ОГЛАВЛЕНИЕ

К читателю 7

Предисловие 9

Введение 11

Глава 1. ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННАЯТЕХНОЛОГИЯ 13

1.1. Возникновение информационных технологий. Понятие

экономической информации 14

1.2. Экономическая информация как часть информационного

ресурса общества 22

1.2.1. Информация — новый предмет труда 22

1.2.2. Информационные ресурсы 24

1.2.3. Развитие информационной сферы производства.. 27

1.3. Количество информации. Методы оценки 29

1.4. Информатика и информационная технология 37

Г л а в а 2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 41

2.1. Понятие системы 41

2.2. Управление в системах 46

2.3. Экономические информационные системы 50

2.3.1. Понятие экономических информационных

систем 50

2.3.2. Структура и состав экономической

информационной системы 52

2.4. Человек и информационная технология 58

Глава 3. СТРУКТУРА БАЗОВОЙИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ.ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ В ДАННЫЕ .. 64

3.1. Концептуальный уровень 65

3.2. Логический уровень 69

3.3. Физический уровень 73

3.4. Преобразование информации в данные 75

Г л а в а 4. ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ

ДАННЫХ 81

4.1. Организация вычислительного процесса 81

4.2. Организация обслуживания вычислительных задач 84

4.3. Организация планирования обработки

вычислительных задач 92

4.4. Преобразование данных 96

4.5. Нетрадиционная обработка данных 101

4.5.1. Параллельная обработка 101

4.5.2. Конвейерная обработка 103

4.5.3. Классификация архитектур вычислительных

систем 105

4.5.4. Типы мультипроцессорных систем 108

4.5.5. Концепция вычислительных систем

с управлением потоком данных 118

4.6. Управление ресурсами вычислительных систем 120

4.6.1. Однопроцессорные системы оперативной

обработки 120

4.6.2. Многопроцессорные системы при обработке

пакетов задач с прерываниями 124

4.6.3. Многопроцессорные системы при обработке

пакетов независимых задач без прерываний 127

4.6.4. Производительность мультипроцессорных систем

с общей и индивидуальной памятью 128

4.7. Отображение данных 137

4.7.1. Модели отображения данных 139

4.7.2. Реализация процедур отображения 152

Г пава 5. ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС НАКОПЛЕНИЯ

ДАННЫХ 156

5.1. Выбор хранимых данных 158

5.2. Базы данных 162

5.2.1. Реляционная модель баз данных 167

5.2.2. Объектная модель баз данных 181

5.3. Программно- аппаратный уровень процесса

накопления данных 183

Глава 6. ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС ОБМЕНА

ДАННЫМИ 188

6.1. Понятие вычислительных сетей 190

6.2. Базовые топологии локальных компьютерных сетей .... 192

6.3. Топология глобальной вычислительной сети 195

6.4. Базовая эталонная модель взаимодействия

открытых систем 197

6.5. Сетевые протоколы и уровни 201

6.6. Физический и канальный уровни 203

6.6.1. Модуляция и демодуляция 204

6.6.2. Емкость канала связи 207

6.6.3. Кодирование информации 210

6.6.4. Уплотнение информационных потоков 213

6.7. Протоколы канального уровня 217

6.8. Сетевой уровень модели OSI 233

6.9. Глобальная сеть Интернет 239

6.9.1. Появление и развитие сети 239

6.9.2. Структура сети 240

6.9.3. Передача информации в Интернете 242

6.9.4. Краткая характеристика ресурсов Интернета 245

6.9.5. Коммерческое применение Интернета 251

Глава 7. ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС

ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ 273

7.1. Свойства и типы знаний 274

7.2. Модели представления знаний 278

7.3. Приобретение и формализация знаний 284

7.3.1. Элементы технологии приобретения знаний 284

7.3.2. Методы приобретения знаний 287

7.3.3. Повышение эффективности процесса представ-

ления знаний 290

Глава 8. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИНА ПРЕДПРИЯТИИ 293

8.1. Базовая информационная технология в управлении

предприятием 2938.2. Экономические информационные системы учета 3068.3. Офисная информационная технология 315

8.4. Проектирование экономических информационныхсистем 3208.4.1. Задачи проектирования 3208.4.2. Анализ системы обработки информации.

Разработка технического задания 3228.4.3. Организация разработки технического проекта... 3248.4.4. Организация разработки рабочего проекта 3278.4.5. Внедрение экономической информационной

системы 3308.4.6. Экономическая эффективность информацион-

ных систем 3338.4.7. Эскизное проектирование информационной

технологии решения частных задач управления .. 3358.5. Автоматизация проектирования экономических

информационных систем 339

8.5.1. Модельный подход 3408.5.2. CASE-технологии 342

Глава 9. РОССИЙСКИЙ РЫНОК ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОГРАММ 348

9.1. Классификация программных продуктов 349

9.2. Обзор программных продуктов ведущих фирм 359

'9.3. Организация и аналитические возможности

бухгалтерских программ 392

9.3.1. Организация бухгалтерских программ 392

9.3.2. Глубина детализации учета в программных

продуктах 394

Приложение. Стандарты технологических стадий и этапов

создания экономических информационных систем 398

Литература 402

Список сокращений 405

Предметный указатель 408

К ЧИТАТЕЛЮ

Мы находимся в самом начале третьего тысячелетия, и ны-

нешним студентам предстоит работать в новом веке, кото-рый, по нашему убеждению, станет веком невиданно бурного

расцвета России. Развитие производства, в том числе аграрно-

го, невозможно без информации, которая в последние десятиле-тия уходящего века была окончательно признана ресурсом раз-

вития человеческого общества. Впечатляющие успехи в этот.же период достигнуты человечеством в информационных тех-

нологиях. Это компьютеры и компьютерные системы, локаль-ные и глобальные сети, всемирная сеть Интернет, мультиме-

дийные технологии и т.д.

Информатика проникла во все сферы деятельности челове-

ка. В ближайшие годы трудно будет себе представить рабочее

место экономиста предприятия, в том числе аграрного, без пер-сонального компьютера, но возможности этого универсально-

го инструмента должны быть использованы специалистом в

полной мере. Не случайно сейчас одним из требований при при-

еме экономиста на работу является умение работать на ком-

пьютере. Пока, правда, требуются знания только простейшие,

в основном программного обеспечения "Электронного офиса",

но с каждым годом планка поднимается все выше и выше, так

как компьютер — ныне основной инструмент экономиста лю-

бой специализации: финансиста, бухгалтера, плановика, анали-тика, менеджера и т.д. В результате изучения информацион-

ных систем и технологий специалист вооружается знаниями

по эффективному применению компьютера в управлении эконо-

мическими процессами. Современные информационные техно-

логии дают возможность оперативно и оптимальным образомуправлять предприятием, осуществлять информационные ком-

муникации.

Учебник по курсу "Информационные системы и технологии "написан в соответствии с государственными образовательны-

ми стандартами для экономических специальностей вузов и

содержит все основные разделы, касающиеся информационныхсистем и технологий, применяемых в экономической дея-

тельности.Желаю студентам России успехов в овладении знаниями, в

изучении новых наукоемких технологий, помогающих лучше орга-низовать управление народным хозяйством. Уверен в том, что

поколение российских студентов начала третьего тысячелетия

станет интеллектуальным фундаментом стремительного раз-вития экономики и науки нашей Родины.

Ректор

Кубанского государственногоаграрного университета,академик РА СХН И. Т. Трубшшн

ПРЕДИСЛОВИЕ

Включение курса информационных систем и технологий вучебные планы экономических специальностей вузов свидетель-ствует о безусловной значимости информатики и ее составнойчасти — информационной технологии — в деятельности эконо-миста любого профиля.

Информатика как наука о способах и средствах получения ипреобразования информации может быть представлена на трехуровнях: физическом, логическом и прикладном.

На физическом уровне рассматриваются технические средстваинформатики: компьютеры с их базовым программным обеспе-чением и средства передачи данных (средства связи). Эти сред-ства студенты высших учебных заведений изучают в курсе "Ин-форматика". На логическом (модельном) уровне проводится фор-мализация информационных процессов, позволяющая ихобъединить в информационную технологию, выступающую в видесложной системы, подсистемами которой являются основные (ба-зовые) информационные процессы, реализуемые с помощью про-цедур и операций. Фактически логический уровень являетсятеоретической основой информатики. На прикладном уровне изу-чаются вопросы практического применения теории информаци-онной технологии и систем в конкретных областях человеческойдеятельности, в частности в экономике.

Логический и прикладной уровни информатики изучаютсястудентами экономических специальностей для того, чтобы уча-щиеся смогли осмыслить прикладной аспект конкретных инфор-мационных технологий. Эти дисциплины преподаются на III илиIV курсе вуза, когда уже изучены теоретические основы профили-рующих экономических дисциплин.

Предлагаемый учебник написан в соответствии с государствен-ными стандартами по дисциплинам "Информационные системыв экономике" и "Информационные технологии в экономике" исостоит из девяти глав.

В главе 1 учебника представлены исторические и ресурсныеаспекты, основы теории информации. В главе 2 даны понятиясистем, управления, информационной технологии, определены

структура и состав экономических информационных систем. Глава3 посвящена рассмотрению базовой информационной техноло-гии на концептуальном, логическом и физическом уровнях пред-ставления. Главы 4, 5, 6 и 7 содержат описание основных инфор-мационных процессов — обработки, накопления, обмена, пред-ставления знаний — также с использованием трехуровневогоподхода. В главе 8 детально излагается концепция управленияпредприятием, его фазами, описываются функциональные зада-чи и их модели, приводится взаимосвязь базовых информацион-ных процессов, освещаются вопросы проектирования информа-ционной технологии, включая упрощенно-эскизное и автомати-зированное проектирование. В главе 9 дан обзор современногосостояния российского рынка программного обеспечения инфор-мационных систем и технологий, применяемых в экономике.

Для углубленного изучения предмета в книге приведены мате-матические модели информационных процессов и процедур, атакже необходимые доказательства выдвигаемых положений.Этот материал набран петитом и может быть пропущен в случаеисключения из учебного курса модельного (логического) уровняинформационных технологий.

В учебнике изложены общие подходы и принципы, на кото-рых основаны информационные системы и технологии в эконо-мике. Для овладения практическими навыками работы в рамкахконкретных информационных технологий и систем, их органи-зации и проектирования студенты проходят лабораторный прак-тикум и выполняют курсовую работу.

ВВЕДЕНИЕ

I важнейшим фактором повышения эффективности производ-с i и.1 в любой отрасли является улучшение управления. Совершен-пиование форм и методов управления происходив на основе до-• и i /кений научно-технического прогресса, дальнейшего развитияинформатики, занимающейся изучением законов, методов и спо-• о'юв накапливания, обработки и передачи информации с помо-пп.ю электронных вычислительных машин (ЭВМ) и других тех-нических средств. Методы и средства информатики реализуютсяи ниде информационных технологий (ИТ), называемых такженовыми или современными.

В мире наступил такой период, когда производственный по-u-ициал и научный уровень общества определяются суммарноймощностью ЭВМ и технологическим совершенством переработ-ки информации.

Вооружить человека принципиально новыми орудиями про-н шодства и технологиями, усиливающими его возможности пообработке информации, — важнейшая технико-экономическаяшдича, которая требует ускоренного развития индустрии инфор-мн i ики. При этом возникают новые, еще не устоявшиеся в науч-ной литературе понятия: информационная экономика, информаци-онные ресурсы, сетевая экономика и т. д.

Национальные информационные ресурсы — новая экономичес-к а я категория. Информация становится таким же ресурсом, какма 1ериал и энергия, и, следовательно, по отношению к нему дол-жны быть сформулированы те же критические вопросы: кто вла-деет ресурсом информация! кто в нем заинтересован? насколькоон доступен? возможно ли его коммерческое использование?

В течение всей предшествующей XX в. истории развития ци-иилизации основным предметом труда человека оставались мате-риальные объекты. Деятельность за пределами материальногопроизводства и обслуживания, как правило,, относилась к кате-i ории непроизводственных затрат.

В конце XX в. впервые в истории человечества основным пред-метом труда в общественном производстве промышленно разви-1 ых стран становится информация. Возникли тенденции неуклон-

11

ного перекачивания трудовых ресурсов из сферы материальногопроизводства в информационную сферу, что является сейчас наи-более заметным симптомом, который получил название "инфор-мационный кризис".

По данным ЮНЕСКО, в настоящее время уже более полови-ны всего занятого населения индустриально развитых стран при-нимают участие в процессе производства и распространения ин-формации.

Как известно, большая часть усилий людей, занятых в инфор-мационном секторе, имеют своей целью управление людьми и ма-шинами в ходе трудового процесса, однако усложнение трудово-го процесса вызывает трудности управления при обработке ин-формации вручную.

Автоматизированная обработка экономической информациис применением средств связи и оргтехники вооружает админист-рацию и непосредственных исполнителей точными сведениями обобъеме работы, проделанной за любой отрезок времени, об ис-пользовании трудовых и материальных ресурсов, о себестоимос-ти и трудоемкости отдельных видов продукции и др. На основеэтих данных осуществляются расчеты экономической эффектив-ности производства, его отдельных отраслей и видов продукции,контролируется ход производства.

Дальнейшая автоматизация управленческого труда служитсредством сокращения и удешевления аппарата управления.

Использование современных информационных технологий всфере управления обеспечивает повышение качества экономичес-кой информации, ее точности, объективности, оперативности и,как следствие этого, возможности принятия своевременных уп-равленческих решений.

Глава

i ИНФОРМАЦИЯИ ИНФОРМАЦИОННАЯ

ТЕХНОЛОГИЯ

Термин "информация" происходит от латинского слова"informatio" — разъяснение, осведомление, изложение. Мы вкла-дываем в это слово весьма широкий смысл до часто можем пояс-

нить его только на интуитивном уровне. Говоря "информация",мы имеем в виду и сообщения по радио и телевидению, и содер-жание газет, книг, баз данных, библиотек, \л знания, почерпну-тые из общения с людьми и полученные в научных журналах. Ин-формацию хранят в книгах, библиотеках, в $азах данных, на бу-маге и машинных носителях. Информации передают устно и

письменно, с помощью электрических сигналов и радиоволн; по-лучают с помощью органов чувств, электрических датчиков фото-и видеокамер.

Отдельные данные и сообщения обрабатывают, преобразо-вывают, систематизируют, сортируют и получают новую инфор-мацию или новые знания.

В широком смысле информация — это сведения, знания, со-общения, являющиеся объектом хранения, преобразования, пе-редачи и помогающие решить поставленную перед человекомзадачу.

В философском смысле информация есть отражение реально-го мира; это сведения, которые один реальней объект содержито другом реальном объекте. Таким образец, понятие информа-ции связывается с определенным объектом,, свойства которогоона отражает.

13

1.Т. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХТЕХНОЛОГИЙ. ПОНЯТИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙИНФОРМАЦИИ

Под технологией (rp. techne — искусство, мастерство + ло-гия) понимают обычно: 1) совокупность методов обработки,изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья, ма-териала или полуфабриката в процессе производства, напримертехнология металлов, химическая технология, технология стро-ительных работ; 2) наука о способах воздействия на сырье,материалы или полуфабрикаты соответствующими орудиямипроизводства.

