Обработка информации

В современных развитых информационных системах машинная обработка информации предполагает последовательно-параллельное во времени решение вычислительных задач. Это возможно при нали чии определенной организации вычислительного процесса. Вычисли тельная задача, формируемая источником вычислительных задач (ИВЗ), по мере необходимости решения обращается с запросами в вычислительную систему. Организация вычислительного процесса предполагает определение последовательности решения задач и реа лизацию вычислений. Последовательность решения задается, исходя

из их информационной взаимосвязи, когда результаты решения од ной задачи используются как исходные данные для решения другой. Процесс решения определяется принятым вычислительным алгорит-мотйГВьтчТГслительные алгоритмы должны объединяться в соответст вии с требуемой технологической последовательностью решения задач в вычислительный граф системы обработки информации. По этому в вычислительной системе можно выделить систему диспетчи-рования (СД), которая определяет организацию вычислительного процесса, и ЭВМ (возможно и не одну), обеспечивающую обработку информации.

Каждая вычислительная задача, поступающая в вычислительную систему, может быть рассмотрена как некоторая заявка на обслужива ние. Последовательность вычислительных задач во времени создает поток заявок. В соответствии с требованиями на организацию вычис лительного процесса возможно перераспределение поступающих задач на основе принятой схемы диспетчирования. Поэтому в структуре вы числительной системы должны быть предусмотрены соответствующие накопители и устройства диспетчирования, которые обеспечивают реа лизацию оптимальной организации вычислительного процесса.

На рис. 5.3 представлена обобщенная структурная схема вычисли тельной системы. ИВЗ формирует входной поток заявок на их решение.

Рис. 5,3. Обобщеннаяструктура вычислительной системы: ИВЗ — информационно-вычислительная заявка; Д —диспетчер; О — очередь заявок на обслуживание

С помощью диспетчера Д1 реализуется обоснование поступившей заявки и постановка ее в очередь О!...ON, которые реализуются на ячейках оперативной памяти. Заявки отображаются кодами и ожида ют начала обслуживания в зависимости от информационной взаимо связи между задачами. Диспетчер Д2 выбирает из очередей заявку на

обслуживание, т.е. передает вычислительную задачу для обработки ЭВМ. Обслуживание обычно осуществляется в соответствии с приня тым планом организации вычислительного процесса. Процесс выбора заявки из множества называется диспетчированием. Обычно выбира ется заявка, имеющая преимущественное право на обслуживание. При этом инициируется соответствующая программа, реализующая вычислительный алгоритм решения задачи. При отсутствии заявок в очередях диспетчер Д2 переключает процессоры ЭВМ в состояние ожидания. В общем случае в вычислительной системе реализуется параллельное обслуживание за счет наличия нескольких ЭВМ (ЭВМ1...ЭВМ8). Можно считать, что процесс обслуживания осуще ствляется в два этапа. Сначала заявки ставятся в очередь с помощью диспетчера Д1, а на следующем этапе они обслуживаются путем вы бора заявок из очереди диспетчером Д2. Диспетчеры Д1 и Д2 реали зуются программным путем и представляют собой управляющие про граммы. Информационные процессы в автоматизированных системах организационного управления реализуются с помощью ЭВМ и дру гих технических средств. По мере развития вычислительной техники совершенствуются и формы ее использования. Существуют разнооб разные способы доступа и общения с ЭВМ. Индивидуальный и кол лективный доступ к вычислительным ресурсам зависит от степени их концентрации и организационных форм функционирования. Центра лизованные формы применения вычислительных средств, которые существовали до массового использования ПЭВМ, предполагали их сосредоточение в одном месте и организацию информационно-вычислительных центров (ИВЦ) индивидуального и коллективного пользования (ИВЦКП).

Деятельность ИВЦ и ИВЦКП характеризовалась обработкой больших объемов информации, использованием нескольких средних и больших ЭВМ, квалификационным персоналом для обслуживания техники и разработки программного обеспечения. Централизованное применение вычислительных и других технических средств позволя ло организовать их надежную работу, планомерную загрузку и ква лификационное обслуживание. Централизованная обработка ин формации наряду с рядом положительных сторон (высокая степень загрузки и высокопроизводительное использование оборудования, квалифицированный кадровый состав операторов, программистов, инженеров, проектировщиков вычислительных систем и т.п.) имела

ряд отрицательных черт, порожденных прежде всего отрывом конеч ного пользователя (экономиста, плановика, нормировщика и т.п.) от технологического процесса обработки информации.

Децентрализованные формы использования вычислительных ре сурсов начали формироваться со второй половины 80-х годов, когда сфера экономики получила возможность перейти к массовому ис пользованию персональных ЭВМ (ПЭВМ). Децентрализация преду сматривает размещение ПЭВМ в местах возникновения и потребле ния информации, где создаются автономные пункты ее обработки. К ним относятся абонентские пункты (АП) и автоматизированные ра бочие места.

