48

Как следует из работ-Хэмминга, любая комбинация из числа i ошибок может быть исправлена при минимальном «расстоянии»

В настоящее время детально разработаны методы конт­ роля и исправления ошибок, обусловленных неисправностью технических средств АСУ. Наибольшее распространение по­ лучили контроль слов и символов по модулю, контроль сим­ волов, кодированных постоянным числом нулей и единиц, а также один из простейших видов контроля сумм сообщений.

Организация контрольной суммы сообщения по словам

Кс Ss = S + N + А + В + С.

Недостатком такого способа является то, что он приго­ ден только для контроля передачи и хранения сообщений и непригоден для контроля операций над словами сообщений.

В контроле по модулю в качестве контрольного кода ис­ пользуется остаток от деления числа А на некоторое число g, называемое модулем.

Остаток, по которому производится оценка, равен

Если в роли числа А выступает слово, то контроль на­ зывается числовым; если же в качестве числа А принята сум­ ма цифр слова по тому же модулю, то контроль называется цифровым. В двоичной системе,счисления используется конт­ роль по четности или нечетности единиц в слове.

Хотя такой контроль организуется с малыми затратами, однако, с одной _стороны, он сложен, а с другой — имеет весьма низкую эффективность. Более эффективным при пе­ редаче информации является числовой контроль по модулю. Его эффективность определяется тем, что обнаруживается большой процент возможных ошибок по сравнению с цифро­ вым контролем.

В зависимости от вида информационных систем для ис­ правления ошибок могут использоваться два способа. В си­ стемах передачи информации целесообразен-способ использо­ вания контрольного кода для определения искаженного зна­ ка и замены его правильным. В системах хранения инфор­ мации удобен способ использования контрольного кода лишь для обнаружения ошибки, исправление которой осуществля­ ется повторной передачей сообщения.

Важность, сложность и многогранность проблемы разра­ ботки структуры и кодов информации требует совместного участия в ее решении специалистов самого различного про­ филя: исследователей операций, электронщиков, математи­ ков и широкого круга ИТР, деятельность которых связана с автоматизацией управления производством.

§ 3. Формирование носителей первичной информации

При автоматизированном управлении носителем первич­ ной производственной информации может быть либо элек­ трический сигнал, поступающий непосредственно от техноло­ гических объектов, либо документ, представляющий собой заполненный типографский бланк, перфокарту, перфоленту, фотопленку и т. д.

Получение производственной информации в виде элек­ трических сигналов в настоящее время возможно только от непрерывных технологических процессов.

В дискретном производстве первичная производственная ■информация в основном пока получается неавтоматизиро­ ванным путем.

Носители первичной информации бывают двух разно­ видностей — единые для ЭВМ л управленческого персонала к раздельно формируемые для ЭВМ и управленческого пер­ сонала. Для управленческого персонала во всех случаях но­ сителем информации является типографский бланк. К сожа­ лению еще не нашли широкого применения устройства, ко­ торые считывали бы информацию с такого бланка и-вво­ дили в ЭВМ. Поэтому если и используется единый носитель в виде бланка, то он должен удовлетворять некоторым до­ полнительным требованиям. Например, сообщение в доку­ менте должно считываться стилизованным шрифтом СМС-7.

50

Очень часто в качестве единого носителя информации используются так называемые дуаль-карты, представляющие собой особый вид перфокарт, на которых информация печа­ тается для управленческого персонала и одновременно пер­ форируется для ввода в ЭВМ.

Примером наличия одновременно двух носителей ин­ формации является телетайп. Один из носителей — широкорулонная или узкая лента — служит для управленческого персонала, а другой — перфорационная лента — использу­ ется для ввода в ЭВМ.