Рассматривая технологию как науку о производстве матери-альных благ, ученые выделяют в ней три аспекта [32]: информаци-онный, инструментальный и социальный. Информационный аспектвключает описание принципов и методов производства; инстру-ментальный — орудия труда, с помощью которых реализуетсяпроизводство; социальный — кадры и их организацию.

Понятие информационная технология возникло в последниедесятилетия XX в. в процессе становления информатики. Осо-бенностью информационных технологий является то, что в ней ипредметом, и продуктом труда является информация, а орудия-ми труда — средства вычислительной техники и связи. Информа-ционная технология как наука о производстве информации воз-никла именно потому, что информация стала рассматриватьсякак вполне реальный производственный ресурс наряду с другимиматериальными ресурсами. Причем производство информации иее верхнего уровня — знаний — оказывает решающее влияние намодификацию и создание новых промышленных технологий.

За точку отсчета развития человеческой цивилизации обычнопринимают время, когда люди начали создавать орудия труда иохоты. Вся последующая история технического прогресса от ов-ладения огнем до открытия ядерной энергии — это история пос-ледовательного подчинения человеку все более могущественныхсил природы. Задача, решаемая на протяжении тысячелетий, —умножать различными инструментами и машинами мускульнуюсилу человека. В то же время попытки создания инструментов,

См.: Современный словарь иностранных слов. — М.: Рус. яз., 2001.

14

усиливающих природные возможности человека по обработкеинформации, начиная от камешков абака и заканчивая механи-ческим прототипом современной ЭВМ — машиной Беббиджа,составляют лишь ничтожную часть в общем потоке развития на-учно-технического прогресса.

Как известно, для реализации научно-технической идеи тре-буется выполнение по крайней мере трех основных условий:

• идея не должна противоречить известным законам науки;• в ее реализации должна быть остро заинтересована значи-

тельная часть общества;• должен быть достигнут уровень технологии общественно-

го производства, обеспечивающий эффективную реализацию за-ложенных в идею технических принципов.

Первое из этих условий для машины Ч. Беббиджа выполнялось.Чтобы ответить на вопрос, дозрел ли к середине XIX в. социальныйзаказ на информационную машину, посмотрим на рис. 1.1.

Из этого рисунка видно, что в США до конца XIX в. свыше95% трудоспособного населения страны были заняты физичес-ким трудом и только менее 5% — работой с информацией. По-нятно, что в этих условиях основные производственные усилияобщества были направлены на совершенствование инструментов

15

и машин, облегчающих работу с материальными объектами, аинформация могла подождать.

На самых ранних этапах формирования трудовых коллекти-вов для синхронизации выполняемых действий человеку потре-бовались кодированные сигналы сообщения, сложность которыхбыстро возрастала с повышением трудового процесса. Эту зада-чу человеческий мозг решал эволюционно — без каких-либо ис-кусственно созданных инструментов: развилась и постоянно со-вершенствовалась человеческая речь. Речь оказалась и первымносителем человеческих знаний. Знания накапливались в виде ус-тных рассказов и преданий и в такой форме передавались от по-коления к поколению. Природные возможности человека по на-коплению и передаче знаний впервые получили "технологичес-кую поддержку" после создания письменности. Начатый тогдапроцесс поиска и совершенствования носителей информации про-должается до сих пор: сначала это были камень, кость, дерево,глина, папирус, шелк, бумага, а теперь — магнитные и оптичес-кие носители информации, кремний и т.д.

По современным археологическим данным, дистанция на шкалевремени между первыми инструментами для работы с материаль-ными объектами (топор, ловушки и др.) и инструментами длярегистрации информационных образов (на камне, кости и т.д.) —около миллиона лет. Иными словами, почти 99% своего истори-ческого пути люди имели дело в основном только с материальны-ми объектами. Весь отрезок времени, в течение которого они сна-чала научились регистрировать информационные образы, а за-тем и обрабатывать их, не составляет и 1% возраста человеческойцивилизации. Поэтому исторический опыт, а следовательно, иглубина творческой интуиции человека на несколько порядковслабее в информационной сфере деятельности, чем в сфере тра-диционного материального производства.

Одновременно с развитием процесса накопления знаний в че-ловеческом обществе шел процесс формирования обособленнойпрофессиональной группы, для которой сначала основным, а за-тем и единственным "служебным занятием" становится работа синформацией. Жрецы — хранители устных сокровищ знаний, азатем переписчики и толкователи книг тысячелетиями сохранялиза собой исключительную власть, основанную на монопольномдоступе к растущему фонду человеческого опыта, оставались по-

16

средниками между накопленными знаниями и заинтересованны-ми в этих знаниях людьми. Этот живой барьер начал разрушать-ся только после изобретения книгопечатания.

Стимулируемое книгопечатанием развитие наук ускоряло тем-пы накопления профессиональных знаний. Эти знания теперьможно было быстро тиражировать, и они делались доступнымидля многих, нередко разделенных территориально и во времениучастников трудового процесса. Знания, овеществленные черезтрудовой процесс в станки, машины, новые технологические про-цессы и другие новые технологические новшества, становилисьидеей плодотворных научных направлений. Цикл "знания —наука — общественное производство — знания" замкнулся, и спи-раль технологической цивилизации начала раскручиваться с по-ражающей скоростью.

Таким образом, книгопечатание, резко увеличив тираж пассив-ных носителей информации — книг, впервые создало информаци-онные предпосылки ускоренного роста производительных сил. Запоследовавшие три столетия интенсивного роста производитель-ных сил был подготовлен тот основной научно-технический задел,который привел к промышленной революции XVIII в.

"Новые машины" для обработки информации появились лишьв середине XX в. Как видно из рис. 1.1, к 1946 г., когда былапущена в эксплуатацию первая ЭВМ, общая численность заня-тых в информационной сфере США приближалась к 30% числен-ности всего трудоспособного населения страны.

Появление простейших информационных технологий можноотнести к началу письменности. Мощным толчком к развитиюинформационных технологий послужило книгопечатание, позво-лившее тиражировать информацию и открывшее эру бумажнойинформационной технологии.

Потребность в передаче и обмене информацией человечествоиспытывало уже на ранних стадиях своего развития. Если снача-ла для ускорения передачи информации использовались костры,курьеры, потом почта, семафорный телеграф и др., то с изобре-тением электрического телеграфа и телефона принципиально из-менились возможности передачи информации. Изобретениетелефона, радио и телевидения (рис. 1.2), а затем электронныхвычислительных машин (ЭВМ), цифровых систем связи и вычис-лительных сетей, создание в 1978 г. первого персонального ком-

пьютера и совершенно невероягное и исключительно быстрое егораспространение и развитие именно в качестве инструменталь-ного средства накопления, преобразования и передачи информа-ции позволили новым, автоматизированным информационнымтехнологиям внедриться практически во все области человечес-кой деятельности.

Основу автоматизированных информационных технологийсоставляют следующие технические достижения:

• средства накопления больших объемов информации на ма-шинных носителях, таких, как магнитные и оптические диски;

• средства связи, такие, как радио- и телевизионная связь, те-лекс, телефакс, цифровые системы связи, компьютерные сети, кос-мическая связь, позволяющие воспринимать, использовать и пе-редавать информацию практически в любой точке земного шара;

• компьютер, особенно персональный компьютер, позволя-ющий по определенным алгоритмам обрабатывать и отображатьинформацию, накапливать и генерировать знания.

Информационные технологии направлены на увеличение сте-пени автоматизации всех информационных операций и, следова-тельно, ускорения научно-технического прогресса общества.

Понятие информации является чрезвычайно емким и широкораспросграненным в человеческом обществе, особенно в настоя-

18

щее время, когда информатика, информационные технологии,компьютеры сопровождают человека чуть ли не с рождения.

Сама по себе информация может быть отнесена к абстрак-тным понятиям типа «математические». Однако ряд ее особен-ностей приближает информацию к материальному миру. Так,информацию можно получить, записать, передать, стереть. Ин-формация не может возникнуть из ничего. Но есть и особенно-сти, отличающие информацию от реального мира. При переда-че информации из одной системы в другую количество инфор-мации в передающей системе не уменьшается, хотя впринимающей системе оно, как правило, увеличивается. Крометого, наблюдается независимость информации от ее носителя,так как возможны ее преобразование и передача по различнымфизическим средам с помощью разнообразных физических сиг-налов безотносительно к ее семантике, т.е. содержательности,смыслу. Информация о любом материальном объекте можетбыть получена путем наблюдения, натурного или вычислитель-ного эксперимента или путем логического вывода. В связи сэтим информацию делят на доопытную., или априорную, и пос-леопытную, или апостериорную, полученную в результате про-веденного эксперимента.

Для того чтобы в материальном мире происходили обменинформацией, ее преобразование и передача, должны быть ис-точник информации, передатчик, канал связи, приемник и полу-чатель информации. Среда передачи объединяет источник и по-лучателя информации в информационную систему (рис. 1.3).

Подобные информационные системы возникают не толькосреди людей. Обмен информацией происходит и в животном, и врастительном мире. Если же участником информационной систе-мы является человек, то речь идет о смысловой информации, т.е.информации, выражаемой человеком.

Получатель информации оценивает ее в зависимости от того,для какой задачи информация будет использована. Поэтому ин-формация имеет свойство относительности. Одна и та же ин-

19

формация для одного получателя имеет глубокий смысл и обла-дает чрезвычайной ценностью, а для другого - является либодавно уже известной, либо бесполезной. Например, информа-ция о последних достижениях в физике частиц высоких энергийочень важна для физика-ядерщика и совершенно бесполезна дляагронома.

В зависимости от того, с каких позиций оценивается инфор-мация, различают такие ее аспекты, как синтаксический, семан-тический и прагматический.

Синтаксический аспект связан со способом представленияинформации вне зависимости от ее смысловых и потребитель-ских качеств. На синтаксическом уровне рассматриваются фор-мы представления информации для ее передачи и хранения.Обычно информация, предназначенная для передачи, называет-ся сообщением. Сообщение может быть представлено в видезнаков и символов, преобразовано в электрическую форму, за-кодировано, т.е. представлено в виде определенной последова-тельности электрических сигналов, однозначно отображающихпередаваемое сообщение, и промодулировано для того, чтобыимелась возможность его передачи по выбранному каналу свя-зи. Характеристики процессов преобразования сообщения дляего передачи определяют синтаксический аспект информациипри ее передаче. При хранении синтаксический аспект определя-ется другими формами представления информации, которыепозволяют наилучшим образом осуществить поиск, запись,обновление, изменение информации в информационной базе.Информацию, рассмотренную только относительно синтакси-ческого аспекта, часто называют данными.

Семантический аспект отражает смысловое содержание ин-формации и соотносит ее с ранее имевшейся информацией. Смыс-ловые связи между словами или другими элементами языка отра-жает тезаурус. Тезаурус состоит из двух частей: списка слов иустойчивых словосочетаний, сгруппированных по смыслу, и не-которого ключа, например алфавитного, позволяющего распо-ложить слова в определенном порядке. При получении информа-ции тезаурус может изменяться, и степень этого изменения ха-рактеризует воспринятое количество информации.

Прагматический аспект определяет возможность достиженияпоставленной цели с учетом полученной информации. Этот ас-пект отражает потребительские свойства информации. Если ин-

20

формация оказалась ценной, поведение ее потребителя меняетсяв нужном направлении. Проявляется прагматический аспект ин-формации только при наличии единства информации (объекта),потребителя и поставленной цели.

Информация с точки зрения ее возникновения и последую-щих преобразований проходит три этапа, которые, собственно,и отражают ее семантический, синтаксический и прагматическийаспекты. Человек сначала наблюдает некоторый факт окружаю-щей действительности, который отражается в его сознании в видеопределенного набора данных. Здесь проявляется синтаксичес-кий аспект. Затем, после определенной структуризации этих дан-ных в соответствии с конкретной предметной областью, человекформирует знание о наблюдаемом факте, что отражает семанти-ческий аспект полученной информации. Информация в виде зна-ний имеет высокую степень структуризации, что позволяет выде-лять полную информацию об окружающей нас действительностии создавать информационные модели исследуемых объектов.Полученные знания человек затем использует в своей практике,т.е. для достижения поставленных целей, что и отражает прагма-тический аспект информации.

Информация классифицируется по в и д а м . Научная инфор-мация — это информация, наиболее полно отражающая объек-тивные закономерности природы, общества и мышления. Ее под-разделяют по о б л а с т я м п о л у ч е н и я , или пользования: наполитическую, экономическую, техническую, биологическую, фи-зическую и т.д.; по н а з н а ч е н и ю : на массовую и специальную.

В системах организационного управления выделяют экономи-ческую информацию, связанную с управлением людьми, и техни-ческую информацию, связанную с управлением техническимиобъектами.

Экономическая информация отражает процессы производства,распределения, обмена и потребления материальных благ и ус-луг. В связи с тем, что экономическая информация большей час-тью связана с общественным производством, ее часто называютпроизводственной информацией.

Экономическая информация характеризуется большим объе-мом, многократным использованием, обновлением и преобразо-ванием, большим числом логических операций и относительнонесложных математических расчетов для получения многих ви-дов результатной информации.

21

мационную сферу является сейчас наиболее заметным, но далеконе единственным симптомом приближающихся "гигантских по-трясений", которые получили в наше время общее и несколькотуманное название "информационный кризис".

Количество информации, поступающей в последние годы впромышленность, управление и научный мир, доходит до тре-вожных пропорций. Печать неудачно называет это "информаци-онным взрывом". Неудачно потому, что взрыв быстро прекра-щает свой бурный рост. Рост же информации в перспективе неимеет конца. Общая сумма человеческих знаний изменялась рань-ше очень медленно: в 1800 г. она удваивалась каждые 50 лет,к 1950 г. удваивалась каждые 10 лет, к 1970 г. — каждые 5 лет, ак 2000 г. — каждые два года.

Поэтому нельзя, видимо, считать случайным тот факт, чтопервая ЭВМ — основной инструмент еще не родившейся к томувремени науки об управлении информационными потоками —создавалась одновременно с урановым проектом и в значитель-ной степени стимулировалась им. В 1948 г., спустя два-три годапосле начала эксплуатации первой ЭВМ, "отец кибернетики"Норберт Винер пытался пояснить сложившуюся в середине XX в.ситуацию кратким историческим экскурсом: "Идеи каждой эпо-хи отражаются в ее технике. Инженерами древности были земле-меры, астрономы и мореплаватели; инженерами XVII и началаXVIII в. были часовщики и шлифовальщики линз... Основнымпрактическим результатом этой техники, основанной на идеяхГюйгенса и Ньютона, была эпоха мореплавания, когда впервыест ало возможным вычислять долготы с приемлемой точностью иторговля с заокеанскими странами, бывшая чем-то случайным ирискованным, превратилась в правильно поставленное предпри-ятие. Это была техника коммерсантов.

Купца сменил фабрикант, а место хронометра заняла паро-вая машина. От машины Ньюкомена почти до настоящего вре-мени основной областью техники было исследование первичныхдвигателей... Тепло было превращено в полезную энергию вра-щения и поступательного движения, а физика Ньютона была до-полнена физикой Румфорда, Карно и Джоуля...".

