ТЭИС лекция 8
advertisement
Теория экономический информационных систем Тема: «Информационные технологии формирования, обработки и представления данных в экономических информационных системах» Автор: Лаврушина Е.Г. Информационный процесс обработки данных Процесс обработки данных в информационной технологии преследует определенную цель - решение с помощью ЭВМ вычислительных задач, отображающих функциональные задачи той системы, в которой ведется управление. Для реализации этой цели должны существовать модели обработки данных, соответствующие алгоритмам управления и воплощенные в машинных программах. Организация вычислительного процесса (ОВП). Содержание процедур процесса обработки данных представляет его концептуальный уровень, модели и методы, формализующие процедуры обработки данных в ЭВМ, - логический уровень, средства аппаратной реализации процедур -физический уровень процесса. Процедуры обработки данных в информационной технологии • • • Имеют различную функциональную сложность в зависимости от класса и количества решаемых задач, режимов обработки данных, топологии системы обработки данных. В наиболее полном объеме функции организации вычислительного процесса реализуются при обработке данных на больших универсальных машинах (мэйнфреймах), которые, как правило, работают в многопользовательском режиме и обладают большими ресурсами по памяти и производительности. При обработке данных с помощью ЭВМ в зависимости от конкретного применения информационной технологии, а значит, и решаемых задач различают три основных режима: пакетный, разделения времени, реального времени. Режимы обработки данных При пакетном режиме обработки задачи обработка заданий осуществляется в виде их непрерывного потока. Размещенные на диске задания образуют входную очередь, из которой они выбираются автоматически последовательно или по установленным приоритетам. Входные очереди могут пополняться в произвольные моменты времени. Такой режим позволяет максимально загрузить ЭВМ, так как отсутствуют простои между заданиями, но дает задержки в получении решения из-за того, что некоторое время задание простаивает в очереди. Режим разделения времени реализуется путем выделения для выполнения заданий определенных интервалов времени, называемых квантами. Задание при этом режиме находится все время в оперативной памяти вплоть до завершения его обработки. В режиме разделения времени возможна также реализация диалоговых операций, обеспечивающих непосредственный контакт человека с вычислительной системой. Режим реального времени используется при обработке данных в информационных технологиях, предназначенных для управления физическими процессами. Поскольку в технологической системе управления потоки данных имеют случайный характер, вычислительная система (ВС) всегда должна быть готова получать входные сигналы и обрабатывать их. Повторить поступившие данные невозможно, поэтому потеря их недопустима. Организация обслуживания вычислительных задач В зависимости от вида вычислительной системы, в которой организуется и планируется процесс обработки данных, возможны различные методы организации и обслуживания очередей заданий. При этом преследуется цель получения как можно лучших значений таких показателей, как производительность, загруженность ресурсов, малое время простоя, высокая пропускная способность, разумное время ожидания в очереди заданий (задание не должно ожидать вечно). В общем случае момент появления заданий в вычислительной системе является случайным, случайным является и момент окончания вычислительной обработки, так как заранее не известно, по какому алгоритму, а значит, и сколько времени будет протекать процесс. Тем не менее для конкретной системы управления всегда можно получить статистические данные о среднем количестве поступающих в единицу времени на обработку в ВС вычислительных задач (заданий), а также о среднем времени решения одной задачи. Наличие этих данных позволяет формально рассмотреть процедуру организации вычислительного процесса с помощью теории систем массового обслуживания (СМО). Формальное рассмотрение процедуры организации вычислительного процесса с помощью теории систем массового обслуживания Система (в нашем случае ВС) изменяет свои состояния под действием потока заявок (заданий). Число заданий в очереди плюс число заданий, которые обрабатываются ЭВМ (т.е. число заданий в системе), - это характеристика состояния системы. Очередь уменьшается, как только одна из ЭВМ заканчивает обработку (обслуживание) задания. Таким образом, число заданий в системе растет благодаря потоку заданий, а уменьшается благодаря окончанию обслуживания с помощью ЭВМ. Устройства обработки заявок в теории СМО называют каналами обслуживания. В этой теории поток заданий (заявок на обслуживание) характеризуется интенсивностью - средним количеством заявок, поступающих в единицу времени (скажем, в час). Среднее время обслуживания (обработки) одного задания определяет так называемую интенсивность потока обслуживания т. е. показывает, сколько в среднем заданий обслуживается системой в единицу времени. Планирование обработки вычислительных задач Эффективность обслуживания вычислительных задач (их программ) зависит прежде всего от