Сетевые протоколы и уровни.

Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем (ВОС) состоит из семи уровней.

Три нижних уровня предоставляют сетевые услуги. Протоколы, реализующие эти уровни должны быть предусмотрены в каждом узле сети.

Четыре верхних уровня предоставляют услуги самим оконечным пользователям и таким образом связаны с ними, а не с сетью.

Уровень канала передачи данных и находящийся под ним физический уровень обеспечивают канал безошибочной передачи между двумя узлами в сети. Функция сетевого уровня состоит в том, чтобы установить канал для передачи данных по сети от узла передачи до узла назначения. Этот уровень предусматривает также управление потоком или перегрузками в целях предотвращения переполнения сетевых ресурсов. Транспортный уровень обеспечивает надежный, последовательный обмен данными между двумя оконечными пользователями. Существование сеанса между двумя пользователями означает необходимость установления и прекращения его, что делается на уровне сеанса. Уровень представления управляет и преобразует синтаксис блоков данных, которыми обмениваются оконечные пользователи. Протоколы прикладного уровня придают соответствующий смысл обмениваемой информации.

Блоки или кадры данных, передаваемые по каналу связи через сеть, состоят из пакетов и управляющей информации в виде заголовков и окончаний. В архитектуре ВОС имеется возможность добавления управляющей информации на каждом уровне архитектуры. На каждом уровне блок данных принимается от вышестоящего уровня, к данным добавляется управляющая информация, и блок передается нижестоящему уровню. Данный уровень не просматривает блок данных, который он получает от вышестоящего уровня. Следовательно, уровни самостоятельны и изолированы друг от друга.

Физический и канальный уровни

С точки зрения эталонной модели открытых систем, процедуры передачи данных действуют на физическом и канальном уровнях. В соответствии со спецификой передаваемых сообщений организуется канал связи, представляющий собой комплекс технических средств, обеспечивающих передачу сигналов от источника к потребителю.

К основным параметрам, характеризующим канал связи, относятся ширина полосы пропускания, допустимый динамический диапазон изменений амплитуды сигнала, а также уровень помех.

Методы и средства проектирования ИС. Краткая характеристика применяемых технологий проектирования. Требования, предъявляемые к технологии проектирования ИС. Выбор технологии проектирования ИС.

Методология проектирования предпо­лагает наличие некоторой концепции, принципов проектирования, реализуемых набором методов проектирования, которые, в свою очередь, должны поддерживаться некоторыми средствами проек­тирования. Методы проектирования ИС можно классифицировать по степени использования средств автоматизации, типовых проект­ных решений, адаптивности к предполагаемым изменениям.

Так, по степени автоматизации методы проектирования раз­деляются на методы:

• ручного проектирования, при котором проектирование ком­понентов ИС осуществляется без использования специаль­ных инструментальных программных средств, а программи­рование - на алгоритмических языках;

• компьютерного проектирования, которое производит генера­цию или конфигурацию (настройку) проектных решений на основе использования специальных инструментальных про­граммных средств.

По степени использования типовых проектных решений разли­чают следующие методы проектирования:

• оригинального (индивидуального) проектирования, когда проектные решения разрабатываются «с нуля» в соответствии с требованиями к ИС;

• типового проектирования, предполагающего конфигурацию ИС из готовых типовых проектных решений (программных модулей).

Средства проектирования должны быть:

• в своем классе инвариантными к объекту проектирования;

• охватывать в совокупности все этапы жизненного цикла ИС;

• технически, программно и информационно совместимыми;

• простыми в освоении и применении;

• экономически целесообразными.

Средства проектирования ИС можно разделить на два клас­са: без использования ЭВМ и с использованием ЭВМ.

Средства проектирования без использования ЭВМ применя­ются на всех стадиях и этапах проектирования ИС. Как прави­ло, это средства организационно-методического обеспечения операций проектирования и в первую очередь различные стан­дарты, регламентирующие процесс проектирования систем. Сюда же относятся единая система классификации и кодирования ин­формации, унифицированная система документации, модели опи­сания и анализа потоков информации и т.п.