Итак, если XVII столетие и начало XVIII столетия — век ча-сов, а конец XVIII и все XIX столетие — век паровых машин, тонастоящее время — это век связи и управления. (

23

По оценкам специалистов, в течение 1980-х гг. расходы про-мышленно развитых стран на "технику слабых токов" — элект-ронику и связь — превысили расходы на "технику сильных то-ков" — энергетику. Таким образом, к началу 1990-х гг. промыш-ленно развитыми странами была пройдена указанная Н. Винеромграница, отделяющая век энергетики от века информации. На-пример, в течение 1970-х гг. после более чем пятикратного повы-шения цен мирового рынка на основной энергоноситель — нефтьсуммарные/затраты на генерирование, передачу и потреблениеэнергии к началу 1980-х гг. стабилизировались в США на уровне13% валового национального продукта (ВНП). Расходы же наприобретение и эксплуатацию вычислительной техники оцени-вались к концу 1970-х гг. в 5% ВНП, к 1985 г. — достигли 8%, к1990 г. — 13%, а в 2000 г. составили уже 21%.

В настоящее время можно указа'ть по крайней мере два пока-зателя, каждый из которых убедительно свидетельствует о нача-ле перехода промышленно развитых стран на качественно новыйэтап технологического развития, который принято называть ве-ком информации:

1) время удвоения объема накопленных научных знаний со-ставляет уже 2—3 года;

2) материальные затраты на хранение, передачу и переработ-ку информации превышают аналогичные расходы на энергетику.

Однако если проблемы, которые принято объединять поня-тием "энергетический кризис", вызывают, как правило, общеепонимание и предпринимаются организационные усилия на всехуровнях, чтобы обеспечить необходимую концентрацию сил дляпоиска путей их решения, то проблемы "информационного кри-зиса", которыми отмечается переход промышленно развитыхстран от века энергетики в век информации, все еще воспринима-ются намного труднее. Здесь, по-видимому, все дело в отсутствииисторического опыта. Как отмечал главный теоретик фирмы ИБМЛ. Бранскомб, "нам только еще предстоит узнать, каким он бу-дет — век информации".

1.2.2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ РЕСУРСЫ

Растущая зависимость промышленно развитых стран от ис-точников информации (технической, экономической, политичес-кой, военной и т. д.), а также от уровня развития и эффективно-

24

ети использования средств передачи и переработки информациипривела к формированию на рубеже 1980-х гг. принципиальнонового понятия — национальные информационные ресурсы.

Национальные информационные ресурсы — новая экономи-ческая категория. Следует подчеркнуть, что политические и во-енные информационные факторы относятся к числу традицион-но наиболее понятных, тысячелетиями развиваемых аспектов ис-пользования информационных ресурсов. Исторически новымоказался наблюдаемый за последние десятилетия в промышленноразвитых странах процесс стремительного роста экономическойшачимости народнохозяйственных аспектов национальных ин-формационных ресурсов. Корректная постановка вопроса о ко-ничественной оценке этих ресурсов и их связи с другими эконо-мическими категориями еще ожидает разработки и потребует,нидимо, длительных совместных усилий специалистов и ученыхсамых разных областей знаний.

Председатель программы по формированию политики в об-ласти информационных ресурсов, профессор Гарвардского уни-верситета А. Оеттингер считает [7], что наступает время, когда"информация становится таким же основным ресурсом, как ма-i ериалы и энергия, и, следовательно, по отношению к этому ре-сурсу должны быть сформулированы те же критические вопро-сы: кто им владеет, кто в нем заинтересован, насколько он досту-пен, возможно ли его коммерческое использование?".

На мировом рынке результаты промышленной эксплуатацииi гациональных информационных ресурсов представлены в насто-ящее время тремя основными видами экспорта:

• экспортом овеществленных в наукоемких изделиях промыш-ленности результатов научно-исследовательских и опытно-кон-структорских работ (НИОКР);

• так называемым невидимым экспортом результатовНИОКР— патентами, лицензиями и т. д.;

• экспортом менеджмента — продажей технологии в областиорганизации и управления производством.

Информационные ресурсы — это непосредственный продукт ин-теллектуальной деятельности наиболее квалифицированной итворчески активной части трудоспособного населения страны.И к лад в формирование национальных информационных ресур-сов вносят представители практически всех основных професси-

25

ональных групп: рабочие своими руками создают новые образ-цы сложных наукоемких изделий и участвуют в совершенствова-нии технологических процессов; специалисты — инженеры и тех-ники проектируют эти изделия и технологические процессы; уче-ные закладывают фундаментальные основы технологии будущего;персонал управления производством, конторские служащие ос-ваивают и развивают новые организационные формы эффектив-ного управления современным производством. В сложившихся кначалу 198,0-х гг. социально-экономических условиях относитель-ная ценность информационных ресурсов по отношению ко всемостальным национальным ресурсам имеет отчетливо выражен-ную тенденцию к возрастанию.

Осознание развитыми странами мира информации как страте-гического ресурса позволило перейти к толкованию понятия ин-формационного общества, концептуальные положения которогобыли определены в Окинавской хартии глобального информаци-онного общества, подписанной руководителями семи ведущих странмира и Президентом России В.В. Путиным в августе 2000 г.

К характерным особенностям информационного общества какновой ступени в развитии современной цивилизации следует от-нести:

• увеличение роли информации и знаний в жизни общества,создание и развитие рынка информации и знаний как факторовпроизводства в дополнение к рынкам природных ресурсов, тру-да и капитала, превращение информационных ресурсов обществав реальные ресурсы социально-экономического развития;

• создание глобального информационного пространства,обеспечивающего эффективное информационное взаимодействиелюдей, их доступ к мировым информационным ресурсам и удов-летворение их социальных и личностных потребностей в инфор-мационных продуктах и услугах;

• становление и в последующем доминирование в экономикеновых технологических укладов, базирующихся на массовом исполь-зовании информационно-коммуникационных технологий. Эти ук-лады не только обеспечивают постоянный рост производительнос-ти труда, но и ведут к появлению новых форм социальной и эконо-мической деятельности (дистанционное образование, телеработа,телемедицина, электронная торговля, электронная демократия и др.);

• повышение уровня профессионального и общекультурно-го развития за счет совершенствования системы образования и

26

расширения возможностей систем информационного обмена намеждународном, национальном и региональном уровнях, повы-шение роли квалификации, профессионализма и способностей ктворчеству как важнейших характеристик услуг труда;

• создание эффективной системы обеспечения прав граждани социальных институтов на свободное получение, распростра-нение и использование информации как важнейшего условия де-мократического развития, улучшение взаимодействия населенияс органами власти.

Как показывает мировой опыт, успешное продвижение к ин-формационному обществу определяется геополитическими целя-ми и приоритетами различных стран (США, страны ЕС и др.).В современных условиях это продвижение становится важным по-литическим фактором и для ведущих стран является основой на-циональной политики. В России с этой целью принята Федераль-ная целевая программа "Развитие информатизации в России напериод до 2010 года".

1.2.3. РАЗВИТИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СФЕРЫПРОИЗВОДСТВА

По данным ЮНЕСКО, в настоящее время "уже более половинывсего занятого населения наиболее развитых капиталистическихстран прямо или косвенно принимает участие в процессе производ-ства и распространения информации". Большая часть производ-ственных усилий людей, занятых в информационном секторе обще-ственного производства, имеет своей целью управление людьми имашинами в ходе трудового процесса. Быстрое усложнение трудо-вого процесса и отношений между его участниками приближаетобщество к естественному порогу сложности, за которым не воору-женный инструментами для обработки информации разум не все-гда в состоянии эффективно контролировать ситуацию.

Какими инструментами была вооружена до последнего вре-мени основная часть занятых в информационной сфере? Телеграф,телефон, пишущая машинка — вот все, чем располагала инфор-мационная сфера со времени первой промышленной революции.Поэтому увеличение (одновременно с ростом сложности индуст-риального общества) объема и скорости циркулирующих инфор-

27

мационных потоков сопровождалось в основном соответствую-щим увеличением относительной доли трудящихся, занятых винформационном секторе общественного производства.

Вместе с ростом относительной численности занятых в секто-ре обработки информации темпы роста эффективности обще-ственного производства в целом в промышленно развитых стра-нах неуклонно снижаются. В последнее десятилетие XX в. инст-рументооснащенность промышленных рабочих в стоимостномотношении уже более чем в 10 раз превышала инструментоосна-щенность занятых в крупнейшем по численности информацион-ном секторе общественного производства. Темпы роста произ-водительности труда рабочих в автоматизированных отрасляхпромышленности более чем в 20 раз превышали темпы роста про-изводительности трудящихся, занятых обработкой информации.В этих условиях продолжающийся рост численности занятых об-работкой информации (вызванный постоянным увеличениемсложности общественного производства) ведет к соответствую-щему снижению общих темпов роста производительности трудав экономике промышленно развитых стран (из-за увеличения от-носительного веса в народном хозяйстве информационного сек-тора, отличающегося низкой инструментооснащенностью и со-ответственно крайне низкой производительностью). Производи-тельность труда в информационном секторе становится ключевымфактором повышения эффективности общественного производ-ства промышленно развитых стран.

Конкретные формы использования ЭВМ в процессе формиро-вания и промышленной эксплуатации информационных ресурсовстановятся все более разнообразными. Это могут быть, с одной сто-роны, мощные вычислительные центры для централизованного хра-нения больших объемов информации, обеспечения информацион-но-поисковых запросов абонентов глобальных сетей ЭВМ, а такжедля решения "предельных" по вычислительным ресурсам научныхзадач: прогнозирования погоды, аэродинамики, расчета ядерныхреакторов, обработки изображений (космических, данных аэрофо-тосъемок, фильмовой информации в исследованиях элементарныхчастиц и т.д.). С другой стороны, большое число территориальнораспределенных и независимо функционирующих локальных сетейи отдельно устанавливаемых ЭВМ малой и средней конфигурации.Сюда относятся: проблемно-ориентированные комплексы (для ав-томатизации проектирования, научных исследований, технологи-

28

ческих процессов и т. д.); персональные вычислительные системы(для индивидуального выполнения научно-технических, экономичес-ких и других расчетов), индивидуальные системы обработки тек-стов и т. д. И наконец, непосредственно на рабочих местах произ-водственных предприятий — станки с Числовым программным уп-равлением, микропроцессорные "обрабатывающие центры",промышленные роботы, гибкие системы автоматизации.

Активными информационными ресурсами называют ту частьнациональных информационных ресурсов, которую составляетинформация, доступная для автоматизированной обработки. Естьоснования предполагать, что отношение объема активных ин-формационных ресурсов к общему объему национальных инфор-мационных ресурсов является одним из существенных экономи-ческих показателей, характеризующих эффективность использо-вания этих важнейших национальных ресурсов.

В официальном документе фирмы ИБМ, предназначенном дляознакомления зарубежных потребителей с ее основными концеп-циями, целями и задачами, утверждается, что информация явля-ется одним из ценнейших ресурсов мира.

Производительность труда занятых в информационной сфе-ре народного хозяйства обусловливает эффективность использо-вания этого стратегического ресурса и, следовательно, во все бо-лее значительной степени реальный экономический потенциалпромышленно развитых стран.

Производственная эффективность изделий и услуг, создавае-мых отраслями электроники, связи и вычислительной техники дляпромышленной эксплуатации национальных информационныхресурсов, является одним из ключевых факторов экономическогороста промышленно развитых стран.

1.3. КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ.МЕТОДЫ ОЦЕНКИ

Для того чтобы оценить и измерить количество информациив соответствии с вышеизложенными аспектами, применяются раз-личные подходы. Среди них выделяются статистический, семан-тический, прагматический и структурный. Исторически наиболь-шее развитие получил статистический подход.

29

Статистический подход изучается в разделе кибернетики,•называемом теорией информации. Его основоположником счи-тается К. Шеннон, опубликовавший в 1948 г. свою математичес-кую теорию связи. Большой вклад в теорию информации до неговнесли ученые Найквист и Хартли. В 1924 и 1928 гг. они опубли-ковали работы по теории телеграфии и передаче информации.Признаны во всем мире исследования по теории информациироссийских ученых А.Н. Колмогорова, А.Я. Хинчина, В.А. Ко-тельникова, А.А. Харкевича и др.

К. Шенноном [37] было введено понятие количество информа-ции как меры неопределенности состояния системы, снимаемой приполучении информации. Количественно выраженная неопределен-ность состояния получила название энтропии по аналогии с подоб-ным понятием в статистической механике. При получении инфор-мации уменьшается неопределенность, т. е. энтропия, системы. Оче-видно, что чем больше информации получает наблюдатель, тембольше снимается неопределенность, и энтропия системы уменьша-ется. При энтропии, равной нулю, о системе имеется полная инфор-мация, и наблюдателю она представляется целиком упорядоченной.Таким образом, получение информации связано с изменением сте-пени неосведомленности получателя о состоянии этой системы.

До получения информации ее получатель мог иметь некоторыепредварительные (априорные) сведения о системе X. Оставшаяся нео-сведомленность и является для него мерой неопределенности состоя-ния (энтропией) системы. Обозначим априорную энтропию системыX через Н(Х). После получения некоторого сообщения наблюдательприобрел дополнительную информацию 1(Х), уменьшившую его на-чальную неосведомленность так, что апостериорная (после получе-ния информации) неопределенность состояния системы стала Н'(Х).Тогда количество информации / может быть определено как

1(Х)=Н(Х)-Н'(Х).

Другими словами, количество информации измеряется умень-шением (изменением) неопределенности состояния системы.

Если апостериорная энтропия системы обратится в нуль, топервоначально неполное знание заменится полным знанием иколичество информации, полученной в этом случае наблюдате-лем, будет таково:

1(Х)=Н(Х),

30

2) при заданном числе состояний системы N величина Н мак-

симальна и равна KQ\ogaN, когда все Р, равны.

Определим единицы измерения количества информации с по-мощью выражения для энтропии системы с равновероятнымисостояниями.

Пусть система имеет два равновероятных состояния, т.е. N = 2.Будем считать, что снятие неопределенности о состоянии такойсистемы дает одну единицу информации, так как при полном сня-тии неопределенности энтропия количественно равна информа-ции Я = /. Тогда

1 = *0 l«ga 2.

Очевидно, что правая часть равенства будет тождественноравна единице информации, если принять KQ = 1 и основание ло-гарифма а = 2. В общем случае при N равновероятных состоянийколичество информации будет такова:

Эта формула получила название формулы Хартли и показы-вает, что количество информации, необходимое для снятия нео-пределенности о системе с равновероятными состояниями, зави-сит лишь от количества этих состояний.

Информация о состояниях системы передается получателю ввиде сообщений, которые могут быть представлены в различнойсинтаксической форме, например в виде кодовых комбинаций,использующих т различных символов и п разрядов, в-каждом изкоторых может находиться любой из символов. Если код не из-быточен, то каждая кодовая комбинация отображает одно изсостояний системы. Количество кодовых комбинаций будет

Подставив это выражение в формулу для /, получим:

т.

32

Если код двоичный, т.е. используется лишь два символа (0 и1), то т = 2 и / = п.

В этом случае количество информации в сообщении составитп двоичных единиц. Эти единицы называют битами (от англ.Binary digit (bit) — двоичная цифра).

При использовании в качестве основания логарифма числа 10единицы измерения информации могут быть десятичными, или

дитами. Так как Iog2 ./V = Iog10 N/Iog10 2 = 3,321og10 N, то десятич-

ная единица составляет примерно 3,33 бита.Иногда удобно применять натуральное основание логариф-

ма е. В этом случае получающиеся единицы информации называ-ются натуральными или нотами. Переход от основания а к осно-

ванию b требует лишь умножения на log^ a.