В общем случае для ввода данных в ЭВМ или вывода их из ЭВМ служат носители, информация на которые нано­ сится в результате каких-либо физических, химических или магнитных изменений носителя. В качестве носителей инфор­ мации в устройствах ввода-вывода машин широко исполь­ зуют бумагу, которую при записи информации либо перфо­ рируют, либо окрашивают во время печати. В АСУ исполь­ зуют пяти-, шести-, семиили восьмипозиционную перфолен­ ту. Наибольшее распространение получила пятипозиционная перфолента в связи с тем, что она' может применяться для

Для устранения ручной работы при подготовке проме­ жуточных данных, которые предполагается в дальнейшем обрабатывать на ЭВМ, современные бухгалтерские, сумми­ рующие и механические вычислительные машины оборуду­ ются устройствами для вывода данных на перфоленту. Для кодирования информации на перфоленте принято два вида кодов: •

а) коды ГОСТ 10859—64, б) международный телеграфный код № 2.

Последний служит для кодирования информации на пя­ типозиционной перфоленте. В некоторых ЭВМ этот код ис­ пользуется для ввода-вывода информации, но главным обра­ зом он применяется для передачи информации по линиям связи.

Перфокарты существуют 80-колонковые и 45-колонко- вые. В устройствах ввода-вывода ЭВМ в основномисполь­ зуются 80-колонковые.

51

Из носителей, в которых для записи информации ис­ пользуются химические процессы, наиболее распространен­ ными являются фотопленки и фотобумаги.

Наконец, для регистрации информации используют бу­ магу, которая пропитывается веществами, разлагающимися. при нагреве.

При управлении технологическим процессом в качестве исходной информации используют сведения, о значениях и изменении во времени некоторых величин, характеризующих состояние объекта. Эта информация может поступать в ви­ де регулярных, периодически изменяющихся во времени ве­ личин, или в виде случайных сигналов.

В задачу устройства для фиксации такой информации входят не только запись на носитель, но и первичная подго­ товка, которая связана с предварительной обработкой по­ ступающих сведений и разгрузкой ЭВМ от частных решений при выработке и формировании сигналов для управления объектом.

Одновременно с этим исходная информация подверга­ ется квантованию непрерывных величин в дискретные, коди­ рованию и декодированию, масштабированию.

Как правило, четкой границы между предварительной обработкой и основной переработкой информации нет.

Перед вводом в вычислительный блок ЭВМ вся инфор­ мация должна быть преобразована в цифровую форму и приведена к единой форме электрических сигналов.

Опрос источников информации осуществляется с по­ мощью опрашивающего устройства ЭВМ в течение опреде­ ленного интервала времени е.

При цикличном методе опроса число точек контроля равно

где т0 —■длительность момента переключения.

Выбор т0 не является произвольным, так как число то­ чек контроля N определяется алгоритмом управления и сте­ пенью надежности системы управления, а интервал времени контроля - зависит от динамики технологического процес­ са и от наличия избыточной информации.

52

Основным источником избыточной информации является неопределенность процесса съема информации, избыточность сообщений с точки зрения их ценности для управления, неравновероятность возможных результатов и корреляция из­ меряемых параметров.

Пусть Н(х) — энтропия измеряемой переменной, а Н(у) — энтропия устройства съема информации, тогда ве­ личина совместной неопределенности Н(х) и Н(у) будет оп­ ределяться выражением

Н(х, у) = — £ £P(xi , у,- )'logP(x, , у, ). . i j

Полученное в процессе съема приращение информации будет равно

Д1 = Н(у) — н ( ~ -)•

Величина информации, содержащаяся в H ^ - j, не дает

дополнительных сведений о значениях х, а отражает лишь свойства самой системы измерения

Н(У) - h ( - L ) = Н(х) - Н(у) - Н(х, у).

Предположив коэффициент корреляции между х и у равным единице, то есть, что неопределенность при измере­ нии равна нулю, получим:

Н(х, у) = Н(х) = Н(у),

Н= Ah- H(y) .

§ 4. Информация управляющих воздействий

Существенным отличием устройств выдачи управляю­ щих воздействий от устройств сбора информации является то, что здесь имеется один источник информации в виде уст­

53