среднего времени обслуживания поэтому в вычислительной системе требуется решать проблему минимизации времени обработки поступивших в систему заданий. Иногда эта проблема трансформируется в задачу максимизации загрузки устройств ЭВМ, являющихся носителями ресурсов. При решении вычислительной задачи ЭВМ использует различные свои ресурсы в объеме и последовательности, определяемых алгоритмом решения. К ресурсам ЭВМ относятся объемы оперативной и внешней памяти, время работы процессора, время обращения к внешним устройствам (внешняя память, устройства отображения). Процесс определения последовательности решения задач во времени называется планированием. Для того чтобы осуществить планирование, необходимо знать, какие ресурсы и в каком количестве требует каждая из поступивших задач. Организация планирования обработки вычислительных задач Анализ потребности задачи в ресурсах производится на основе ее программы решения. Программа состоит, как правило, из ограниченного набора процедур с известными для данной ВС затратами ресурсов. После анализа поступивших программ решения задач становится ясно, какая задача требует каких ресурсов и в каком объеме. Наличие этих данных позволяет перейти к планированию вычислительного процесса. Критерии, используемые при планировании, зависят от степени определенности алгоритмов решаемых задач. Реализация функций и алгоритмов планирования вычислительного процесса происходит с помощью управляющих программ операционной системы ВС. Программа планировщик определяет ресурсоемкость каждой поступившей на обработку задачи и располагает их в оптимальной последовательности. Подключение ресурсов в требуемых объемах к программам выполнения задач осуществляет по запросу планировщика управляющая программа супервизор, которая тоже входит в состав операционной системы. Организация вычислительного процесса как процедура информационного процесса Таким образом, одной из важнейших процедур информационного процесса обработки данных является организация вычислительного процесса, которая выполняет функции обслуживания поступающих на обработку заданий (очередей) и планирования (оптимизации последовательности) их обработки. На программно-аппаратном уровне эти функции выполняют специальные управляющие программы, являющиеся составной частью операционных систем, т. е. систем, организующих выполнение компьютером операций обработки данных. Разнообразие методов и функций, используемых в алгоритмах организации вычислительного процесса, зависит от допустимых режимов обработки данных в ВС. В наиболее простой ВС, такой, как персональный компьютер (ПК), не требуется управление очередями заданий и планирование вычислительных работ. В ПК применяют в основном однопрограммный режим работы, поэтому их операционные системы не имеют в своем составе программ диспетчирования, планировщика и супервизора. Но в более мощных ЭВМ, таких, как серверы и особенно мэйнфреймы, подобные управляющие программы оказывают решающее влияние на работоспособность и надежность ВС. Процедура преобразования данных Связана с рассмотренной выше процедурой ОВП, поскольку программа преобразования данных поступает в оперативную память ЭВМ и начинает исполняться после предварительной обработки управляющими программами процедуры ОВП. Процедура преобразования состоит в том, что ЭВМ выполняет типовые операции над структурами и значениями данных в количестве и последовательности, заданных алгоритмом решения вычислительной задачи (АРВЗ). АРВЗ на физическом уровне реализуется последовательным набором машинных команд (машинной программой). На логическом уровне алгоритм преобразования данных выглядит как программа, составленная на формализованном человеко-машинном языке алгоритмическом языке программирования. Программа преобразования данных состоит из описания типов данных и их структур, которые будут применяться при обработке, и операторов, указывающих ЭВМ, какие типовые действия и в какой последовательности необходимо проделать над данными и их структурами. Управление процедурой преобразования данных Осуществляется в первую очередь программой решения вычислительной задачи, и если решается автономная задача, то никакого дополнительного управления процедурой преобразования не требуется. Другое дело, если информационная технология организована для периодического решения комплекса взаимосвязанных функциональных задач управления, когда необходимо оптимизировать процедуру преобразования данных либо по критерию минимизации времени обработки, либо по критерию минимизации объемов затрачиваемых вычислительных ресурсов. Первый критерий особо важен в режиме реального времени, а второй - в мультипрограммном режиме. Программа решения вычислительной задачи преобразует значения объявленных типов данных, и, следовательно, в процессе выполнения программы происходит постоянная циркуляция потоков значений данных из памяти ЭВМ и обратно. Задачей управления процедурой преобразования данных является, с одной стороны, минимизация информационных потоков между памятью ЭВМ и операциями (процессором), с другой - исключение дублирования операций в комплексах функциональных программ Реализация задачи управления процедурой преобразования данных Первая часть задачи может