Введенная количественная статистическая мера информациишироко используется в теории информации для оценки собствен-ной, взаимной, условной и других видов информации. Рассмот-рим в качестве примера собственную информацию. Под собствен-ной информацией будем понимать информацию, содержащуюся вданном конкретном сообщении. А конкретное сообщение, какуказывалось, дает получателю информацию о возможности су-ществования конкретного состояния системы. Тогда количествособственной информации, содержащееся в сообщении X,, опре-деляется как

I(X,)=-log2P(Xl).

Собственная информация обладает следующими свойствами:1) собственная информация неотрицательна;2) чем меньше вероятность возникновения сообщения, тем

больше информации оно содержит. Именно поэтому неожидан-ные сообщения так воздействуют на психику человека, что со-держащееся в них большое количество информации создает ин-формационный психологический удар, иногда приводящий к тра-гическим последствиям;

3) если сообщение имеет вероятность возникновения, равнуюединице, то информация, содержащаяся в нем, равна нулю, таккак заранее известно, что может прийти только это сообщение, азначит, ничего нового потребитель информации не получает;

33

2-1909

4) собственной информации присуще свойство аддитивнос-ти, т.е. количество собственной информации нескольких незави-симых сообщений равно сумме собственной информации сооб-щений. Например, для собственной информации двух сообще-ний Xt и YI может быть записано:

Следует еще раз отметить, что статистический подход к коли-чественной оценке информации был рассмотрен для дискретныхсистем, случайным образом переходящих из состояния в состоя-ние, и, следовательно, сообщение об этих состояниях также воз-никает случайным образом. Кроме того, статистический методопределения количества информации практически не учитываетсемантического и прагматического аспектов информации.

Семантический подход определения количества информацииявляется наиболее трудно формализуемым и до сих пор оконча-тельно не определившимся.

Наибольшее признание для измерения смыслового содер-жания информации получила тезаурусная мера, предложеннаяЮ.И. Шнейдером. Идеи тезаурусного метода были сформулиро-ваны еще основоположником кибернетики Н. Винером. Для по-нимания и использования информации ее получатель должен об-ладать определенным запасом знаний.

Если индивидуальный тезаурус потребителя Sri отражает егознания о данном предмете, то количество смысловой информа-ции /с, содержащееся в некотором сообщении, можно оценитьстепенью изменения этого тезауруса, произошедшего под воздей-ствием данного сообщения. Очевидно, что количество информа-ции /с нелинейно зависит от состояния индивидуального тезау-руса пользователя, и хотя смысловое содержание сообщения 5ппостоянно, пользователи, имеющие различные тезаур/сы, будутполучать неодинаковое количество информации. В CIMOM деле,если индивидуальный тезаурус получателя информации близок кнулю (5п ~ 0), то в этом случае и количество воспринятой инфор-мации равно нулю: /с = 0.

Иными словами, получатель не понимает принятого сообще-ния и, как следствие, для него количество воспринято? информа-ции равно нулю. Такая ситуация эквивалентна прослушиваниюсообщения на неизвестном иностранном языке. Несокненно, со-

34

общение не лишено смысла, однако оно непонятно, а значит, неимеет информативности.

Количество семантической информации /с в сообщении так-же будет равно нулю, если пользователь информации абсолютновсе знает о предмете, т.е. его тезаурус 5п и сообщение не даютему ничего нового.

Интуитивно мы чувствуем, что между этими полярными зна-чениями тезауруса пользователя существует некоторое оптималь-

ное значение SrionT' ПРИ котором количество информации /с,

извлекаемое из сообщения, становится для получателя максималь-ным. Эта функция зависимости количества информации /с отсостояния индивидуального тезауруса пользователя Sn приведе-на на рис. 1.4.

Тезаурусный метод подтверждает тезис о том, что информа-ция обладает свойством относительности и имеет, таким образом,относительную, субъективную ценность. Для того чтобы объек-тивно оценивать научную информацию, появилось понятие обще-человеческого тезауруса, степень изменения которого и определя-ла бы значительность получаемых человечеством новых знаний.

Прагматический подход определяет количество информациикак меры, способствующей достижению поставленной цели. Од-ной из первых работ, реализующей этот подход, явилась статьяА.А. Харкевича. В ней он предлагал принять за меру ценности

35

информации количество информации, необходимое для достиже-ния поставленной цели. Этот подход базируется на статистичес-кой теории Шеннона и рассматривает количество информациикак приращение вероятности достижения цели. Так, если принятьвероятность достижения цели до получения информации равнойРО, а после ее получения Р\, прагматическое количество инфор-мации /п определяется как

/„-•*£.Если основание логарифма сделать равным двум, то /п будет

измеряться в битах, как и при статистическом подходе.При оценке количества информации в семантическом и праг-

матическом аспектах необходимо учитывать и временную зави-симость информации. Дело в том, что информация, особенно всистемах управления экономическими объектами, имеет свойствостареть, т.е. ее ценность со временем падает, и важно использо-вать ее в момент наибольшей ценности.

Структурный подход связан с проблемами хранения* реорга-низации и извлечения информации и по мере увеличения объе-мов накапливаемой в компьютерах информации приобретает всебольшее значение.

При структурном подходе абстрагируются от субъективности,относительной ценности информации и рассматривают логическиеи физические структуры организации информации. С изобретени-ем компьютеров появилась возможность хранить на машинныхносителях громадные объемы информации. Но для ее эффективно-го использования необходимо определить такие структуры органи-зации информации, чтобы существовала возможность быстрогопоиска, извлечения, записи, модификации информационной базы.

При машинном хранении структурной единицей информацииявляется один байт, содержащий восемь бит (двоичных единиц ин-формации). Менее определенной, но также переводимой в байты яв-ляется неделимая единица экономической информации — реквизит.

Реквизиты объединяются в показатели, показатели — в запи-си, записи — в массивы, из массивов создаются комплексы масси-вов, а из комплексов — информационные базы. Структурная тео-рия позволяет на логическом уровне определить оптимальнуюструктуру информационной базы, которая затем с помощью оп-

36

ределенных средств реализуется на физическом уровне — уровнетехнических устройств хранения информации. От выбраннойструктуры хранения зависит такой важный параметр, как времядоступа к данным, т.е. структура влияет на время записи и счи-тывания информации, а значит, и на время создания и реоргани-зации информационной базы.

Информационная база совместно с системой управления ба-зой данных (СУБД) формирует автоматизированный банк данных.

Значение структурной теории информации растет при пере-ходе от банков данных к банкам знаний, в которых информацияподвергается еще более высокой степени структуризации.

После преобразования информации в машинную форму ее ана-литический и прагматический аспекты как бы уходят в тень, и даль-нейшая обработка информации происходит по "машинным зако-нам", одинаковым для информации любого смысловогосодержания. Информация в машинном виде, т. е. в форме электри-ческих, магнитных и тому подобных сигналов и состояний, носитназвание данных. Для того чтобы понять их смысловое содержание,необходимо данные снова преобразовать в информацию (рис. 1.5).

1.4. ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННАЯТЕХНОЛОГИЯ

Информатика как наука занимается изучением информаци-онных процессов и методов их автоматизации на основе про-граммно-аппаратных средств вычислительной техники и средствсвязи. Исторически информатика изучала научную информацию

37

и способы ее структуризации, систематизации, хранения и рас-пространения. Появление средств вычислительной техники по-зволило автоматизировать часть указанных операций. Дальней-шее изучение процессов возникновения, накопления информации,ее структуризации, передачи, обработки и представления потре-

, бовало создания специального аппарата, позволяющего описы-вать, анализировать и систематизировать различные фазы ин-формационных процессов. Так возник аппарат информационно-го моделирования. Наличие частных моделей информационныхпроцессов позволило целенаправленно использовать средствавычислительной техники и связи, которые, в свою очередь, со-вершенствовались для большего удовлетворения потребностейинформатики. Начиная с 1980-х гг. различные фазы преобразо-вания информации стали рассматриваться как единый информа-ционный процесс, направленный на удовлетворение информаци-онных потребностей человечества. В этом проявился выход ин-форматики на глобальный уровень, позволяющий говорить о том,что человечество осознало информацию как ресурс развития об-щества, а информатику как науку, развитие которой позволитобеспечить полное использование этого ресурса. С информати-кой связывают решение принципиально новых проблем челове-чества: создание информационной модели мира; расширение твор-ческого аспекта деятельности человека; переход к безбумажнойинформатике; доступность информационного ресурса каждомучлену общества [29].

В настоящее время информатика приобрела многоаспектныйхарактер. В ней соединены глобальность и конкретность приме-нения, методы формализации и физической реализации.

При моделировании информационного процесса и его фазвыделяют три уровня:

• концептуальный, на котором описываются содержание иструктура предметной области;

• логический, на котором проводится формализация модели;• физический, определяющий способ реализации информаци-

онной модели в техническом устройстве.Трехуровневый подход может быть целесообразен и при изу-

чении информатики [32]. При таком подходе можно выделить сле-дующие уровни информатики: физический, логический и приклад-ной (или пользовательский).

На физическом уровне информатика изучает аппаратно-про-граммные средства вычислительной техники и средства связи, ко-

38

торые как бы составляют ее фундамент и позволяют физическиреализовывать ее логический и прикладной уровни.

На логическом уровне информатики изучается технология пе-реработки информационного ресурса с целью получения новойинформации на базе средств вычислительной техники и средствсвязи. Следовательно, логический уровень — это информацион-ная технология. '

Наконец, третий, прикладной уровень информатики характе-рен изучением вопросов использования информационной техно-логии при создании и эксплуатации систем, в которых преобла-дающими процессами являются информационные.

Таким образом, предметом изучения курса "Информацион-ные системы и технологии в экономике" являются логический иприкладной уровни информатики. Физический же уровень изу-чается в курсе "Информатика", который посвящен аппаратнымсредствам электронной вычислительной техники и базовому про-граммному обеспечению.

Информационная технология (ИТ) имеет свою цель, методы исредства реализации. Кратко их содержание состоит в следующем.

Целью информационной технологии является создание из ин-формационного ресурса качественного информационного про-дукта, удовлетворяющего требованиям пользователя.

Методами ИТ являются методы обработки и передачи дан-ных. Средства ИТ — это математические, программные, инфор-мационные, технические и другие средства.

При таком определении целей, методов и средств под инфор-мационной технологией будем понимать целостную техническуюсистему, обеспечивающую целенаправленное создание, передачу,хранение и отображение информационного продукта (данных,идей, знаний) с наименьшими затратами и в соответствии с зако-номерностями той социальной среды, где развивается информа-ционная технология [29].

Практическое приложение методов и средств обработки дан-ных может быть различным, поэтому целесообразно выделить гло-бальную, базовые и конкретные информационные технологии.

Глобальная информационная технология включает модели, ме-тоды и средства, формализующие информационные ресурсы об-щества и позволяющие их использовать. Базовая информацион-ная технология предназначена для определенной области приме-нения — производство, научные исследования, обучение и т.д.

39

Конкретные информационные технологии реализуют обработкуданных при решении функциональных задач пользователей, на-пример задачи учета, планирования, анализа.

Вопросы для самопроверки

1. Определите понятие технология и ее аспекты.2. Что послужило причиной возникновения понятия информацион-

ная технология!3. Какие достижения человечества обусловили появление автома-

тизированных информационных технологий?4. Дайте определение понятия информация. В чем состоят ее особен-

ности?5. Что такое информационная система!6. Объясните содержание синтаксического, семантического, праг-

матического аспектов информации.7. Как классифицируется информация?8. Чем отличается экономическая информация и ее структурная еди-

ница — показатель!9. Дайте статистическое определение меры информации.

10. Напишите и объясните формулу Хартли для определения количе-ства информации.

11. В чем заключаются общность и отличие единиц измерения инфор-мации: бит, дит, нат!

12. Что такое собственная информация и каковы ее свойства?13. Объясните семантический подход к измерению количества инфор-

мации.14. В чем заключается прагматический подход к измерению количе-

ства информации?15. В каких случаях применяется структурный подход к измерению

количества информации?16. Для чего необходимо преобразовывать информацию в данные и

обратно?

Глава

2 ИНФОРМАЦИОННЫЕСИСТЕМЫ

В изучаемом курсе информационные технологии рассматри-ваются применительно к управлению в организационных систе-мах, поэтому управление — одно из основных понятий. Управле-ние можно определить как функцию системы, обеспечивающуюлибо сохранение ее основных свойств, либо ее развитие в направ-лении определенной цели. Следовательно, управление неразрыв-но связано с системой и без нее не существует.

2.1. ПОНЯТИЕ СИСТЕМЫ

По-гречески система (systema) — это целое, составленное изчастей. Другими словами, система есть совокупность элементов,взаимосвязанных друг с другом и таким образом образующихопределенную целостность.

Количество элементов, из которых состоит система, можетбыть любым, важно, чтобы они были между собой взаимосвяза-ны. Примеры систем: техническое устройство, состоящее из уз-лов и деталей; живой организм, состоящий из клеток; коллективлюдей; предприятие; государство и т.д. Лекционная аудитория слектором и студентами — система; каждый студент — тоже сис-тема; оборудование аудитории — система; даже отдельный стол —система. А вот ножка стола — не система. Но это с точки зрениямакропредставлений. Если рассматривать ножку стола с точкизрения микропредставлений, то это также система, образуемаясовокупностью молекул и атомов.

Из этих примеров ясно, что системы очень разнообразны, новсе они обладают рядом общих свойств.

Элемент системы — часть системы, выполняющая определен-ную функцию (лектор читает лекцию, студенты ее слушают и конс-

41

пектируют и т.д.). Элемент системы может быть сложным, состоя-щим из взаимосвязанных частей, т.е. тоже представляет собой сис-тему. Такой сложный элемент часто называют подсистемой.

Организация системы — внутренняя упорядоченность и со-гласованность взаимодействия элементов системы. Организациясистемы проявляется, например, в ограничении разнообразиясостояний элементов в рамках системы (во время лекции не игра-ют в волейбол).

Структура системы — совокупность внутренних устойчивыхсвязей между элементами системы, определяющая ее основныесвойства. Например, в иерархической структуре отдельные эле-менты образуют соподчиненные уровни и внутренние связи об-разованы между этими уровнями.

Целостность системы — принципиальная несводимостьсвойств системы к сумме свойств ее элементов. В то же время свой-ства каждого элемента зависят от его места и функции в системе.Так, если вернуться к примеру с лекцией, то, рассматривая от-дельно свойства лектора, студентов, предметов оборудованияаудитории и т.д., нельзя однозначно определить свойства систе-мы, где эти элементы будут совместно использоваться.

Классификация систем, как и любая классификация, можетпроводиться по различным признакам. В наиболее общем планесистемы можно разделить на материальные и абстрактные.

Материальные системы представляют собой совокупностьматериальных объектов. Среди материальных систем можно вы-делить неорганические (технические, химические и т.п.), органи-ческие (биологические) и смешанные, содержащие элементы какнеорганической, так и органической природы. Среди смешанныхсистем следует обратить особое внимание на человеко-машин-ные (эрготехнические) системы, в которых человек с помощьюмашин осуществляет свою трудовую деятельность.

Важное место среди материальных систем занимают соци-альные системы с общественными отношениями (связями) междулюдьми. Подклассом этих систем являются социально-экономи-ческие системы, в которых общественные отношения "людей впроцессе производства являются связями между элементами.