Средства проектирования с использованием ЭВМ могут при­меняться как на отдельных, так и на всех стадиях и этапах про­цесса проектирования ИС и соответственно поддерживают раз­работку элементов проекта системы, разделов проекта системы, проекта системы в целом. Все множество средств проектирова­ния с использованием ЭВМ делят на четыре подкласса.

К первому подклассу относятся операционные сред­ства, которые поддерживают проектирование операций обработ­ки информации. К данному подклассу средств относятся алго­ритмические языки, библиотеки стандартных подпрограмм и классов объектов, макрогенераторы, генераторы программ ти­повых операций обработки данных и т.п., а также средства рас­ширения функций операционных систем (утилиты). В данный класс включаются также такие простейшие инструментальные средства проектирования, как средства для тестирования и от­ладки программ, поддержки процесса документирования проек­та и т.п. Особенность последних программ заключается в том, что с их помощью повышается производительность труда проектировщиков, но не разрабатывается законченное проектное ре­шение. Таким образом, средства данного подкласса поддерживают I отдельные операции проектирования ИС и могут применяться it независимо друг от друга.

; Ко второму подклассу относят средства, поддерживающие проектирование отдельных компонентов проекта ИС. К данному подклассу относятся средства общесистемного назначения:

• системы управления базами данными (СУБД);

• методоориентированные пакеты прикладных программ (ре­шение задач дискретного программирования, математичес­кой статистики и т.п.);

• табличные процессоры;

• статистические ППП;

• оболочки экспертных систем;

• графические редакторы;

• текстовые редакторы;

• интегрированные ППП (интерактивная среда с встроенными диалоговыми возможностями, позволяющая интегрировать вышеперечисленные программные средства). Для перечисленных средств проектирования характерно их использование для разработки технологических подсистем ИС: ввода информации, организации хранения и доступа к данным, вычислений, анализа и отображения данных, приня­тия решений.

К третьему подклассу относятся средства, поддержи­вающие проектирование разделов проекта ИС. В этом подклассе выделяют функциональные средства проектирования.

Функциональные средства направлены на разработку автома­тизированных систем, реализующих функции, комплексы задач и задачи управления. Разнообразие предметных областей порож­дает многообразие средств данного подкласса, ориентированных на тип организационной системы (промышленная, непромыш­ленная сферы), уровень управления (например, предприятие, цех,. отдел, участок, рабочее место), функцию управления (планиро­вание, учет и т.п.).

К функциональным средствам проектирования систем обра­ботки информации относятся типовые проектные решения, фун­кциональные пакеты прикладных программ, типовые проекты.

К четвертому подклассу средств проектирования ИС относятся средства, поддерживающие разработку проекта на стадиях и этапах процесса проектирования. К данному классу относится подкласс средств автоматизации проектирования ИС (CASE-средства).

Современные CASE-средства, в свою очередь, классифициру­ются в основном по двум признакам:

1) по охватываемым этапам процесса разработки ИС;

2) по степени интегрированности: отдельные локальные сред­ства (tools), набор не интегрированных средств, охватывающих большинство этапов разработки ИС (toolkit) и полностью ин­тегрированные средства, связанные общей базой проектных дан­ных - репозиторием (workbench).

Под проектированием ИС понимается процесс преобразования входной информации об объекте проектирования, о мето­дах проектирования и об опыте проектирования объектов аналогичного назначения в соответствии с ГОСТом в проект ИС. С этой точки зрения проектирование ИС сводится к последовательной формализации проектных решений на различных стадиях жизненного цикла ИС: планирования и анализа требований, технического и рабочего проектирования, внедрения и эксплуатации ИС.

Осуществление проектирования ИС предполагает использование проектировщиками определенной технологии проектирования, соответствующей масштабу и особенностям разрабатываемого проекта.

Технология проектирования ИС ‑ это совокупность методологии и средств проектирования ИС, а также методов и средств организации проектирования (управление процессом создания и модернизации проекта ИС).

Требования, предъявляемые к технологии проектирования ИС.