Обработка экономической информации на ЭВМ производится, как правило, централизованно, а на мини- и микроЭВМ — в местах возникновения первичной информации, где организуются автомати зированные рабочие места специалистов той или иной управленче ской службы (отдела материально-технического снабжения и сбыта, отдела главного технолога, конструкторского отдела, бухгалтерии, планового отдела и т.п.). Автоматизированное рабочее место (АРМ) специалиста включает персональную ЭВМ (ПЭВМ), работающую автономно или в вычислительной сети, набор программных средств и информационных массивов для решения функциональных задач. Об работка экономической информации на ПЭВМ начинается при пол ной готовности всех устройств машины. Оператор или пользователь при выполнении работы на ПЭВМ руководствуется специальной ин струкцией по эксплуатации технических и программных средств.

В начале работы в машины загружаются программа и различные информационные массивы (условно-постоянные, переменные, спра вочные), каждый из которых сначала, как правило, обрабатывается для получения каких-либо результатных показателей, а затем масси вы объединяются для получения сводных показателей.

При обработке экономической информации на ЭВМ выполняются арифметические и логические операции. Арифметические операции обработки данных в ЭВМ включают все виды математических дейст вий, обусловленных программой. Логические операции обеспечива ют соответствующее упорядочение данных в массивах (первичных, промежуточных, постоянных, переменных), подлежащих дальнейшей арифметической обработке. Значительное место в логических опера циях занимают такие виды сортировальных работ, как упорядочение,

распределение, подбор, выборка, объединение. В ходе решения задач на ЭВМ, в соответствии с машинной программой, формируются ре зультатные сводки, которые печатаются машиной. Печать сводок может сопровождаться процедурой тиражирования, если документ с результатной информацией необходимо предоставить нескольким пользователям.

Технология электронной обработки информации — человеко-машинный процесс исполнения взаимосвязанных операций, протекающих в установленной последовательности с целью преобразова ния исходной (первичной) информации в результатную. Операция представляет собой комплекс совершаемых технологических дейст вий, в результате которых информация преобразуется. Технологиче ские операции разнообразны по сложности, назначению, технике реализации, выполняются на различном оборудовании, многими ис полнителями. В условиях электронной обработки данных преобла дают операции, выполняемые автоматически на машинах и устройст вах, которые считывают данные, выполняют операции по заданной программе в автоматическом режиме при участии человека или со храняя за пользователем функции контроля, анализа и регулирования.

Построение технологического процесса определяется следующи ми факторами: особенностями обрабатываемой информации, ее объ емом, требованиями срочности и точности обработки, типами, коли чеством и характеристиками применяемых технических средств. Они ложатся в основу организации технологии, которая включает уста новление перечня, последовательности и способов выполнения опе раций, порядка работы специалистов и средств автоматизации, орга низацию рабочих мест, установление временных регламентов взаи модействия и т.п. Организация технологического процесса должна обеспечить его экономичность, комплексность, надежность функ ционирования, высокое качество работ. Это достигается использова нием системотехнического подхода к проектированию технологии и решения экономических задач. При этом имеет место комплексное взаимосвязанное рассмотрение всех факторов, путей, методов по строения технологии, применение элементов типизации и стандарти зации, а также унификации схем технологических процессов.

Технология автоматизированной обработки информации строится на следующих принципах интеграции обработки данных и возмож ности работы пользователей в условиях эксплуатации автоматизиро-

ванных систем централизованного хранения и коллективного исполь зования данных (банков данных):

распределение обработки данных на базе развитых систем пере дачи; рациональное сочетание централизованного и децентрализо ванного управления и организации вычислительных систем;

моделирование и формализованное описание данных, процедур их преобразования, функций и рабочих мест исполнителей;

учет конкретных особенностей объекта, в котором реализуется машинная обработка информации.

Различают два основных типа организации технологических про цессов: предметный и пооперационный.

Предметный тип организации технологии предполагает создание параллельно действующих технологических линий, специализирую щихся на обработке информации и решении конкретных комплексов задач (учет труда и заработной платы, снабжение и сбыт, финансовые операции и т.п.) и организующих пооперационную обработку данных внутри линии.