Абстрактные системы — это продукт человеческого мышле-ния: знания, теории, гипотезы и т.п.

По в р е м е н н о й з а в и с и м о с т и различают статическиеи динамические системы. В статических системах с течением вре-

42

мени состояние не изменяется, в динамических системах проис-ходит изменение состояния в процессе ее функционирования.

Динамические системы с т о ч к и з р е н и я н а б л ю д а т е -ля могут быть детерминированными и вероятностными (стоха-стическими). В детерминированной системе состояние ее элемен-тов в любой момент полностью определяется их состоянием впредшествующий или последующий момент времени. Иначе го-воря, всегда можно предсказать поведение детерминированнойсистемы. Если же поведение предсказать невозможно, то системаотносится к классу вероятностных (стохастических) систем.

Любая система входит в состав большей системы. Эта боль-шая система как бы окружает ее и является для данной системывнешней средой. По тому, как взаимодействует система с внеш-ней средой, различают закрытые и открытые системы. Закрытыесистемы не взаимодействуют с внешней средой, все процессы,кроме энергетических, замыкаются внутри системы. Открытыесистемы активно взаимодействуют с внешней средой, что позво-ляет им развиваться в сторону совершенствования и усложнения.

По с л о ж н о с т и системы принято делить на простые, слож-ные и большие (очень сложные).

Простая система — это система, не имеющая развитой струк-туры (например, нельзя выявить иерархические уровни).

Сложная система — система с развитой структурой, состоя-щая из элементов — подсистем, являющихся в свою очередьпростыми системами.

Большая система — это сложная система, имеющая ряд до-полнительных признаков: наличие разнообразных (материаль-ных, информационных, денежных, энергетических) связей междуподсистемами и элементами подсистем; открытость системы; на-личие в системе элементов самоорганизации; участие в функцио-нировании системы людей, машин и природной среды.

Понятие большой системы было введено, как следует из при-веденных выше признаков, для обозначения особой группы сис-тем, не поддающихся точному и подробному описанию. Для боль-ших систем можно выделить следующие основные признаки:

1. Наличие структуры, благодаря которой можно узнать, какустроена система, из каких подсистем и элементов состоит, како-вы их функции и взаимосвязи, как система взаимодействует с внеш-ней средой.

43

2. Наличие единой цели функционирования, т.е. частные целиподсистем и элементов должны быть подчинены цели функцио-нирования системы.

3. Устойчивость к внешним и внутренним возмущениям. Этосвойство подразумевает выполнение системой своих функций вусловиях внутренних случайных изменений параметров и деста-билизирующих воздействий внешней среды.

4. Комплексный состав системы, т.е. элементами и подсисте-мами большой системы являются самые разнообразные по своейприроде и принципам функционирования объекты.

5. Способность к развитию. В основе развития систем лежатпротиворечия между элементами системы. Снятие противоречийвозможно при увеличении функционального разнообразия, а этои есть развитие.

Изучение, анализ и синтез больших систем проводятся на ос-нове системного подхода, который предполагает учет основныхсвойств таких систем.

Важным инструментом исследования систем, как известно, ине только систем является метод моделирования. Суть этого ме-тода состоит в том, что исследуемый объект заменяется его моде-лью, т.е. некоторым другим объектом, сохраняющим основныесвойства реального объекта, но более удобным для исследованияили использования.

Различают физические и абстрактные модели. При изученииинформационных технологий наибольшее распространение по-лучили абстрактные информационные модели.

Математические модели, применяемые в экономических иссле-дованиях, называют экономико-матеметическими. Математичес-кие модели представляют собой формализованное описание наязыке математики исследуемых объектов и отображают в видематематических отношений взаимосвязи параметров этих объек-тов. Наличие достаточно полной математической модели объек-та позволяет разработать алгоритм управления этим объектом,т.е. создать алгоритмическую модель. Если для управления исполь-зуется ЭВМ, то алгоритмическая модель преобразуется с помо-щью языков программирования в программу, управляющую ра-ботой ЭВМ, а через нее — объектом управления.

Информационная модель — это отражение предметной облас-ти в виде информации. Предметная область представляет собойчасть реального мира, которая исследуется или используется.

44

Концептуальная модель (КМ) обеспечивает интегрированное пред-ставление о предметной области (например, технологические карты,техническое задание, план производства и т.п.) и имеет слабоформа-лизованный характер. Логическая модель (ЛМ) формируется из кон-цептуальной путем выделения конкретной части (например, части,подлежащей управлению), ее детализации и формализации. Логичес-кая модель, формализующая на языке математики взаимосвязи в вы-деленной предметной области, называется математической моделью(ММ). С помощью математических методов математическая модельпреобразуется в алгоритмическую модель (AM), задающую последо-вательность действий, реализующих достижение поставленной целиуправления. На основе алгоритмической модели создается машиннаяпрограмма (П), являющаяся той же алгоритмической моделью, толь-ко представленной на языке, понятном ЭВМ.

Выделение информационных моделей разных уровней абст-ракции позволяет разделить сложный процесс отображения"предметная область — программа" на несколько итеративных,более простых отображений.

45

2.2. УПРАВЛЕНИЕ В СИСТЕМАХ

Процессы управления присущи как живой, так и неживой при-роде. С управлением мы сталкиваемся в своей жизни повсеместно.Это и государство, которым управляют соответствующие струк-туры; это и ЭВМ, работающая под управлением программы, и т.д.

Совокупность объекта управления (ОУ), управляющего орга-на (УО) и исполнительного органа (ИО) образует систему уп-равления (рис. 2.2), в которой выделяются две подсистемы: уп-равляющая и управляемая.

В процессе функционирования этой системы управляющийорган получает информацию 1ОС о текущем состоянии объектауправления и информацию /вх о том, в каком состоянии долженнаходиться объект управления. Отклонения объекта управленияот заданного состояния происходят под воздействием внешнихвозмущений (V). Результатом сравнения информации /вх и /ос вуправляющем органе является возникновение управляющей ин-формации /у, которая воздействует на исполнительный орган(ИО). На основе информации /у исполнительный орган выраба-тывает управляющее воздействие (U), которое ликвидирует от-клонение в объекте управления.

Наиболее сложным звеном в системе управления является уп-равляющий орган. Здесь степень сложности определяется коли-чеством выполняемых функций, т.е. управляющий орган должен

46

уметь производить наибольшее разнообразие действий. Это ес-тественно, так как на любое состояние объекта управления уп-равляющий орган должен отреагировать соответствующим об-разом, своевременно обработав поступившую в него информа-цию и выработав управляющую информацию.

Как видно из структурной схемы управления, для ее функцио-нирования необходима информация. На приведенной на рис. 2.2схеме изображены три ее потока: /вх, /Ос и /у. Информация /вх

сообщает управляющему органу о множестве возможных состо-яний объекта управления и управляющего органа, а также о том,в каком из состояний должен находиться объект управления призаданных внешних условиях. Информация /ос — это информацияобратной связи. Понятие обратной связи является фундаменталь-ным в теории управления. В общем случае под обратной связьюпонимают передачу воздействия с выхода какой-либо системыобратно на ее вход. В системах управления обратная связь явля-ется информационной, и с ее помощью в управляющую подсис-тему поступает информация о текущем состоянии управляемойподсистемы. Третий информационный поток /} — это информа-ция, возникшая в результате обработки в управляющем органеинформации /вх и /ос и управляющая работой исполнительногооргана.

Очень важным компонентом входной информации /вх являет-ся информация о цели управления, ибо управление б е с с м ы с л е н -н о, если оно не направлено на достижение определенной цели.Если управление наилучшим образом соответствует поставлен-ной цели, то такое управление называется оптимальным. Крите-рием оптимальности управления является некоторая количествен-но измеряемая величина, отражающая цель управления. Матема-тическая запись критерия оптимальности носит название целевойфункции. При оптимальном управлении значение целевой функциидостигает экстремума (максимума или минимума в зависимостиот критерия оптимальности).

Ярко выраженный целевой информационный характер управ-ления подтверждается его кибернетическим определением: управ-ление есть процесс целенаправленной переработки информации.

В зависимости от тою, в какой системе (простой, сложной,большой) осуществляется управление, различают системы авто-матического управления (САУ) и автоматизированные системыуправления (АСУ).

47

Автоматическое управление осуществляется, как правило, впростых системах, в которых заранее известны описание объек-та управления и алгоритм управления им. По принципу управле-ния системы автоматического управления могут быть разомкну-тыми и замкнутыми. В разомкнутых системах измеряется возму-щение, отклоняющее объект от заданного состояния, ивырабатывается воздействие, компенсирующее возникшее возму-щение. Такая система не способна длительное время управлятьнеустойчивым объектом. В замкнутых системах (рис. 2.3) реали-зуется идея обратной связи, благодаря которой информация оботклонении управляемого объекта от заданного состояния по-зволяет выработать воздействие, возвращающее объект в этосостояние.

Благодаря тому, что поведение объекта и алгоритм управле-ния строго заданы, системы автоматического управления могутработать автономно, без участия человека (хотя, конечно, их со-здание и наблюдение за их функционированием невозможно безчеловека).

Как правило, САУ используются в технических системах, и вкачестве управляющего органа используется компьютер, кото-рый с помощью программы (для него это /вх) выдает результатобработки информации, обычно физический сигнал. Это сигналуправления (7у), который через преобразователь (Пр1) приводитв действие исполнительный орган (ИО), возвращающий объектуправления в заданное программой компьютера состояние.Состояние ОУ, меняющееся под воздействием внешних возмуще-

48

ний V, определяет значение сигнала обратной связи (7ОС), кото-рое через преобразователь (Пр2) поступает в компьютер (УО).Преобразователи необходимы для изменения уровней или при-роды проходящих через них сигналов, так как элементы системымогут различаться по своей физической сути.

С ростом и усложнением производства объекты управленияприобретают характер сложных и больших систем, имеющихбольшое число элементов и подсистем, связи между которыми невсегда ясны, а критерии функционирования не обладают доста-точной четкостью. В этих условиях использовать результаты те-ории автоматического управления в полной мере не удается, и вконтур управления, помимо человека — оператора ЭВМ, дей-ствующего по заданным алгоритмам, включается лицо, принима-ющее решения (ЛПР). Наличие ЛПР в контуре управления — от-личительная черта автоматизированных систем управления, ко-торые в случае применения в организационно-экономическомуправлении называют экономическими информационными систе-мами — ЭИС (рис. 2.4). Автоматизированное управление приме-няется в том случае, если нет возможности реализовывать авто-матическое управление.

Как видно из рис. 2.4, ЛПР, получив информацию об обрат-ной связи /ос, осведомляющую его о состоянии объекта управле-ния (ОУ), обращается к ЭВМ (поток /вх), имеющей определенноепрограммное обеспечение (ПО) и вырабатывающей рекоменда-ции к принятию решения (поток /Вых)- На основе анализа пред-ложенных ЭВМ альтернатив ЛПР принимает решение, которое ввиде управляющей информации (/у) поступает в исполнительный

49

орган (ИО), переводя его в необходимое состояние. Например,министр (это ЛПР), получив информацию о состоянии отрасли(это ОУ), после обработки всей нужной информации на ЭВМ ипросчета наборов вариантов поведения в сложившейся ситуациипринимает решение, которое реализуется аппаратом министер-ства (это ИО) в управляемой отрасли производства.

2.3. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕСИСТЕМЫ

2.3.1. ПОНЯТИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

В предыдущем разделе было показано, что в контур управле-ния ЭИС включается лицо, принимающее решение. ЛПР получа-ет информацию обратной связи от объекта управления.

В системах управления обратную связь можно определить инесколько иначе, а именно как информационную связь, с помощьюкоторой в управляющую подсистему поступает информация орезультатах управления объектом, т.е. информация о новом со-стоянии объекта, которое возникло под влиянием управляющихвоздействий.

Благодаря наличию обратных связей сложные системы ока-зываются в принципе способными выходить за пределы действий,предусмотренных их разработчиками, ибо обратная связь созда-ет у системы новое качество: способность накапливать опыт,определять свое будущее поведение в зависимости от своего по-ведения в прошлом, т.е. самообучаться.

Управляющие воздействия, поступающие из управляющейподсистемы в управляемую, могут иметь различный характер:энергетический, материальный, информационный — в зависимо-сти от природы управляемого объекта.

Среди всех систем особое место занимают системы, управляе-мый объект у которых — люди, коллективы людей. Подобныесистемы получили название систем организационного управле-ния (или просто организационных систем), ибо управляющее воз-действие в них направлено на организацию (согласование) пове-дения коллективов людей и имеет информационный характер.

50

Для таких систем полностью справедливо кибернетическое опре-деление управления: управление есть процесс целенаправленной пе-реработки информации.

Область получения и использования информации в органи-зационных системах экономическая: она создается при подготовкеи в процессе производственно-хозяйственной деятельности и ис-пользуется в управлении этой деятельностью. Детальное изуче-ние экономических информационных систем (ЭИС) опирается напонятия "информация" и "система".

Информация и система являются простейшими фундаменталь-ными категориями, не выраженными через более общие понятия,поэтому приводимые далее определения всего лишь поясняют иуточняют эти категории.

Следовательно, экономическая информационная система — эточеловеко-машинная система, обеспечивающая с использованием ком-пьютерных технологий сбор, передачу, обработку и хранение ин-формации для управления производством. Особенностью такойсистемы на современном этапе является автоматизация процес-са переработки информации с помощью компьютера. Безуслов-но, по мере дальнейшего развития информационных техноло-гий и науки об управлении производством компьютеры будутиспользоваться в процессе управления значительно шире, вплотьдо подготовки управленческих решений, с тем чтобы руково-дители имели возможность выбрать оптимальный вариантрешения.

Разрабатывая организационную структуру предприятия, ак-ционерного общества при экономической информационной си-стеме управления, прежде всего необходимо четко установить,какие конкретные функции и операции процесса управлениябудут автоматизированы с помощью компьютера и других тех-нических средств. Эта информация должна быть использованапри определении форм разделения труда в аппарате управленияи при распределении функций между подразделениями системыуправления.

Устанавливая перечень задач, выполненных с помощью вы-числительной техники, следует стремиться к тому, чтобы автома-тизировать все те управленческие операции, которые компьютерможет осуществлять более эффективно, чем человек. В настоящеевремя на предприятиях накоплен определенный опыт использо-вания компьютеров для обработки учетной и аналитической ин-

51

формации, для создания автоматизированных рабочих мест спе-циалистов.

Однако возможности применения компьютеров в управлениипроизводством еще далеко не исчерпаны. Одной из причин неэф-фективного применения вычислительной техники является то, чтоона используется для обработки информации в отдельных зада-чах, а не в подсистемах и системах в целом.

Все это предъявляет особые требования к созданию и выборувида организационной структуры, которая определяет формусистемы управления предприятием. В управлении производствоммогут применяться линейная, функциональная и линейно-функ-циональная структуры. В сельскохозяйственных предприятиях вусловиях рыночной экономики при использовании компьютер-ной и другой вычислительной и организационной техники наи-более эффективно применять линейно-функциональную структу-ру, основанную на сочетании линейного и функционального ру-ководства.

В средних сельскохозяйственных предприятиях эта схема обыч-но выглядит так: руководитель сельскохозяйственного предпри-ятия — главные специалисты (агроном, зоотехник, инженер) —руководители отраслей (цехов) — бригадиры (полеводческих, жи-вотноводческих бригад).