Осуществление проектирования ИС предполагает использование проектировщиками определенной технологии проектирования, соответствующей масштабу и особенностям разрабатываемого проекта. Технология проектирования ИС - это совокупность методологии и средств проектирования ИС, а также методов и средств организации проектирования:

К основным требованиям, предъявляемым к выбираемой технологии проектирования, относятся следующие:

• созданный с помощью этой технологии проект должен отвечать требованиям заказчика;

• выбранная технология должна максимально отражать все этапы цикла жизни проекта;

• выбираемая технология должна обеспечивать минимальные трудовые и стоимостные затраты на проектирование и сопровождение проекта;

• технология должна быть основой связи между проектированием и сопровождением проекта;

• технология должна способствовать росту производительности труда проектировщика;

• технология должна обеспечивать надежность процесса проектирования и эксплуатации проекта;

• технология должна способствовать простому ведению проектной документации.

Выбор технологии проектирования ИС.

В основе технологии проектирования лежит технологический процесс, который определяет действия, их последовательность, состав исполнителей, средства и ресурсы, требуемые для выпол­нения этих действий.

Так, технологический процесс проектирования ЭИС в целом делится на совокупность последовательно-параллельных, связан­ных и соподчиненных цепочек действий, каждое из которых мо­жет иметь свой предмет. Действия, которые выполняются при про­ектировании ЭИС, могут быть определены как неделимые техно­логические операции или как подпроцессы технологических операций. Все действия могут быть собственно проектировочны­ми, которые формируют или модифицируют результаты проекти­рования, и оценочными действиями, которые вырабатывают по установленным критериям оценки результатов проектирования.

Таким образом, технология проектирования задается регла­ментированной последовательностью технологических операций, выполняемых в процессе создания проекта на основе того или иного метода, в результате чего стало бы ясно, не только ЧТО должно быть сделано для создания проекта, но и КАК, КОМУ и в КАКОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ это должно быть сделано.

Предметом любой выбираемой технологии проектирования должно служить отражение взаимосвязанных процессов проек­тирования на всех стадиях жизненного цикла ЭИС

Класс технологии пр.	Степень автоматизации	Степень типизации	Степень адаптивности
Каноническое пр.	Ручное пр.	Оригинальное пр.	Реконструкция
Индустриальное автоматизирован­ное пр.е	Компьютерное пр.	Оригинальное пр.	Реструктуризация модели (генерация ИС)
Индустриальное типовое пр.	Компьютерное пр.	Типовое сборочное пр.	Параметризация и реструктуризация модели (конфигурация ИС)

Основные понятия линейного программирования. Общая задача линейного программирования. Условия, допускающие применение методов линейного программирования в экономике.

Линейное программирование – область математики, разрабатывающая теорию и численные методы решения экстремальных задач линейной функции многих переменных при наличии линейных ограничений.

Экстремальные задачи – это задачи на отыскание крайних значений функции.

Своё название задачи получили от латинского extremum что, означает «крайнее». Крайних значения два: наибольшее – max и наименьшее – min.

Эти оба понятия (max и min) объединяют единым термином extremum. Почти тот же смысл вкладывается в название “задачи оптимизации”, в последнем более отчетливо прослеживается связь с практическими применениями математики.

Слово ”оптимальный” происходит от латинского optimums, что значит – наилучший, самый совершенный.

Первые исследования по линейному программированию были проведены в 30-е годы в ленинградском университете Леонидом Витальевичем Канторовичем. Термин линейное программирование появился в 1951 г. в работах американских учёных (Дж.Б. Данцига, Н.Т. Купманс). Слово «программирование» объясняется тем, что набор переменных, подлежащих нахождению, обычно определяет программу плана работы некоторого экономического объекта, экономической производственной системы.

Дадим определение: Совокупность математически сформулированных условий, налагаемых на неизвестные, называется системой ограничений данной задачи.

Совокупность численных значений неизвестных называется планом задачи.

Любой план, удовлетворяющий системе ограничений, называют допустимым.

Допустимый план, максимизирующий или минимизирующий целевую функцию называется оптимальным планом.

Таким образом, решение задачи заключается в отыскании оптимального плана среди множества допустимых.

Задача линейного программирования может быть задана в одной из трёх форм – канонической, стандартной, общей. Каноническая форма задачи характеризуется следующими тремя признаками:

- однородная система ограничений в виде системы уравнений;

- условия неотрицательности, распространяются на все переменные задачи;

- максимизация целевой функции.