Пооперационный (поточный) тип построения технологического процесса предусматривает последовательное преобразование обраба тываемой информации согласно технологии, представленной в виде непрерывной последовательности сменяющих друг друга операций, выполняемых в автоматическом режиме. Такой подход к построению технологии оказался приемлемым при организации работы абонент ских пунктов и автоматизированных рабочих мест

Организация технологии на отдельных ее этапах имеет свои осо бенности, что дает основание для выделения внемашинной и внутри-машинной технологии. Внемашинная технология (ее нередко имену ют предбазовой) объединяет операции сбора и регистрации данных, запись данных на машинные носители с контролем. Внутримашт-ная технология связана с организацией вычислительного процесса в ЭВМ, организацией массивов данных в памяти и их структуризацией, что дает основание называть ее еще¹ и внутрибазовой. Учитывая, что средствам, составляющим техническую базу внемашинного и внут-римашинного преобразования информации, посвящены последующие главы учебника, кратко рассмотрим лишь особенности построения названных технологий.

Основной этап информационного технологического процесса свя зан с решением функциональных задач на ЭВМ. Внутримашинная

технология решения задач на ЭВМ, как правило, реализует следую щие типовые процессы преобразования экономической информации: формирование новых массивов информации; упорядочение информа ционных массивов; выборка из массива некоторых частей записи, слияние и разделение массивов; внесение изменений в массив; вы полнение арифметических действий над реквизитами в пределах за писей, в пределах массивов; над записями нескольких массивов. Ре-¹"Шёние каждой отдельной задачи или комплекса задач требует выпол нения следующих операций: ввод программы машинного решения задачи и размещения ее в памяти ЭВМ; ввод исходных данных; логи ческий и арифметический контроль введенной информации; исправ ление ошибочных данных; компоновка входных массивов и сорти ровка введенной информации; вычисления по заданному алгоритму; получение выходных массивов информации; редактирование выход ных форм; вывод информации на экран и машинные носители; печать таблиц с выходными данными. Выбор того или иного варианта тех нологии определяется прежде всего как объемно-временными осо бенностями решаемых задач, периодичностью, срочностью, требова ниями к быстроте связи пользователя с ЭВМ, так и режимных воз можностей технических средств — в первую очередь ЭВМ.

Различают следующие режимы взаимодействия пользователя с ЭВМ: пакетный и интерактивный (запросный, диалоговый). Сами же ЭВМ могут функционировать в следующих режимах: одно- и много программном, разделении времени, реального времени, телеобработ ки. При этом предусматривается цель удовлетворения потребности пользователей в максимально возможной автоматизации решения разнообразных задач.

Пакетный режим был наиболее распространен в практике цен трализованного решения экономических задач, когда большой удель ный вес занимали задачи отчетности о производственно-хозяйствен ной деятельности экономических объектов разного уровня управ ления.

Организация вычислительного процесса при пакетном режиме строилась без доступа пользователя к ЭВМ. Его функции ограничи вались подготовкой исходных данных по комплексу информационно-взаимосвязанных задач и передачей их в центр обработки, где фор мировался пакет, включающий-задание для ЭВМ на обработку, про граммы, исходные, нормативно-расценочные и справочные данные.

Пакет вводился в ЭВМ и реализовывался в автоматическом режиме без участия пользователя и оператора, что позволяло минимизировать время выполнения заданного набора задач. При этом работа ЭВМ могла проходить в однопрограммном или многопрограммном режи ме, что предпочтительнее, так как обеспечивалась параллельная ра бота основных устройств машины. В настоящее время пакетный ре жим реализуется применительно к электронной почте.

Интерактивный режим предусматривает непосредственное взаимодействие пользователя с информационно-вычислительной сис темой, может носить характер запроса (как правило, регламентиро ванного) или диалога с ЭВМ. Запросный режим необходим пользо вателям для взаимодействия с системой через значительное число абонентских терминальных устройств, в том числе удаленных на зна чительное расстояние от центра обработки. Такая необходимость обусловлена решением оперативных задач справочно-информа-ционного характера, какими являются, например, задачи резервиро вания билетов на транспорте, номеров в гостиничных комплексах, выдача справочных сведений и т.п. ЭВМ в подобных случаях реали зует систему массового обслуживания, работает в режиме разделения времени, при котором несколько независимых абонентов (поль зователей) с помощью устройств ввода-вывода имеют в процессе решения своих задач непосредственный и практически одновремен ный доступ к ЭВМ, Этот режим позволяет дифференцированно в строго установленном порядке предоставлять каждому пользователю время для общения с ЭВМ, а после окончания сеанса отключать его.

Диалоговый режим открывает пользователю возможность непо средственно взаимодействовать с вычислительной системой в допус тимом для него темпе работы, реализуя повторяющийся цикл выдачи задания, получения и анализа ответа. При этом ЭВМ сама может инициировать диалог, сообщая пользователю последовательность шагов (представление меню) для получения искомого результата.