На более крупных сельскохозяйственных предприятиях схемапринимает такой вид: руководитель предприятия — заместительруководителя по производству — заместитель по экономике ифинансам — заместитель по коммерции и другие заместители.Затем следуют подразделения, которыми руководят заместителируководителя предприятия.

2.3.2. СТРУКТУРА И СОСТАВ ЭКОНОМИЧЕСКОЙИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Изучение и создание сложной человеко-машинной системы тре-буют четкого определения ее внутренней структуры, т.е. решениязадачи структуризации. В процессе структуризации система раз-деляется на части, имеющие меньшую сложность, на подсистемы иих элементы (задачи). При этом должны решаться вопросы выбо-ра и реализации определенных принципов деления системы.

52

ЭИС классифицируются по многим признакам. Ниже данаклассификация по функциональному признаку, по режимам ра-боты ЭИС и по способу распределения вычислительных ресур-сов. Другие аспекты классификации здесь рассматриваться небудут.

На рис. 2.5 приведена укрупненная схема состава экономи-ческой информационной системы управления аграрным предпри-ятием. В системе выделены две части: обеспечивающая и функци-ональная.

СОСТАВ ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЙ ЧАСТИ ЭИС

Состав, структура и характер взаимодействия обеспечиваю-щих подсистем, термины, определяющие понятия, связанные сэлементами обеспечения системы, изменяются и уточняются в ходеразвития методологии создания информационных систем, И вбольшей или меньшей степени они продолжают уточняться, де-тализироваться, отрабатываться по мере совершенствования ком-пьютерной техники, средств и методов программирования, раз-вития информационного обеспечения.

В настоящее время в составе обеспечивающей части инфор-мационной системы принято выделять подсистемы техническо-1 о, информационного, математического, программного, кадро-вого, организационно-правового обеспечения.

Техническое обеспечение системы — это комплекс техническихсредств (компьютер, оборудование локальной вычислительнойсети, оргтехника, периферийная техника, средства связи).

Информационное обеспечение представляет собой совокупностьбазы данных и системы управления базой данных, системы вход-ной и выходной информации, а также унифицированной систе-мы документации.

Информационное обеспечение включает в себя всю экономи-ческую информацию предприятия, описание способов ее пред-ставления, хранения и преобразования. Информационное обес-печение организуется на основе технического и программногообеспечения и является по отношению к ним обеспечением болеевысокого уровня.

Исходя из задач информационного обеспечения можно обо-снованно выдвинуть требования к техническому обеспечению

' 53

системы и осуществить выбор соответствующих компьютеров идругих технических средств.

Математическое обеспечение системы представляет собойсовокупность средств и методов, позволяющих строить эконо-мико-математические модели задач управления предприятиями.Построение математической модели задачи управления можноразделить на следующие этапы: построение экономико-матема-тической модели, определение оптимального решения. Процесспостроения экономико-математической модели требует выделе-ния критерия оптимальности, определения ограничений, наибо-лее лимитирующих моделируемый процесс, и установления соот-ношений, описывающих процессы управления.

На этапе получения оптимального решения определяют, ккакому типу задач управления относится построенная модель, ииыбирают вычислительный метод. Оптимальное решение в зада-чах информационной системы получают с помощью методов ма-тематического программирования, математической статистики,(еории массового обслуживания. Эти методы и составляют ос-нову математического обеспечения системы.

Программное обеспечение ЭИС — это совокупность программ(общесистемных и прикладных) для реализации задач, подсистеминформационной системы на базе компьютерной техники. Про-i раммное обеспечение должно предоставить пользователям наи-большие удобства в работе и свести к минимуму затраты на про-i раммирование задач и обработку информации.

Кадровое обеспечение включает в себя персонал, занимающий-ся проектированием, разработкой, внедрением и эксплуатацией')ИС.

Организационно-правовое обеспечение информационных системпредставляет собой совокупность норм, устанавливающих и за-крепляющих организацию этих систем, их цели, задачи, структу-ру и функции, правовой статус системы и всех звеньев, регламен-шрующих процессы создания и функционирования ЭИС.

Выделение обеспечивающей части системы основывается наиспользовании различных видов средств, необходимых для ра-(нны функциональных подсистем и экономической информаци-онной системы в целом.

Каждое из обеспечивающих средств (организационных, тех-нических, программных и др.) в масштабе системы трансформи-руется в соответствующую обеспечивающую подсистему ЭИС.

55

ду подсистемами, так и между задачами внутри каждой функцио-нальной подсистемы.

Рассмотрим некоторые функциональные подсистемы, а такжезадачи, решаемые в их составе.

Подсистема учета и отчетности обеспечивает возможностьиспользования информации для оперативного руководства фи-нансово-хозяйственной деятельностью предприятия, составленияфинансовой отчетности, калькулирования себестоимости произ-водимой продукции.

По составу задач подсистема бухгалтерского учета включаетследующие основные укрупненные задачи:

• учет труда и его оплаты;• учет денежных средств и расчетов;• учет основных средств;• учет производственных запасов; *• учет затрат на производство;• сводный синтетический и аналитический учет, баланс;• учет фондов, резервов и результатов хозяйственной деятель-

ности.Использование компьютерных технологий при решении этих

задач открывает принципиально новые возможности повышенияактуальности, оперативности и достоверности учетной инфор-мации в системе управления предприятием не только без увели-чения численности бухгалтерского персонала, но и с тенденциейк ее сокращению при правильной технологии и организации ра-бот. Достоверность и оперативность обработки учетной инфор-мации позволяют принимать своевременно управленческие ре-шения по повышению эффективности производства.

Подсистема экономического анализа позволяет проводить ана-лиз производственно-хозяйственной деятельности в целом попредприятию и его подразделениям, а также по отдельным от-раслям. Задачи данной подсистемы не регламентированы. Наи-более широко выполняется автоматизация следующих задач:

• анализ производственно-хозяйственной деятельности попредприятию;

• анализ производства продукции и затрат на производствопо отдельным сельскохозяйственным отраслям;

• анализ производительности труда;• анализ себестоимости отдельных видов продукции;

57

• анализ рентабельности отдельных видов продукции и пред-приятия в целом и другие задачи.

Решение перечисленных задач информационно связано с бух-галтерским учетом.

Подсистема "Текущее планирование" обеспечивает разработ-ку текущих годовых, календарных и рабочих планов. При этомрешаются следующие задачи:

• автоматизированная разработка технологических карт воз-делывания сельскохозяйственных культур;

• автоматизированная разработка рабочих и календарныхпланов;

• разработка бизнес-плана;• прогнозирование урожайности сельскохозяйственных культур.При разработке указанных задач в этой подсистеме, как и в

подсистеме "Прогнозирование", широко используются матема-тические методы: линейное программирование, корреляционно-регрессионный анализ и другие оптимизационные методы и ме-тоды математической статистики.

Следует еще раз подчеркнуть некоторую условность составаи содержания функциональных подсистем и задач внутри подси-стемы. Однако понимание общих закономерностей структуриза-ции ЭИС по функциональному признаку позволяет разработатьв каждом конкретном случае ЭИС со структурой, наиболее соот-ветствующей данному предприятию.

2.4. ЧЕЛОВЕК И ИНФОРМАЦИОННАЯТЕХНОЛОГИЯ

При производстве продуктов труда человек всегда управляеторудиями труда в процессе их воздействия на предмет труда.Например, когда вы вскапываете грядки, предметом труда явля-ется земля, орудием труда — лопата, продуктом труда — вско-панная грядка. Естественно, перед началом копки вы, сами тогоне осознавая, составляете концептуальную модель, содержащуюинформацию о том, где, в каком месте огорода будет распола-гаться будущая грядка, какой она будет ширины, глубины, нуж-но ли разбивать комья земли и т.д. Когда вы копаете, т.е. воздей-ствуете лопатой (орудием труда) на землю (предмет труда), то

58

подсознательно сравниваете получающийся результат с храни-мой в памяти концептуальной моделью и в зависимости от ре-1ультата сравнения копаете глубже или немного левее, т.е. уп-равляете орудием труда. Нетрудно заметить, что перед нами клас-сическая система управления (рис. 2.6), в которой объектомуправления является земля, исполнительным органом — лопатавместе с мускулами человека и управляющим органом — челове-ческий мозг.

С усложнением производства, т.е. объектов управления и ихконцептуальных моделей, объемы осведомляющей информации/ос возрастают и человеческие возможности их переработки в не-обходимом темпе исчерпываются. Тогда на помощь человеку при-ходят технические средства ускорения переработки информации,как правило, средства вычислительной техники (СВТ).

Возникает, таким образом, самостоятельный дополнительныйинформационный контур, помогающий человеку быстрее обра-ботать осведомляющую информацию /ос и выработать управля-ющую информацию /у. Появление контура дополнительной об-работки информации (помимо человека) на СВТ (рис. 2.7) и естьначало возникновения информационной технологии.

Совершенствование ЭВМ, программного обеспечения, мате-матических методов и моделей позволило создать экономическиеинформационные системы, в которых четко обозначился контуринформационной технологии — ИТ.

59

Из рис. 2.8 видно, что в общем случае информационная тех-нология состоит из информационных моделей разного уровняабстракции и ЭВМ. На вход ИТ поступает информация от чело-

века /вхт > формируемая на основе информации /ос от объекта

управления. Информация /ВХт сравнивается с концептуальной

моделью объекта управления. Реакция на результат сравнения оп-ределяется общей математической моделью управления (ОМУ),декомпозированной на частные математические модели (ЧММ).Набор ЧММ описывает возможные состояния ОУ и тактику уп-равления в этих состояниях. Эта тактика реализуется через алго-ритмические модели (AM), формализованные в программное обес-печение (ПО) для ЭВМ. В результате ЭВМ выдает информацию

'вых-г , представляющую собой рекомендации по управлению ОУI) данной ситуации.

Таким образом, в автоматизированной системе управлениячеловек является центральным и объединяющим звеном двух кон-|уров (см. рис. 2.8): собственно управления (Ч — ИО — ОУ) иинформационной технологии (Ч — ИТ).

В автоматизированной системе управления, несмотря на на-личие контура информационной технологии, ответственность запринятое управляющее решение возлагается на человека — лицо,принимающее решение. Другими словами, решение принимает

человек, а информационная технология помогает ему в этом.Когда ученые выделили из процесса управления стадию'приня-

i ия решения, то вначале казалось, что для полной автоматизациидостаточно разработать математическую модель и реализовать еев ЭВМ. И тогда АСУ (автоматизированная система управления)превращается в САУ (систему автоматического управления). Од-нако, как оказалось, процесс принятия решения человеком оченьсложен. Иногда в этот процесс включаются такие механизмы, ко-юрые невозможно предусмотреть и тем более формализовать. Припринятии решения человек может учитывать и такие аспекты, какмораль, традиции, человеческие взаимоотношения. Вот почему приуправлении социально-экономическими системами (при организа-ционно-экономическом управлении) процесс принятия решения неможет быть осуществлен без человека [32].

Как показано на рис. 2.9, человек на основе автоматизиро-ванного анализа (АИ) осведомляющей информации /ос от объек-та управления и информации /вх от концептуальной модели объек-та управления производит постановку задачи (ПЗ), решение ко-торой должно позволить в данной ситуации наилучшим образомуправлять объектом (например, производством).

Однако решений (альтернатив) всегда несколько: если реше-ние всегда одно, то проблемы выбора не существует, а значит,теряет смысл и сам процесс принятия решения. Поэтому далееидет фаза генерации альтернатив (ГА), т.е. выдвижения возмож-ных решений задачи (альтернатива — от лат. alter — одно из двух,alternatio — чередоваться). Как уже подчеркивалось, управлениевсегда ведется с определенной целью. Решение поставленной за-дачи должно согласовываться с общей целью управления и част-ной целью в данной ситуации. Поэтому выбрать альтернативуневозможно, если нет критерия выбора, отражающего цель уп-равления. Таким образом, следующая фаза — выбор критерия(ВКр) решения поставленной задачи. На этом этапе анализа аль-тернатив (АА) проводится их исследование по выбранному кри-терию, а далее — окончательный выбор одной из альтернатив(ВА), наилучшим образом удовлетворяющей критерию выбора.Выбранная альтернатива дополнительно анализируется, и выда-ется окончательное решение (ВР), принимающее в организаци-онных системах вид потока управляющей информации /у.

Если рассматривать фазы принятия решения относительновозможности их автоматизации на базе информационной техно-логии, то в настоящее время, пожалуй, только фазы анализа ин-формации (АИ), генерации альтернатив (ГА) и анализа альтер-натив (АА) по выбранному критерию удается автоматизироватьв достаточной мере (на рис. 2.9 изображены овалами). Для этогонеобходимо, чтобы в ЭВМ находились модели поставленной за-дачи, с помощью которых возможно было бы быстро просчи-тать результаты решения по различным альтернативам, исход-ным данным и критериям. Конечно, для этого желательно, что-бы ЛПР умело использовать средства информационнойтехнологии. В противном случае приходится иметь штат систем-щиков, аналитиков и т.п.

Развитие программно-аппаратных средств ИТ с каждым го-дом приводит к все большему упрощению взаимодействия чело-века с ЭВМ и, таким образом, уменьшает число посредников ди-алога, что ускоряет процесс принятия решений и повышает ихкачество. Большое значение для принятия быстрого и верногорешения имеет автоматизация фазы обработки и анализа инфор-мации, поступающей с потоками информации /ос и /вх. Для при-нятия решения всегда может потребоваться дополнительная ин-формация, не содержащаяся в потоках /ос и /вх. В этих случаях

62

важную роль играет информационное обеспечение ЛПР, кото-рое в целях оперативности должно быть создано с помощьюсредств информационной технологии (баз и банков данных).

Вопросы для самопроверки

1. Дайте определение понятию система и объясните ее свойства.2. Проведите классификацию систем по различным признакам.3. Каковы основные признаки больших систем?4. Нарисуйте и объясните укрупненную структурную схему систе-

мы управления.5. Почему самым сложным элементом системы управления являет-

ся управляющий орган?6. Что такое обратная связь!1. Дайте кибернетическое определение процесса управления.8. В чем отличие замкнутых и разомкнутых систем управления?9. В чем заключается особенность автоматизированных систем уп-

равления?10. Дайте определение информационных моделей и их иерархии.1 I. Покажите место человека в элементарной системе управления.12 . Объясните необходимость появления и место информационной

технологии в автоматизированном управлении.13. Почему человек является центральным звеном в ЭИС?14. Нарисуйте схему и объясните фазы процесса принятия решения.15. Как соотносятся дисциплины "информатика" и "информацион-

ные технологии"?

Глава

з СТРУКТУРА БАЗОВОЙИНФОРМАЦИОННОЙ

ТЕХНОЛОГИИ.ПРЕОБРАЗОВАНИЕ

ИНФОРМАЦИИВ ДАННЫЕ

Базовой информационной технологией будем называть инфор-мационную технологию, ориентированную на определенную об-ласть применения. Предметом изучения излагаемого курса явля-ются информационные технологии в управлении организацион-но-экономическими системами, создаваемыми при производствематериальных благ и услуг. Любая информационная технологияслагается из взаимосвязанных информационных процессов, каж-дый из которых содержит определенный набор процедур, реали-зуемых с помощью информационных операций. Информацион-ная технология выступает как система, функционированиекаждого элемента которой подчиняется общей цели функциони-рования системы — получению качественного информационно-го продукта из исходного информационного ресурса в соответ-ствии с поставленной задачей.

