Основные задачи и функции системного анализа

Структура системного анализа
Декомпозиция	Анализ	Синтез
Определение и декомпозиция общей цели, основной функции	Функционально-структурный анализ	Разработка модели системы
Выделение системы из среды	Морфологический анализ (анализ взаимосвязи компонентов)	Структурный синтез
Описание воздействующих факторов	Генетический анализ (анализ предыстории, тенденций, прогнозирование)	Параметрический синтез
Описание тенденций развития, неопределенностей	Анализ аналогов	Оценивание системы
Описание как «черного ящика»	Анализ эффективности
Функциональная, компонентная и структурная декомпозиция	Формирование требований к создаваемой системе

Системный анализ основывается на множестве принципов, т.е. положениях общего характера, обобщающих опыт работы человека со сложными системами. Одним из основных принципов системного анализа является принцип конечной цели, который заключается в абсолютном приоритете глобальной цели и имеет следующие правила:
1) для проведения системного анализа необходимо в первую очередь сформулировать основную цель исследования;
2) анализ следует вести на базе уяснения основной цели исследуемой системы, что позволит определить ее основные свойства, показатели качества и критерии оценки;
3) при синтезе систем любую попытку изменения или совершенствования существующей системы надо оценивать относительно того, помогает или мешает она достижению конечной цели;
4) цель функционирования искусственной системы задается, как правило, системой, в которой исследуемая система является составной частью.

Применение системного анализа в логистике позволяет:
· определить и упорядочить элементы, цели, параметры, задачи и ресурсы ЛС, определить структуру ЛС;
· выявить внутренние свойства ЛС, определяющие ее поведение;
· выделить и классифицировать связи между элементами ЛС;
· выявить нерешенные проблемы, узкие места, факторы неопределенности, влияющие на функционирование, возможные логистические мероприятия;
· формализовать слабоструктурированные проблемы, раскрыть их содержание и возможные последствия перед предпринимателями;
· выделить перечень и указать целесообразную последовательность выполнения задач функционирования ЛС и отдельных ее элементов;
· разработать модели, характеризующие решаемую проблему со всех основных сторон и позволяющие «проигрывать» возможные варианты действий и т.п.

№34. Искусственный интеллект (ИИ) как отрасль информатики. Связи ИИ с другими науками. Современные направления исследований в области ИИ. Нейрокибернетика. Нечеткая математика.

ИИ- этонаправление в инф-ке, ориентированное на разработку новых моделей и методов решении сложных задач. Слож. интел. заадачи - те задачи, для к-ых неизвестен алгоритм их решения. (пр, автоматический перевод с одного яз. на др., распознавание текста_Fine Reader).Т.к. чел. успешно решает интел. задачи, то большей части ИИ связан с модел-ием интел-ой деятельности чел-а. (мышл, память, восприятие и т.д.). Предпосылки: психология, физиология, философия, логика, лингвистика, кибернетика, теория алгоритмов, нечеткая математ. Современ. направл. исслед-ий в обл. ИИ: представление знаний; разработка По ИИ (Prolog, Lisp); комп-ая лингвистика; техническая робототехника; машинное обучение и самообучение; распознавание образов; комп-ые архитектуры; эволюционное модел-ие; антологии; разработка интел-ых агентов и мультиагентных систем; мягкие вычисления (нечетная логика, нейроинформатика, генетические алгоритмы); нейроинформатика. Нейрокибернетика: Осн. идея закл. в том, что единственный объект способный мыслить- это чел-ий мозг, п.э.интеллект-ое устройство должно воспроизводить его стр-ру и способы действия. В наст. вр. используется программное модел-ие. Общее название этого устройство этого напр. искусственная нейронная сеть. Гл. особенность этих устр-в – знания хранятся в неявной форме. Связь ИИ с нечеткой матем-ой. Понятие нечеткого множества: пусть U- универсальное множ-во. Нечетким множ-вом A на универс-ом множ-ве V наз.

формула:??? см тетрадь ОИИ

Комп. мож. принимать решения на базе нечетких множ-в в нечетких задач со словесной формулировкой.

№35. Представление знаний. Знания и данные. Базы знаний. Модели представления знаний. Механизмы запросов к базам знаний, построенных на различных моделях представления знаний.