Обе разновидности интерактивного режима (запросный, диалого вый) основываются на работе ЭВМ в режимах реального времени и телеобработки, которые являются дальнейшим развитием режима разделения времени. Поэтому обязательными условиями функциони рования системы в этих режимах являются, во-первых, постоянное хранение в запоминающих устройствах ЭВМ необходимой информа ции и программ и лишь в минимальном объеме поступление исход-

ной информации от абонентов и, во-вторых, наличие у абонентов со ответствующих средств связи с ЭВМ для обращения к ней в любой момент времени.

Рассмотренные технологические процессы и режимы работы пользователей в системе «человек — машина» особенно четко прояв ляются при интегрированной обработке информации, которая харак терна для современного автоматизированного решения задач в мно гоуровневых информационных системах.

Хранение и накопление информации вызвано многократным ее использованием, применением постоянной информации, необходи мостью комплектации первичных данных до их обработки.

Хранение информации осуществляется на машинных носителях в виде информационных массивов, где данные располагаются по уста новленному в процессе проектирования группировочному признаку.

Поиск данных — pro выборка нужных данных из хранимой ин формации, включая поиск информации, подлежащей корректировке или замене запроса наружную информацию.

Развитие организационных форм вычислительной техники стро ится на сочетании централизованной и децентрализованной — сме шанной — форм. ПреДпосылкой появления смешанной формы яви лось создание сетей ЭВМ на основе различных средств связи. Сети ЭВМ предполагают объединение в систему с помощью каналов связи вычислительных средств, программных и информационных ресурсов (баз⁴ данных, баз знаний). Сетями могут охватываться различные формы использования ЭВМ, причем каждый абонент имеет возмож ность доступа не только к своим вычислительным ресурсам, но и к ресурсам всех остальных абонентов, что создает ряд преимуществ при эксплуатации вычислительной системы.

В последнее время организация применения компьютерной техни ки претерпевает значительные изменения, связанные с переходом к созданию интегрированных информационных систем. Интегрирован ные информационные системы создаются с учетом того, что они должны осуществлять согласованное управление данными в пределах предприятия (организации), координировать работу отдельных подраз делений, автоматизировать операции по обмену информацией как в пределах отдельных групп пользователей, так и между несколькими организациями, отстоящими друг от друга на десятки и сотни километ-

ров. Основой для построения подобных систем служат локальные вы числительные сети (ЛВС). Характерной чертой ЛВС является предос тавление возможности пользователям работать в универсальной ин формационной среде с функциями коллективного доступа к данным.

В последние 3—4 года компьютеризация вышла на новый уро вень: активно создаются вычислительные системы различной конфи гурации на базе персональных компьютеров (ПК) и более мощных машин. Состоящие из нескольких автономных компьютеров с общи ми совместно используемыми внешними устройствами (диски, лен ты) и единым управлением, они позволяют обеспечить более надеж ную защиту компьютерных ресурсов (устройств, баз данных, про грамм), повысить отказоустойчивость, обеспечить простоту модерни зации и наращивания мощности системы.

Все больше внимания уделяется развитию не только локальных, но и распределенных сетей, без которых немыслимо решение совре менных задач информатизации.

В зависимости от степени централизации вычислительных ресур сов роль пользователя и его функции меняются. При централизован ных формах, когда у пользователей нет непосредственного контакта с ЭВМ, его роль сводится к передаче исходных данных на обработку, получению результатов, выявлению и устранению ошибок. При не посредственном общении пользователя с ЭВМ его функции в инфор мационной технологии расширяются. Он сам вводит данные, форми рует информационную базу, решает задачи, получает результаты, оценивает их качество. У пользователя открываются реальные воз можности решать задачи с альтернативными вариантами, анализиро вать и выбирать с помощью системы в конкретных условиях наибо лее приемлемый вариант. Все это реализуется в пределах одного ра бочего места. От пользователя при этом требуется знание основ ин форматики и вычислительной техники.

В завершение данного параграфа заметим, что процесс обработки информации был описан на самом верхнем уровне («вид сверху»). Более детальное рассмотрение этого процесса, изучение его характе ристик и различных моделей обслуживания (диспетчирования) сдер живается отсутствием необходимых знаний у студентов первого кур са, и для многих из них подробное изучение этих вопросов ждет впе реди.

Контрольные вопросы

1. Что такое восприятие информации?

2.Перечислите основные этапы переработки информации в системах восприятия
информации.

3.Что такое сбор информации?

4.Опишите типичный процесс сбора информации.

5.Что такое канал связи?

6.Охарактеризуйте непрерывный и дискретный каналы связи.

7. Назовите основные элементы канала связи.

8.Опишите простейший способ повышения достоверности передачи информа
ции.

9.Дайте обобщенную структурную схему вычислительной системы.

10. Как Вы понимаете преимущества и недостатки централизованной и децен
трализованной форм обработки информации?

] 1. Опишите принципы технологии автоматизированной обработки информации. 12. Расскажите о режимах взаимодействия пользователя с ЭВМ.