быть формализована, если структурировать программу на типы применяемых в ней операций, совокупности используемых в них данных (назовем эти совокупности информационными элементами) и связи между ними. Для удобства математического описания задачи управления процедурой преобразования и метода ее решения сведем граф к табличной форме, расположив по строкам выполняемые операции, а по столбцам - элементы множества идентификаторов исходных, промежуточных и выходных данных, связанных с выполнением этих операций. При таком представлении задача состоит в разбиении множества операций преобразования данных матрицы на непересекающиеся подмножества (модули), суммарное число информационных связей между которыми минимально. При решении задачи должны быть учтены ограничения: на число выделяемых подмножеств (модулей); на число информационных элементов, входящих в один модуль; на число информационных связей между выделяемыми модулями; на совместимость операций в модулях. Реализация задачи управления процедурой преобразования данных Второй частью задачи управления процедурой преобразования данных являются выделение в алгоритмах решения задач (или задачи) общих операционных комбинаций, выделение их в общие модули и упорядочение таким образом общей схемы алгоритма обработки данных. Эта задача на логическом уровне может быть представлена как задача укрупнения графов алгоритмов. Граф алгоритма представляет собой древовидный граф, узлами которого являются операции над данными, а дугами -связи (отношения) между операциями в алгоритме. Операции в алгоритме выполняются последовательно-параллельно. Найдя пересечения алгоритмов, общие операции вместе с их отношениями выделяют в модули. Тогда совокупность алгоритмов может быть представлена в виде вычислительного графа процедуры преобразования данных, в которой определена последовательность выполнения модулей программной системы. Процедура преобразования данных на физическом уровне осуществляется с помощью аппаратных средств вычислительной системы (процессоры, оперативные и внешние запоминающие устройства), управление которыми производится машинными программами, реализующими структурированную совокупность алгоритмов решения вычислительных задач. Отображение данных Процедура отображения данных - возможность восприятия результата обработки информации человеческими органами чувств. Наиболее активно из человеческих органов - зрение, поэтому процедуры отображения в информационных технологиях, особенно организационно-экономических, преследуют цель как можно лучше представить информацию для визуального наблюдения. Основные устройства, воспроизводящие текст или графические фигуры, - это дисплеи и принтеры, на использование которых и направлены операции и процедуры отображения. Согласование операций процедуры отображения производится с помощью управляющей процедуры ОВП (организации вычислительного процесса). Графический режим отображения информации В современных информационных технологиях при воспроизведении информации предпочтение отдано графическим режимам работы дисплеев как наиболее универсальным. Графический режим позволяет выводить на экран дисплея любую графику, причем с возможностью изменения масштаба, проекции, цвета и т.д. В последнее время развитие информационных технологий относительно ввода и вывода информации идет по пути создания объектноориентированных систем, в которых настройка систем, программирование функциональных задач, ввод и вывод информации осуществляются с помощью графических объектов, отображаемых на экране дисплея. На логическом уровне процедура отображения использует законы аналитической геометрии. Пользуясь декартовой системой координат, любое плоское изображение можно свести к списку координат составляющих его точек. И наоборот, заданные оси координат, масштаб и список координат легко превратить в изображение. Реализация процедур отображения. Векторный метод • • На физическом уровне отображение производится в основном с помощью компьютерных дисплеев. Для получения графического изображения на экране дисплея используются два основных метода: векторный (функциональный); растровый (экранный). Векторный метод предполагает вывод графического изображения с помощью электронного луча, последовательно "вычерчивающего" на экране дисплея линии и кривые в соответствии с математической моделью (функцией) этого объекта. "Вычерчивание" - это последовательное засвечивание пикселей экрана. Так как каждый пиксель имеет свою координату (пару чисел), то этот метод преобразует последовательность чисел (вектор) в светящиеся точки. Векторный метод - наиболее быстродействующий и применяется при выводе относительно несложных графических объектов при научных и инженерных исследованиях, а также он предъявляет минимальные для графических систем требования к ресурсам ЭВМ (памяти и производительности) Реализация процедур отображения. Растровый метод Растровый (экранный) метод привнесен в компьютерную графику из телевидения. При использовании этого метода электронный луч сканирует экран монитора слева направо, после каждого прохода опускаясь на одну строку пикселей, сотни раз в секунду (обычно 625 раз). После прохождения нижней строки луч возвращается к первой строке (обратный