Как базовая информационная технология в целом, так и от-дельные информационные процессы могут быть рассмотрены натрех уровнях: концептуальном, логическом и физическом. Наконцептуальном уровне определяется содержательный аспектинформационной технологии или процесса, на логическом ото-бражается формализованное (модельное) описание, а на физи-ческом происходит программно-аппаратная реализация инфор-мационных процессов и технологии.

64

З.Т. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ

При производстве информационного продукта исходный ин-формационный ресурс в соответствии с поставленной задачейподвергается в определенной последовательности различным пре-образованиям. Динамика этих преобразований отображается впротекающих при этом информационных процессах. Таким об-разом, информационный процесс — это процесс преобразова-ния информации. В результате выполнения этого процесса ин-формация может изменить и содержание, и форму представле-ния, причем как в пространстве, так и во времени.

Фазы преобразования информации в информационной тех-нологии достаточно многочисленны, и простое их перечислениеможет привести к потере ощущения целостности технологичес-кой системы ("за деревьями не увидеть леса"). Однако если про-нести структуризацию технологии, выделив такие крупные струк-1 уры, как процессы и процедуры, то концептуальная модель базо-вой информационной технологии может быть представленасхемой, показанной на рис. 3.1.

На этой схеме в левой части даны блоки информационныхпроцессов, в правой — блоки процедур. Блок в виде прямоуголь-ника изображает процесс или процедуру, в которых преоблада-ют ручные или традиционные операции. Овальная форма бло-ков соответствует автоматическим операциям, производимым спомощью технических средств (ЭВМ и средств передачи данных).В верхней части схемы информационные процессы и процедурыосуществляют преобразование информации, имеющей ярко вы-раженное смысловое содержание. Синтаксический аспект инфор-мации находится здесь на втором плане. В этом случае говорят опреобразовании собственно и н ф о р м а ц и и . В нижней части схе-мы производится преобразование д а н н ы х , т.е. информации,представленной в машинном виде. И на этом уровне представле-ния преобладает синтаксический аспект информации.

Технология переработки информации начинается с формиро-вания информационного ресурса, который после определенныхцеленаправленных преобразований должен превратиться в ин-формационный продукт. Формирование информационного ре-сурса (получение исходной информации) начинается с процессасбора информации, которая должна в информационном планеотразить предметную область, т.е. объект управления или иссле-дования (его характеристики, параметры, состояние и т.п.).

Собранная информация для ее оценки (полнота, непротиво-речивость, достоверность и т.д.) и последующих преобразова-ний должна быть соответствующим образом подготовлена (ос-мыслена и структурирована, например, в виде таблиц). Послеподготовки информация может быть передана для дальнейшегопреобразования традиционными способами (с помощью телефо-на, почты, курьера и т.п.), а может быть подвергнута сразу про-цессу преобразования в машинные данные, т.е. процессу ввода.

Процессы сбора, подготовки и ввода в информационнойтехнологии организационно-экономических систем по своей ре-ализации являются в основном ручными (кроме процесса подго-товки, который частично может быть автоматизированным).В процессе ввода информация преобразуется в данные, имеющиеформу цифровых кодов, реализуемых на физическом уровне спомощью различных физических представлений (электрических,магнитных, оптических, механических и т.д.).

Следующие за вводом информационные процессы уже произ-водят преобразование данных в соответствии с поставленной за-

66

дачей. Эти процессы протекают в ЭВМ (или организуются ЭВМ)под управлением различных программ, которые и позволяют такорганизовать данные, что после вывода из ЭВМ результат обра-ботки представляет собой наполненную смыслом информацию орезультате решения поставленной задачи. В ходе преобразова-ния данных можно выделить четыре основных информационныхпроцесса и соответствующие им процедуры. Это процессы обра-ботки, обмена, накопления данных и представления знаний.

Процесс обработки данных связан с преобразованием значе-ний и структур данных, а также с их преобразованием в форму,удобную для человеческого восприятия, т.е. отображением. Ото-браженные данные — это уже информация. Процедуры преобра-зования данных осуществляются по определенным алгоритмам иреализуются в ЭВМ с помощью набора машинных операций.Процедуры отображения переводят данные из цифровых кодов визображение (текстовое или графическое) или звук.

Информационный процесс обмена предполагает обмен дан-ными между процессами информационной технологии. Из рис. 3.1видно, что процесс обмена связан взаимными потоками данныхсо всеми информационными процессами на уровне переработкиданных. При обмене данными можно выделить два основных типапроцедур. Это процедуры передачи данных по каналам связи и про-цедуры организации сети. Процедуры передачи данных реализу-ются с помощью операции кодирования-декодирования, моду-ляции-демодуляции, согласования и усиления сигналов. Проце-дуры организации сети включают в себя в качестве основныхоперации по коммутации и маршрутизации потоков данных (тра-фика) в вычислительной сети. Процесс обмена позволяет, с од-ной стороны, передавать данные между источником и получате-лем информации, а с другой — объединять информацию из мно-гих источников.

Процесс накопления позволяет так преобразовать информа-цию в форме данных, что ее удается длительное время хранить,постоянно обновляя, и при необходимости оперативно извлекатьв заданном объеме и по заданным признакам. Процедуры про-цесса накопления, таким образом, состоят в организации хране-ния и актуализации данных. Хранение предполагает создание та-кой структуры расположения данных в памяти ЭВМ, котораяпозволила бы быстро и не избыточно накапливать данные позаданным признакам и не менее быстро осуществлять их поиск.

67

В настоящее время ЭВМ имеет два основных вида запомина-ющих устройств: оперативные (электронные) и внешние (на маг-нитных и оптических дисках). Их физическая природа и устрой-ство различны, поэтому различаются и возможности по органи-зации структур хранения данных. Можно выделить операции поорганизации хранения и поиска данных в оперативной и внеш-ней памяти ЭВМ. В процессе накопления данных важной проце-дурой является их актуализация. Под актуализацией понимаетсяподдержание хранимых данных на уровне, соответствующем ин-формационным потребностям решаемых задач в системе, где орга-низована информационная технология. Актуализация данныхосуществляется с помощью операций добавления новых данныхк уже хранимым, корректировки (изменения значений или эле-ментов структур) данных и их уничтожения, если данные устаре-ли и уже не могут быть использованы при решении функциональ-ных задач системы.

Наконец, процесс представления знаний включен в базовую ин-формационную технологию как один из основных, поскольку выс-шим продуктом информационной технологии является знание. Фор-мирование знания как высшего информационного продукта до не-давнего времени являлось (да в основе своей является и сейчас)прерогативой человека. Однако оказать помощь человеку при реше-нии неформализуемых или трудно формализуемых задач может авто-матизированный процесс представления знаний. В этом процессеобъединяются процедуры формализации знаний, их накопления вформализованном виде и формальной генерации (вывода) новых зна-ний на основе накопленных в соответствии с поставленной задачей.

Вывод нового знания — это эквивалент решения задачи, ко-торую не удается представить в формальном виде. Таким обра-зом, процесс представления знаний состоит из процедур полученияформализованных знаний и процедур генерации (вывода) новых зна-ний из полученных. К сожалению, практическая реализация про-цесса представления знаний с помощью ЭВМ еще не достигладостаточно широкого применения в информационных техноло-гиях. Это связано как с продолжающимися поисками форм пред-ставления знаний в теории искусственного интеллекта, так и спрактическими трудностями при создании баз знаний. Тем неменее развитие теории искусственного интеллекта продолжает-ся, и в новом веке процесс представления знаний займет ключе-вое место в информационных технологиях.

68

3.2. ЛОГИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

Логический уровень информационной технологии представ-ляется комплексом взаимосвязанных моделей, формализующихинформационные процессы при технологических преобразова-ниях информации и данных. Формализованное в виде моделейпредставление информационной технологии позволяет связатьпараметры информационных процессов, а это означает возмож-ность реализации управления информационными процессами ипроцедурами.

На рис. 3.2 приведена схема взаимосвязи моделей базовойинформационной технологии. В зависимости от области приме-нения и назначения информационной технологий модели инфор-мационных процессов конкретизируются, а некоторые могут иотсутствовать. Например, в настоящее время из-за того, что напотребительском рынке информационных технологий нет отно-сительно недорогих, надежных и простых в эксплуатации интел-лектуальных систем, процесс представления знаний в структуреорганизуемой информационной технологии может отсутствовать.Если, например, информационная технология проектируется наавтоматизированных рабочих местах (АРМ), не объединенных всеть, процесс обмена данными и соответственно его модели бу-дут отсутствовать. Однако наибольший эффект информационнаятехнология дает тогда, когда в ее составе используется весь на-бор информационных процессов.

На основе модели предметной области (МПО), характеризу-ющей объект управления, создается общая модель управления(ОМУ), а из нее вытекают модели решаемых задач (МРЗ). Так какрешаемые задачи в информационной технологии предполагаютв своей основе различные информационные процессы, то на пе-редний план выходит модель организации информационных про-цессов, призванная на логическом уровне увязать эти процессыпри решении задач управления.

При обработке данных формируются четыре основных ин-формационных процесса: обработка, обмен и накопление дан-ных и представление знаний.

Модель обработки данных включает в себя (см. рис. 3.2) фор-мализованное описание процедур организации вычислительногопроцесса, преобразования данных и отображения данных. Под

69

организацией вычислительного процесса (ОВП) понимается управ-ление ресурсами компьютера (память, процессор, внешние уст-ройства) при решении задач обработки данных. Эта процедураформализуется в виде алгоритмов и программ системного управ-ления компьютером. Комплекс таких алгоритмов и программполучили название операционных систем. Операционные систе-мы выступают в виде посредников между ресурсами компьютераи прикладными программами, организуя их работу.

Процедуры преобразования данных (ПрД) на логическом уровнепредставляют собой алгоритмы и программы обработки данных

70

и их структур. Сюда включаются стандартные процедуры, такие,как сортировка, поиск, создание и преобразование статических идинамических структур данных, а также нестандартные процеду-ры, обусловленные алгоритмами и программами преобразова-ния данных при решении конкретных информационных задач.

Моделями процедур отображения данных (ОД) являются ком-пьютерные программы преобразования данных, представленныхмашинными кодами, в воспринимаемую человеком информацию,несущую в себе смысловое содержание. В современных ЭВМ дан-ные могут быть отражены в виде текстовой информации, в видеграфиков, изображений, звука, с использованием средств муль-тимедиа, которые интегрируют в компьютере все основные спо-собы отображения.

Модель обмена данными включает в себя формальное описа-ние процедур, выполняемых в вычислительной сети: передачи (П),коммутации (К), маршрутизации (М). Именно эти процедуры исоставляют информационный процесс обмена. Для качественнойработы сети необходимы формальные соглашения между еепользователями, что реализуется в виде протоколов сетевого об-мена. В свою очередь, передача данных основывается на моделяхкодирования, модуляции каналов связи. На основе моделей об-мена производится синтез системы обмена данными, при кото-ром оптимизируются топология и структура вычислительной сети,метод коммутации, протоколы и процедуры доступа, адресациии маршрутизации.

Модель накопления данных формализует описание информа-ционной базы, которая в компьютерном виде представляетсябазой данных. Процесс перехода от информационного (смысло-вого) уровня к физическому отличается трехуровневой системоймоделей представления информационной базы: концептуальной,логической и физической схемами.

Концептуальная схема информационной базы (КСБ) описыва-ет информационное содержание предлагаемой области, т.е. ка-кая и в каком объеме информация должна накапливаться приреализации информационной технологии. Логическая схема ин-формационной базы (ЛСБ) должна формализованно описать ееструктуру и взаимосвязь элементов информации. При этом мо-гут быть использованы различные подходы: реляционный,иерархический, сетевой.

71

Выбор подхода определяет и систему управления базой дан-ных, которая, в свою очередь, определяет физическую модель дан-ных — физическую схему информационной базы (ФСБ), описыва-ющую методы размещения данных и доступа к ним на машинных(физических) носителях информации.

Модель представления знаний. В современных информацион-ных технологиях формирование моделей предметной области ирешаемых задач производится в основном человеком, что связа-но с трудностями формализации этих процессов. Но по мере раз-вития теории и практики интеллектуальных систем становитсявозможным формализовать человеческие знания, на основе ко-торых и формируются вышеуказанные модели. Модель представ-ления знаний, включенная в систему моделей информационнойтехнологии, позволит проектировщику информационных техно-логий (ИТ) в автоматизированном режиме формировать из фраг-ментов модель предметной области, а также модели решаемыхзадач. Наличие этих моделей поможет пользователю в заданнойпредметной области выбрать необходимую ему модель задачи ирешить ее с помощью информационной технологии. Модель пред-ставления знаний может быть выбрана в зависимости от пред-метной области и вида решаемых задач. В настоящее время ис-пользуются такие модели, как логические (Л), алгоритмические(А), семантические (С), фреймовые (Ф) и интегральные (И).

Модель управления данными. Взаимная увязка базовых инфор-мационных процессов, их синхронизация на логическом уровнеосуществляются через модель управления данными. Так как ба-зовые информационные процессы оперируют данными, то уп-равление данными — это управление процессами обработки, об-мена и накопления.

Управление процессом обработки данных означает управлениеорганизацией вычислительного процесса, преобразованиями иотображениями данных в соответствии с моделью организацииинформационных процессов, основанной на модели решаемойзадачи.

При управлении процессом обмена управлению подлежат про-'цедуры маршрутизации и коммутации в вычислительной сети, атакже передачи сообщений по каналам связи.

Управление данными в процессе накопления означает орга-низацию физического хранения данных в базе и ее актуализацию,т.е. добавление данных, их корректировку и уничтожение.

72

Кроме того, должны быть подчинены управлению процеду-ры поиска, группировок, выборок и т.п.

На логическом уровне управление процессом накопления дан-ных осуществляется с помощью комплексов программ управле-н и я базами данных, получивших название систем управления ба-KIMU данных. С увеличением объемов информации, хранимой вГкпах данных, при переходе к распределенным базам и банкамданных управление процессом накопления усложняется и не все-i да поддается формализации. Поэтому в ИТ при реализации про-цесса накопления часто возникает необходимость в человеке —администраторе базы данных, который формирует и ведет мо-дель накопления данных, определяя ее содержание и поддержи-мая ее в актуальном состоянии.

3.3. ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ

Физический уровень информационной технологии представ-ляет ее программно-аппаратную реализацию. При этом стремят-ся максимально использовать типовые технические средства ипрограммное обеспечение, что существенно уменьшает затратына создание и эксплуатацию ИТ. С помощью программно-аппа-ратных средств осуществляются базовые информационные про-цессы и процедуры в их взаимосвязи и подчинении единой целифункционирования. Таким образом, и на физическом уровне ИТрассматривается как система, причем большая система, в кото-рой выделяется несколько крупных подсистем (рис. 3.3). Это под-системы, реализующие на физическом уровне информационныепроцессы обработки данных, обмена данными, накопления дан-ных, управления данными и представления знаний. С системойинформационной технологии взаимодействуют пользователь ипроектировщик системы.