Запишем каноническую модель задачи линейного программирования.

(6)

При условиях:

1. (i=1,2…m) (7)

2.х_j0 (j=1,2…n) (8)

Стандартная форма задачи характеризуется следующими признаками:

- однородная система ограничений в виде системы неравенств типа ;

- условия неотрицательности распространяются на все переменные задачи;

- целевая функция max C или min С.

Запишем стандартную модель задачи линейного программирования.

max или min (9)

При условиях:

1. (i=1,2…m); (10)

2. х_j 0 (j=1,2…n). (11)

Общая форма задачи линейного программирования характеризуется следующими признаками:

- система ограничений неоднородна, может быть задана в виде уравнений и неравенств типа «» и «»;

- условия неотрицательности наложены на все или часть переменных;

- целевая функция: max C или min C.

Запишем общую задачу линейного программирования.

max или min (12)

При условиях:

1. (i=1,2…m) (13)

2. х_j 0 (j =1…3, S  n) (14)

Обратите внимание, что все три формы записи сохраняют составные части модели задачи:

- целевая функция;

- система ограничений;

- условия неотрицательности переменных.

Напомним ещё раз: всякое решение задачи, удовлетворяющее системе ограничений, и условию неотрицательности называется допустимым решением, а удовлетворяющее всем трём группам требований – оптимальным решением.

Каноническая, стандартная и общая формы задач линейного программирования эквивалентны и допускают математическое преобразование одной формы в другую.

Так, для содержания любой задачи очень важно решается она на максимум или на минимум. Формально же минимизируемая целевая функция легко сводится к максимизируемой умножением на (-1). Поэтому эквивалентность записи целевой функции, я думаю, сомнений ни у кого не вызывает.

Система ограничений общей задачи линейного программирования включает m линейно независимых уравнений.

При m=n система ограничений имеет единственное решение, которое должно считаться оптимальным решением (если соблюдается условие неотрицательности переменных).

Очевидно, что практический интерес представляют лишь задачи, в которых mn, то есть неизвестных больше чем уравнений.

Именно в этом случае система может иметь бесконечное множество решений, и возникает необходимость в специальных методах отыскания среди них решения наилучшего с точки зрения принятого критерия эффективности. Разумеется, что возможны случаи, когда система ограничений несовместна, то есть не имеет решений вообще.

В экономических задачах чаще всего система ограничений первоначально имеет форму неравенств.

В задачах линейного программирования дополнительные переменные имеют вполне определённый экономический смысл. Так, если в ограничениях отражается расход и наличие ресурсов, то дополнительные переменные в оптимальном плане будут характеризовать объём неиспользованных ресурсов.

В математическом отношении условие неотрицательности переменных играет существенную роль, так как ограничивает область допустимых решений задачи лишь теми решениями, которые не содержат отрицательных значений переменных величин.

Переменные, не охваченные условиями неотрицательности, иногда называют «произвольными».

Условия, допускающие применение метода линейного программирования

Из математических особенностей общей модели линейного программирования вытекает ряд требований, условий при которых может быть сформулирована и решена оптимизационная задача.

1. В задаче должна быть чётко сформулирована цель. Постановка задачи преследует такую экономическую цель, которая может быть выражена линейной функцией, получающей в процессе решения max или min значения.

2.Все условия задачи должны поддаваться математической формулировке, то есть, выражены в форме системы линейных уравнений и неравенств.

3.Система линейных уравнений модели должна иметь множество допустимых решений. Или другими словами, условия экономической задачи должны допускать свободу выбора вариантов.

В математическом плане возможны четыре результата решения задачи линейного программирования:

1. Условия задачи несовместны и задача вообще не имеет неотрицательных решений.

2. Допустимые решения имеются, но extremum функция не достигает. (Стремится к бесконечности).

3. Optimum целевой функции достигается при единственном сочетании значений переменных.

4. Optimum целевой функции достигается при многих вариантах программы (случай множества оптимальных планов).

При правильной постановке экономической задачи первый и второй результаты исключаются. Следует иметь в виду, что наложение слишком жестких ограничений может привести к противоречивости всей системы.

БИЛЕТ №6

Дата добавления: 2015-12-08