ход). Чтобы при обратном ходе на экране не прочерчивалась диагональная линия, луч на это время гасится. Такое сканирование экрана проводится 25 раз в секунду. Полностью просканированный экран называется кадром. Растровый метод дает возможность отображать на экране дисплеев практически любое изображение, как статическое (неподвижное), так и динамическое (движущееся), но требует больших затрат ресурсов ЭВМ. Если основной функцией вычислительной системы является работа с изображениями, то в этом случае разрабатываются специальные комплексы, называемые графическими станциями, в которых все ресурсы ЭВМ направлены на обработку, хранение и отображение графических данных. Информационный процесс обработки данных на физическом уровне представляется аппаратно-программным комплексом, включающим ЭВМ и программное обеспечение, реализующее модели организации вычислительного процесса, преобразования и отображения данных. В зависимости от сложности и функций информационной технологии аппаратно-программный комплекс обработки данных строится на базе или одного персонального компьютера, или специализированной рабочей станции, или на мэйнфрейме, или на суперЭВМ. Процедуры отображения реализуются с помощью специальных программ, оперирующих громадными объемами данных и требующих поэтому значительную емкость оперативной памяти ЭВМ и высокую производительность процессора. У графических станций требования к ресурсам ЭВМ существенно выше. Поэтому, помимо дополнительного процессора дисплея, в ЭВМ графических станций используются и нетрадиционные методы обработки данных (конвейеризация и параллелизация) и, следовательно, нетрадиционные архитектуры вычислительных систем. Основные подходы к разработке экономических информационных систем Два основных подхода к разработке, принципиальное различие между которыми обусловлено разными способами декомпозиции систем. Первый подход называют функционально-модульным или структурным. В его основу положен принцип функциональной декомпозиции, при которой структура системы описывается в терминах иерархии ее функций и передачи информации между отдельными функциональными элементами. Второй, объектно-ориентированный подход использует объектную декомпозицию. При этом структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Структурный подход к разработке экономических информационных систем Сущность структурного подхода к разработке заключается в его декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые, в свою очередь, делятся на подфункции, те - на задачи и так далее до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. В структурном подходе используются в основном две группы средств, описывающих функциональную структуру системы и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей (диаграмм), наиболее распространенными среди которых являются: DFD (Data Flow Diagrams) - диаграммы потоков данных; SADT (Structured Analysis and Design Technique - метод структурного анализа и проектирования,) - модели и соответствующие функциональные диаграммы; ERD (Entity-Relationship Diagrams) — диаграммы "сущность-связь". Диаграммы потоков данных и диаграммы "сущность-связь" — наиболее часто используемые в CASE-средствах виды моделей. Наиболее распространенные методы структурного подхода базируются на ряде общих принципов Базовыми принципами являются: принцип "разделяй и властвуй"; принцип иерархического упорядочения — принцип организации составных частей системы в иерархические древовидные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне. Выделение двух базовых принципов не означает, что остальные принципы являются второстепенными, поскольку игнорирование любого из них может привести к непредсказуемым последствиям (в том числе и к провалу всего проекта). Основными из этих принципов являются: принцип абстрагирования - выделение существенных аспектов системы и отвлечение от несущественных; принцип непротиворечивости - обоснованность и согласованность элементов системы; принцип структурирования данных - данные должны быть структурированы и иерархически организованы. Защита данных При использовании любой информационной технологии следует обращать внимание на наличие средств защиты данных, программ, компьютерных систем Безопасность данных включает обеспечение достоверности данных и защиту данных и программ от несанкционированного доступа, копирования, изменения. Достоверность данных контролируется на всех этапах технологического процесса эксплуатации ЭИС. Различают визуальные и программные методы контроля. Визуальный контроль выполняется на домашинном и заключительном этапах. Программный — на внутримашинном этапе. Защита данных и программ от несанкционированного доступа, копирования, изменения реализуется программно-аппаратными методами и технологическими приемами. К программно-аппаратным средствам защиты относят пароли, электронные ключи, электронные идентификаторы, электронную подпись, средства кодирования, декодирования данных Для кодирования, декодирования данных, программ и электронной подписи используются криптографические методы. Технологический контроль заключается в организации многоуровневой системы защиты программ и данных как средствами проверки паролей, электронных, подписей, электронных