Представление знаний.Данные - это отдельн. факты, явления, процессы предметной области. Знания – закономерности предметной области (закономерные вз/сваязи м/у фактами). Для решеняи задач исп-ся не любой набор знаний, а система знаний(СЗ)_ это матем-ая или информац-ая модель некоторой обл. прикладного неформализованного знания. База знаний - сист. знаний, описанная на к-либо языке представления знаний и хранящийся на машинных носителях. Знания: декларативные (описательные) и процедурные (описыв. наборы действий). Осн. модели представ. знаний: продукционный модель (основой прод. модели явл. хранение знаний в виде продукц. правил – это утверждение вида предлож. «Если <условия>, то <дейтвия >»); семантическая сеть (ориентированный граф, в к-ом вершины обозначают понятие предметной обл., а рёбра графа соотв-т отношениям м/у этими понятиями); фреймовая модель (в основе фр. мод. лежит понятие абстрактного образа. Абстр. образ – это такое описание объекта, к-ое сод-ит необходимый min св-в этого объекта); формальные логические модели (эти модели опираются на классическое исчисление предикатов 1 порядка).

Петр Примеры запросов к БЗ:?-родитель(Петр, Ирина).Ответ: yes.

Иван Ирина …?- родитель(Петр, Татьяна).Ответ: No.

Татьяна …

№36. Логическое программирование. Язык программирования Пролог. Факты, правила, цели. Работа Пролог-программы. Декларативный (дескриптивный) и процедурный смысл программ. Предикаты. Классификация объектов данных Пролога.

Осн. идея лог-ое програм-ие- это модел-ие лог. рассуждений чел. с помощ. продукцион. правил. В отл. от Pascal лог. прогр. треб. от программиста не составление алг., а точного описания задач. Яз прогр. Prolog (Programming in Logic). Исходная ситуация в Пролог в виде набора фактов, кажд. факт задает отношение м/у объектами предметной области и записыв. в виде п-арное отнош. в предикатной форме. Предикат - это предлож. зависящ. от переменных, кот. становится высказыв. при подстановке вместо перемен. конкрет. значений. Пример записи факта в предикатной форме: «параллельны (а,в)» - предикат «парал.-ы (х,у)». Сов-ть фактов и правил, характеризующих предм. обл.- это программа. Программа начин. работать т-ко тогда, когда задана цель поиска. Цель состоит в подтверждении или опровержении гипотезы. Цель мож. задаваться в диалоге с польз-ем (внеш. ц), либо указыв. в тексте программ (внутр. ц.). Стр-ра Пролог: программа и др (domains)_раздел; database_предикаты; predicates_описание; goal (внут. цель); clauses(факты и правила). Декларативный смысл прогр. определяет отношение в предметн. обл. и логику рассуждения. Процедурный см. прогр. определяет не т-ко рез-ты ее работы, но и то, как это рез-т достигается, т.е. опред. последовательность шагов. Классиф-ия объектов данных Пролога. ОД_простые(const[числа и атомы], переменные), структурные.

№37. Экспертные системы (ЭС), их основные задачи и общая характеристика. Структура ЭС. Разработчики ЭС. Режимы использования ЭС. Основные виды задач, решаемых экспертными системами.

Э кспертные системы (ЭС )- это программа, к-ая использ-ет знания или процедура вывода в конкретных предметных областях для решении сложн. интеллек. задач.

Стр-ра и режимы исполь-ия ЭС: Интел. интерфейс_ползователь – база знаний; решатель; подсистема объяснений. Интел. редактор БЗ_ эксперт + инженер по знаниям. Осн. роли разработчиков ЭС: эксперт выявляет знания, характер-ую предм. обл., обеспечивает полноту и конкретность этих знаний. Инженер по знаниям помогает эксперту выявить и структурировать знания, выбирает модель представл. знаний. ЭС мож. работать в 2-х режимах: режим приобретении знаний(осн. задачи: первичное накопление БЗ-ями, тестирование БЗ, коррекция при необходимости БЗ, поддержание БЗ в актуальном состоянии); режим консультирования(решает прикладные задаxи данной пред. области). Классиф. представ. разработки ЭС.Программные средства разработки ЭС: 1. символьные яз-и прог-ия_Lisp, Smalltalk; яз-и инженерии знаний_ Классиф. представ. разработки ЭС. Программные средства разработки ЭС: 1. символьные яз-и прог-ия_Lisp, Smalltalk; яз-и инженерии знаний_Prolog, Loops; 3. инструментальные сист. для автоматизации разработки ЭС_ART, AGE.4. оболочки ЭС_ «Эксперт», Emycian. Осн. виды задач, решаемых ЭС: интерпретация данных; прогнозирование; диагностика; мониторинг; проектирование; планирование; обучение; управление; поддержка принятия решений.

№38. Общее понятие об архитектуре ЭВМ. Принципы фон Неймана. Машинные команды. Виды архитектур компьютера с точки зрения потоков команд и данных. Классификация ЭВМ по производительности и функциональным возможностям.