ключей, скрытых меток файла, использованием программных продуктов, удовлетворяющих требованиям компьютерной безопасности, так и методами визуального и программного контроля достоверности, целостности, полноты данных. Безопасность обработки данных зависит от безопасности использования компьютерных систем. Компьютерной системой называется совокупность аппаратных и программных средств, различного рода физических носителей информации, собственно данных, а также персонала, обслуживающего перечисленные компоненты . Стандарт оценок безопасности компьютерных систем В нем учитываются четыре типа требований к компьютерным системам: требования к проведению политики безопасности - security policy; ведение учета использования компьютерных систем - accounts; доверие к компьютерным системам; требования к документации. Требования к проведению последовательной политики безопасности и ведение учета использования компьютерных систем зависят друг от друга и обеспечиваются средствами, заложенными в систему, т.е. решение вопросов безопасности включается в программные и аппаратные средства на стадии проектирования. Нарушение доверия к компьютерным системам, как правило, бывает вызвано нарушением культуры разработки программ: отказом от структурного программирования, не исключением заглушек, неопределенным вводом и т.д. Для тестирования на доверие нужно знать архитектуру приложения, правила устойчивости его поддержания, тестовый пример. Требования к документации означают, что пользователь должен иметь исчерпывающую информацию по всем вопросам. При этом документация должна быть лаконичной и понятной. Технология защиты информационной системы от вирусов Является многоуровневой и содержит следующие этапы: 1. Входной контроль нового программного обеспечения или дискеты, который осуществляется группой специально подобранных детекторов, ревизоров и фильтров. Например в состав группы можно включить Scan, Aidstest, TPU8CLS. Можно провести карантинный режим. Для этого создается ускоренный компьютерный календарь. При каждом следующем эксперименте вводится новая дата и наблюдается отклонение в старом программном обеспечении. Если отклонения нет, то вирус не обнаружен; 2. Сегментация жесткого диска. При этом отдельным разделам диска присваивается атрибут Read Only. 3. Систематическое использование резидентных, программревизоров и фильтров для контроля целостности информации. 4. Архивирование. Ему подлежат и системные, и прикладные программы. Если один компьютер используется несколькими пользователями, то желательно ежедневное архивирование. Эффективность программных средств защиты зависит от правильности действий пользователя, которые могут быть выполнены ошибочно или со злым умыслом. Организационные меры защиты: общее регулирование доступа, включающее систему паролей и сегментацию винчестера; обучение персонала технологии защиты;. обеспечение физической безопасности компьютера и магнитных носителей; выработка правил архивирования; хранение отдельных файлов в шифрованном виде; создание плана восстановления винчестера и испорченной информации. Восстановление информации на винчестере — трудная задача, доступная системным программистам с высокой квалификацией. Поэтому желательно иметь несколько комплектов дискет для архива винчестера и вести циклическую запись на эти комплекты. Место и роль экономических информационных систем в управлении Технология труда информационного работника после внедрения ЭИС также меняется, потому что рутинную часть его работы, составляющую приблизительно 75% всех работ, выполняет компьютер. Изменяются формы расчетов, контроля, документалистики. Деятельность информационного работника направлена не на запись и регистрацию данных, а на анализ информации, подготовку оптимальных решений, выявление тенденций происходящих процессов, решение возникающих проблем, исправление неблагоприятных ситуаций, автоформализацию знаний. Тем самым меняются не только содержание работы, но и требования к квалификации и компетенции специалиста Внедрение ЭИС дает возможность изменить характер труда информационного работника, высвободить время на творческий подход к исполнению обязанностей, повысить производительность и качество труда, сократить трудоемкость работы, что приводит к уменьшению численности персонала, а значит, к сокращению затрат на управление, повышению эффективности управленческого труда, изменению структуры управленческого аппарата и методов управления с целью совершенствования производства. Контрольные вопросы: Что понимается под процессом обработки данных? Охарактеризуйте режимы обработки данных. Перечислите основные характеристики состояния системы. Дайте определения планирования обработки вычислительных задач. Поясните суть работы программы планировщика. В чем заключается процедура преобразования данных? Что включает в себя программа решения вычислительной задачи? Что понимается под графическим режимом отображения информации? Опишите информационный процесс обработки данных на физическом уровне. Охарактеризуйте основные подходы к разработке экономических информационных систем. Что включает понятие «защита данных»? Что понимается под стандартом оценок безопасности компьютерных систем?