Под архитектурой ЭВМ понимается совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих классов задач. Архитектура - это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов. Принципы построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре: структура памяти ЭВМ; способы доступа к памяти и внешним устройствам; возможность изменения конфигурации компьютера; система команд; форматы данных; организация интерфейса. Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил американский математик Джон фон Нейман. Он подключился к созданию первой в мире ламповой ЭВМ ENIAC в 1944 г. В процессе работы во время многочисленных дискуссий со своими коллегами фон Нейман высказал идею принципиально новой ЭВМ. В 1946 г. ученые изложили свои принципы построения вычислительных машин. Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, которая воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ. Основными блоками по Нейману являются устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) (обычно объединяемые в центральный процессор), память, внешняя память, устройства ввода и вывода. УУ и АЛУ в совр. комп-ах объединены в один блок – процессор, являющийся преобразователем инф-ции. Память (ЗУ) хранит информацию (данные) и программы. Запоминающее устройство у современных компьютеров «многоярусно» и включает оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), хранящее ту информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (исполняемая программа, часть необходимых для нее данных, некоторые управляющие программы), и внешние запоминающие устройства (ВЗУ) гораздо большей емкости, чем ОЗУ. но с существенно более медленным доступом (и значительно меньшей стоимостью в расчете на 1 байт хранимой информации). На ОЗУ и ВЗУ классификация устройств памяти не заканчивается - определенные функции выполняют и СОЗУ (сверхоперативное запоминающее устройство), и ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), и другие подвиды компьютерной памяти. В построенной по описанной схеме ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти. из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством - счетчиком команд в УУ. Его наличие также является одним из характерных признаков рассматриваемой архитектуры.

Классификация ЭВМ по производительности: сверхпроизводительные ЭВМ и системы (супер-ЭВМ); большие ЭВМ (универсальные ЭВМ общего назначения); средние ЭВМ; малые или мини-ЭВМ; микро-ЭВМ; персональные компьютеры; микропроцессоры. Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям. По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить на сверхбольшие, большие, малые, сверхмалые (микро ЭВМ). Функциональные возможности ЭВМ обусловливают важнейшие технико-эксплуатационные характеристики: быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени; разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ; номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств; номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации; типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов ЭВМ между собой (внутримашинного интерфейса);способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ (многопрограммность);типы и технико-эксплутационные характеристики операционных систем, используемых в машине; наличие и функциональные возможности программного обеспечения; способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ (программная совместимость с другими типами ЭВМ);система и структура машинных команд;возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;эксплуатационная надежность ЭВМ;коэффициент полезного использования ЭВМ во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики. Машинные команды. Алгоритм решения задачи, заданный в виде последовательности команд на языке вычислительной машины (в кодах машины), наз. машинной программой. Современные комп-ы автоматически выполняют несколько сотен различных команд. Например, стандартный набор современных IВМ-совместимых ПК содержит более 240 машинных команд. Все машинные команды можно разделить на группы по видам выполняемых операций: операции пересылки информации внутри компьютера; арифметические операции над информацией; логические операции над информацией; операции над строками (текстовой информацией); операции обращения к внешним устройствам компьютера; операции передачи управления; обслуживающие и вспомогательные операции.

№39. Основные принципы устройства персональной ЭВМ. Микропроцессор. Его основные компоненты. Уровни привилегий и режимы работы Intel-совместимых микропроцессоров. Система прерываний.

ПЭВМ вкл. 3 осн-ых устройства: систем. блок, клавиатуру и дисплей(монитор). Системный блок персонального компьютера является самой главной его составной частью, состоит из корпуса с блоком питания и системной платы. Системная (материнская) плата является основной частью компьютера, при помощи которой части компьютера объединяются в одно целое. Фактически это своеобразная база, на основе которой можно получить десятки вариантов различных ЭВМ, приспособленных для выполнения соответствующих работ. На системной плате располагаются основные электронные элементы компьютера: системная и локальная шины; микропроцессор; оперативная память; дополнительные микросхемы. Системная шина предназначена для передачи информации между процессором и остальными компонентами компьютера. В частности она обеспечивает три направления передачи информации: между микропроцессором и основной памятью; между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств; между основной памятью и портами ввода-вывода внешних
устройств. Микропроцессор — это «мозг» персонального компьютера. Это — небольшая в несколько сантиметров — электронная схема, которая выполняет все вычисления и обработку информации. Основные функции микропроцессора: выполнение вычислений, пересылка данных между внутренними регистрами, управление ходом вычислительного процесса. В компьютерах IBM PC и совместимых, как правило, используются микропроцессоры фирмы Intel. С т. зр. потребителя, процессоры характ-ся 2мя параметрами: разрядностью (определяет кол-во разрядов обрабатываемых процессором данных) и быстродействием (тактовая частота- величина, обратная кол-ву элементарных действий процессора за секунду, и кол-во тактов, затрачиваемых на вып-ие одной команды). Перечислим основные функции микропроцессора: выборка команд из ОЗУ; декодирование команд (т.е. определение назначения команды, способа ее исполнения и адресов операндов); выполнение операций, закодированных в командах; управление пересылкой информации между своими внутренними регистрами, оперативной памятью и внешними (периферийными) устройствами; обработка внутрипроцессорных и программных прерываний; обработка сигналов от внешних устройств и реализация соответствующих прерываний; управление различными устройствами, входящими в состав компьютера.Важную роль в работе современного МП играют прерывания. Они всегда нарушают естественный ход выполнения программы для осуществления неотложных действий, связанных, например, с реакцией на щелчок мыши или сбой в цепи электропитания.События, вызывающие прерывания, можно разделить на две группы: фатальные и нефатальные. На фатальные процессор может реагировать единственным способом: прекратить исполнение программы, проанализировать событие и принять соответствующие меры (чаще всего - сообщить причину прерывания пользователю и ждать его реакции). Однако часто можно с остановкой программы повременить: запомнить, что прерывание было, и продолжать исполнять программу. Например, сложение с переполнением разрядной сетки -фатальное событие, после которого остановка неизбежна; попытка вывода на принтер, не готовый к приему информации, может быть отложена (с сохранением этой информации). Основные виды прерываний - внутрипроцессорные прерывания и прерывания от внешних устройств. Первые связаны с возникновением непреодолимого препятствия при выполнении программы. Причин может быть много: из памяти выбрана команда с несуществующим кодом или адресом, в ходе исполнения команды возникло переполнение разрядной сетки ЭВМ или произошла попытка записи в оперативную память, отведенную другой задаче. В большинстве подобных случаев дальнейшее выполнение программы становится невозможным и управление передается системе, обеспечивающей прохождение задач (чаще всего это - операционная система), которая и принимает меры по обработке внешней нештатной ситуации.

№40. Различные классификации периферийных устройств персональной ЭВМ. Общие принципы управления периферийными устройствами. Устройства внешней памяти. Обзор коммуникационных периферийных устройств. Внешние (периферийные) устройства ЭВМ прошли огромный путь в своем развитии. Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) обеспечивают долговременное хранение программ и данных. Наиболее распространены следующие типы ВЗУ: накопители на магнитных дисках (НМД); их разновидности - накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД); накопители на магнитных лентах (НМЛ); накопители на оптических дисках (НОД). Физическими носителями информации, с которыми работают эти устройства, являются магнитные диски (МД), магнитные ленты (МЛ) и оптические диски (ОД). Накопители на магнитных дисках включают в себя ряд систем: электромеханический привод, обеспечивающий вращение диска; блок магнитных головок для чтения-записи; системы установки (позиционирования) магнитных головок в нужное для записи или чтения положение; электронный блок управления и кодирования сигналов. НГМД - устройство со сменными дисками (их часто называют «дискетами»). Несмотря на относительно невысокую информационную емкость дискеты, НГМД продолжают играть важную роль в качестве ВЗУ, поскольку поддерживают ряд функций, которые не обеспечивают другие накопители. Среди них отметим возможность транспортировки информации на любые расстояния; обеспечение конфиденциальности информации (дискету можно положить в карман сразу после окончания сеанса работы). Дискета - гибкий тонкий пластиковый диск с нанесенным (чаще всего на обе стороны) магнитным покрытием, заключенный в достаточно/тверды и - картонный или пластиковый - конверт для предохранения от механических повреждений. Информация на диск наносится вдоль концентрических окружностей - дорожек. Каждая дорожка разбита на несколько секторов (обычно 9 или 18) - минимально возможных адресуемых участков. Стандартная емкость сектора - 512 байт. На двухсторонней дискете две одинаковые дорожки по обе стороны диска образуют цилиндр. Процедура разметки нового диска - нанесение секторов и дорожек -называется форматированием. Иногда приходится прибегать к переформатированию диска, на котором уже есть информация; последняя в таком случае практически обречена на уничтожение. Жесткий диск сделан из сплава на основе алюминия и также покрыт магнитным слоем. Он помещен в неразборный корпус, встроенный в системный блок компьютера. По всем профессиональным характеристикам жесткие диски (и соответствующие накопители) значительно превосходят гибкие: емкость от 20 Мбайт до 10 Гбайт (реально диски с емкостью меньшей, чем 1 Гбайт, давно не выпускаются), время доступа к конкретной записи в диапазоне от 1 до 100 миллисекунд (мс), скорость чтения/записи порядка 1 Мбайта/с. Скорость вращения дисков велика, обычно 3600 об/мин, что и обеспечивает относительно короткое время доступа. Однако, жесткий диск не предназначен для транспортировки информации, и это не позволило накопителям на жестких дисках вытеснить НГМД. Сущ. Неск. Видов накопителей на оптических дисках: CR-ROM(чтение), CD-R(запись_1), CD-RW(запись…).

Дата добавления: 2015-12-01