Подсистема обработки данных. Для выполнения функций этойподсистемы используются электронные вычислительные машиныразличных классов. В настоящее время йри создании автомати-зированных информационных технологий применяются три ос-новных класса ЭВМ: на верхнем уровне — большие универсаль-ные ЭВМ (по зарубежной классификации — мейнфреймы), спо-собные накапливать и обрабатывать громадные объемыинформации и используемые как главные ЭВМ; на среднем —

73

абонентские вычислительные машины (серверы); на нижнем уров-не — персональные компьютеры. Обработка данных, т.е. их пре-образование и отображение, производится с помощью программрешения задач в той предметной области, для которой созданаинформационная технология.

Подсистема обмена данными. В эту подсистему входят комп-лекс программ и устройств, позволяющих создать вычислитель-ную сеть и осуществить по ней передачу и прием сообщений снеобходимыми скоростью и качеством. Физическими компонен-тами подсистемы обмена служат устройства приема-передачиданных: модемы, усилители, коммутаторы, кабели, специальныевычислительные комплексы, осуществляющие коммутацию, мар-шрутизацию и доступ к сетям. Программными компонентамиподсистемы являются программы сетевого обмена, реализующиесетевые протоколы, кодирование-декодирование сообщений и др.

Подсистема накопления данных. Подсистема реализуется спомощью банков и баз данных, организованных на внешних ус-тройствах компьютеров и ими управляемых. В вычислительных

74

сетях, помимо создания локальных баз и банков данных, исполь-зуется организация распределенных банков данных и распреде-ленной обработки данных. Аппаратно-программными средства-ми этой подсистемы являются компьютеры различных классов ссоответствующим программным обеспечением.

Подсистема представления знаний. Для автоматизированно-го формирования модели предметной области из ее фрагментови модели решаемой информационной технологией задачи созда-ется подсистема представления знаний. На стадии проектирова-ния информационной технологии проектировщик формирует впамяти компьютера модель заданной предметной области, а так-же комплекс моделей решаемых технологией задач. На стадииэксплуатации пользователь обращается к подсистеме знаний и,исходя из постановки задачи, выбирает в автоматизированномрежиме соответствующую модель решения, после чего через под-систему управления данными включаются другие подсистемыинформационной технологии.

Подсистемы представления знаний реализуются, как прави-ло, на персональных компьютерах, программное обеспечение ко-торых пишется на специальных формальных языков программи-рования.

Подсистема управления данными. Это подсистема на компью-терах с помощью подпрограммных систем управления обработ-кой данных и организации вычислительного процесса, системуправления вычислительной сетью и систем управления базамиданных. При больших объемах накапливаемой на компьютере ициркулирующей в сети информации на предприятиях, где вне-дрена информационная технология, могут создаваться специаль-ные службы, такие, как администратор баз данных, администра-тор вычислительной сети и т.п.

3.4. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИВ ДАННЫЕ

Базовыми информационными процессами информационнойтехнологии называют процессы обработки и накопления данных,обмена данными и представления знаний, т. е. те процессы, кото-рые поддаются формализации, а следовательно, и автоматизации

75

с помощью ЭВМ и средств связи. Автоматизированные информа-ционные процессы оперируют машинным представлением инфор-мации — данными и, как информационная технология в целом,могут быть представлены тремя уровнями: концептуальным, ло-гическим и физическим. Однако прежде чем превратиться в дан-ные, информация должна быть сначала собрана, соответствующимобразом подготовлена и только после этого введена в ЭВМ, пред-став в виде данных на машинных носителях информации.

В технологических системах управления процесс преобразова-ния информации в данные может быть полностью автоматизиро-ван, так как для сбора информации о состоянии производствен-ной линии применяются разнообразные электрические датчики,которые уже по своей природе позволяют преобразовывать физи-ческие параметры (вплоть до превращения их в данные, записыва-емые на машинных носителях информации) без выхода на челове-ческий уровень представления. Это оказывается возможным бла-годаря относительной простоте и однозначности информации,снимаемой датчиками (давление, температура, скорость и т.п.).

В организационно-экономических системах управления ин-формация, осведомляющая о состоянии объекта управления, се-мантически сложна, разнообразна, и ее сбор не удается автома-тизировать. Поэтому в таких системах информационная техно-логия на этапе превращения исходной (первичной) информациив данные в основе своей остается ручной. Рассмотрим последова-тельность фаз процесса преобразования информации в данные винформационной технологии организационно-экономическихсистем управления (рис. 3.4).

Сбор информации. На этой фазе поток осведомляющей инфор-мации, поступающей от объекта управления, воспринимаетсячеловеком и переводится в документальную форму (записывает-ся на бумажный носитель информации). Составляющими этогопотока могут быть показания приборов (например, показания опробеге автомобиля по спидометру), накладные, акты, ордера,ведомости, журналы, описи и т.п. Для перевода потока осведом-ляющей информации в автоматизированный контур информа-ционной технологии необходимо собранную информацию пере-дать в места ее ввода в компьютер, так как часто пункты получе-ния первичной информации от них пространственно удалены.Передача осуществляется, как правило, традиционно, с помощьюкурьера, телефона, по почте.

76

Подготовка и контроль. Собранная информация для ввода вкомпьютер должна быть предварительно подготовлена, посколь-ку модель предметной области, заложенная в компьютер, накла-дывает свои ограничения на состав и организацию вводимойинформации. В современных информационных системах вводинформации осуществляется по запросам программы, отобража-емым на экране дисплея, и часто дальнейший ввод приостанавли-вается, если оператором проигнорирован какой-либо важныйзапрос.

Контроль подготовленной и вводимой информации направленна предупреждение, выявление и устранение ошибок, которые не-избежны в первую очередь из-за так называемого "человеческогофактора". Человек устает, его внимание может ослабнуть, кто-томожет его отвлечь — в результате возникают ошибки. Ошибкипри сборе и подготовке информации могут быть и преднамерен-ными. Любые ошибки приводят к искажению вводимой информа-ции, к ее недостоверности, а значит, к неверным результатам об-работки и в конечном итоге к ошибкам в управлении системой.При контроле собранной и подготовленной информации приме-няют совокупность приемов, как ручных, так и формализованных,направленных на обнаружение ошибок. Вообще процедуры конт-роля полноты и достоверности информации и данных использу-ются при реализации информационных процессов повсеместно и

77

7. Для чего используются процесс и процедуры накопления данных?8. Опишите назначение и суть процесса и процедур представления

знаний.9. Что такое логический уровень информационной технологии, для

чего необходимо его рассмотрение?10. Нарисуйте схему состава моделей базовой информационной тех-

нологии и объясните назначение и связи каждой модели.11. Каким образом информационная технология отображается на

физическом уровне?12. Нарисуйте схему состава и взаимосвязей подсистем базовой ин-

формационной технологии и поясните, на каких аппаратно-про-граммных средствах они реализуются.

13. Какова последовательность преобразования информации в дан-ные?

14. Какие методы контроля применяются в процессе преобразованияинформации в данные?

Глава

4 ИНФОРМАЦИОННЫЙПРОЦЕСС

ОБРАБОТКИДАННЫХ

Процесс обработки данных в информационной технологиипреследует определенную цель — решение с помощью ЭВМ вы-числительных задач, отображающих функциональные задачи тойсистемы, в которой ведется управление. Для реализации этой целидолжны существовать модели обработки данных, соответствую-щие алгоритмам управления и воплощенные в машинных про-i раммах.

4.1. ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГОПРОЦЕССА

Процесс обработки может быть разбит на ряд связанных меж-ду собой процедур (рис. 4.1) — организацию вычислительногопроцесса (ОВП), преобразование данных и отображение данных.

Содержание процедур процесса обработки данных представ-ляет его концептуальный уровень; модели и методы, формализу-ющие процедуры обработки данных в ЭВМ, — логический уро-.вень; средства аппаратной реализации процедур — физическийуровень процесса.

Рассмотрим процедуру организации вычислительного процес-са. Эта процедура обладает различной функциональной сложнос-тью в зависимости от класса и количества решаемых задач, режи-мов обработки данных, топологии системы обработки данных.В наиболее полном объеме функции организации вычислительно-го процесса реализуются при обработке данных на больших уни-версальных машинах (мейнфреймах), которые, как правило, рабо-тают в многопользовательском режиме и обладают большими объе-мами памяти и высокой производительностью. При обработкеданных с помощью ЭВМ в зависимости от конкретного примене-ния информационной технологии, а значит, и решаемых задач раз-личают три основных режима: пакетный, разделения времени, ре-ального времени.

При пакетном режиме обработки задания (задачи), а точнее,программы с соответствующими исходными данными, накапли-ваются на дисковой памяти ЭВМ, образуя "пакет". Обработказаданий осуществляется в виде их непрерывного потока. Разме-щенные на диске задания образуют входную очередь, из которойони выбираются автоматически, последовательно или по уста-новленным приоритетам. Входные очереди могут пополняться впроизвольные моменты времени. Такой режим позволяет макси-мально загрузить ЭВМ, так как простои между заданиями отсут-ствуют, однако при получении решения возникают задержки из-за того, что задание некоторое время простаивает в очереди.

Режим разделения времени реализуется путем выделения длявыполнения заданий определенных интервалов времени, называ-емых квантами. Предназначенные для обработки в этом режимезадания находятся в оперативной памяти ЭВМ одновременно.В течение одного кванта обрабатывается одно задание, затем вы-полнение первого задания приостанавливается с запоминаниемполученных промежуточных результатов и номера следующегошага программы, а в следующий квант обрабатывается второезадание и т. д. Задание при этом режиме находится все время воперативной памяти вплоть до завершения его обработки. Прибольшом числе одновременно поступающих на обработку зада-

82

ний можно для более эффективного использования оперативнойпамяти временно перемещать во внешнюю память только чтообрабатывавшееся задание до следующего его кванта. В режимеразделения времени возможна также реализация диалоговых опе-раций, обеспечивающих непосредственный контакт человека свычислительной системой.

Режим реального времени используется при обработке дан-ных в информационных технологиях, предназначенных для уп-равления физическими процессами. В таких системах информа-ционная технология должна обладать высокой скоростью реак-ции, чтобы успеть за короткий промежуток времени (лучше бымгновенно!) обработать поступившие данные и использоватьполученные результаты для управления процессом. Поскольку втехнологической системе управления потоки данных имеют слу-чайный характер, вычислительная система всегда должна бытьготова получать входные сигналы и обрабатывать их. Повто-рить поступившие данные невозможно, поэтому потеря их не-допустима.

В ЭВМ используют также режимы, называемые однопрог-раммными и мультипрограммными. В режиме разделения време-ни используется вариант мультипрограммного режима.

Задания в виде программ и данных подвергаются процессуобработки, поступая из системы ввода, системы хранения, поканалам вычислительной сети. В этих условиях остро ставитсявопрос планирования и выполнения заданий в вычислительнойсистеме.

Вычислительная среда, в которой протекает процесс обра-ботки данных, может представлять собой одномашинный ком-плекс, работающий в режиме разделения времени (многопрог-раммном режиме), или многомашинный (многопроцессорный),в котором несколько заданий могут выполняться одновременнона разных ЭВМ (процессорах). Но в обоих случаях поток зада-ний должен подвергаться диспетчированию, что означает орга-низацию и обслуживание очереди. Задания, поступившие наобработку, накапливаются в очереди входных заданий. Из этойочереди они поступают на обработку в порядке, определяемомиспользуемой системой приоритетов. Результаты решения за-дач накапливаются в выходной очереди, откуда они рассылают-ся либо в сеть, либо на устройство отображения, либо на уст-ройство накопления.

83

4.2. ОРГАНИЗАЦИЯ ОБСЛУЖИВАНИЯВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ

В зависимости от вида вычислительной системы (одно- илимногомашинной), в которой организуется и планируется процессобработки данных, возможны различные методы организации лобслуживания очередей заданий. При этом преследуется цель по-лучить наилучшие значения таких показателей, как производи-тельность, загруженность ресурсов, время простоя, пропускнаяспособность, время ожидания в очереди заданий (задание не дол-жно ожидать вечно).

При организации обслуживания вычислительных задач нал о г и ч е с к о м у р о в н е создается модель задачи обслуживания,которая может иметь как прямой, так и обратной (оптимизаци-онный) характер. При постановке прямой задачи ее условиямиявляются значения параметров вычислительной системы, а реше-нием — показатели эффективности ОВП. При постановке обрат-ной, или оптимизационной, задачи условиями являются значе-ния показателей (или показателя) эффективности ОВП, а реше-нием — параметры вычислительной системы (ВС).

В общем случае момент появления заданий в вычислительнойсистеме является случайным, случайным является и момент окон-чания вычислительной обработки, так как заранее не известно,по какому алгоритму, а значит, и как долго будет протекать про-цесс. Тем не менее для конкретной системы управления всегдаможно получить статистические данные о среднем количестве по-ступающих в единицу времени на обработку в ВС вычислитель-ных задач (заданий), а также о среднем времени решения однойзадачи. Наличие этих данных позволяет формально рассмотретьпроцедуру организации вычислительного процесса с помощьютеории систем массового обслуживания (СМО). В этой теориипри разработке аналитических моделей широко используютсяпонятия и методы теории вероятности.

На рис. 4.2 изображена схема организации многомашиннойвычислительной системы, где упорядочение очереди из потоказаданий осуществляется диспетчером Д1, а ее обслуживаниеЭВМ — через диспетчера Д2.

Такая система может быть охарактеризована как система сдискретными состояниями и непрерывным временем. Под диск-

84

'рюшными состояниями понимается то, что в любой момент систе-м.| может находиться только в одном состоянии, а число состоя-н и и ограничено (может быть пронумеровано). Говоря о непре-/п,1ипом времени, подразумевают, что границы переходов из со-

тяния в состояние не фиксированы заранее, а неопределенны,• |учайны, и переход может произойти в принципе в любой

IDMCHT.

Система (в нашем случае вычислительная система) изменяетной состояния под действием потока заявок (заданий) — посту-

п мощие заявки (задания) увеличивают очередь. Число заданий в• 'череди плюс число заданий, которые обрабатываются ЭВМ (т.е.тело заданий в системе), — это характеристика состояния сис-| |-мы. Очередь уменьшается, как только одна из машин заканчи-п to г обработку (обслуживание) задания. Тотчас же на эту ЭВМц i очереди поступает стоящее впереди (или по какому-либо дру-| « > м у приоритету) задание и очередь уменьшается. Устройства.наработки заявок в теории систем массового обслуживания на-||.тают каналами обслуживания. В этой теории поток заданий (за-ч п о к на обслуживание) характеризуется интенсивностью Л, —' родним количеством заявок, поступающих в единицу времени

85

(например, в час). Среднее время обслуживания (обработки) од-ного задания ;0бсл определяет так называемую интенсивностьпотока обслуживания \л:

1

т. е. ц показывает, сколько в среднем заданий обслуживается си-стемой в единицу времени. Следует напомнить, что моменты по-явления заданий и моменты окончания обслуживания случайны,а интенсивности потоков являются результатом статистическойобработки случайных событий на достаточно длинном проме-жутке времени и позволяют получить хотя и приближенные, нохорошо обозримые аналитические выражения для расчетов па-раметров и показателей эффективности системы массового об-служивания.

П р и м е р .Рассмотрим модель обслуживания вычислительных заданий в сис-

теме (см. рис. 4.2), введя следующие предположения:• в системе протекают марковские случайные процессы;• потоки событий (появление заданий и окончание их обработки)

являются простейшими;• число заданий в очереди не ограничено, но конечно.Случайный процесс, протекающий в системе, называется марковс-

ким (по фамилии русского математика), если для любого момента вре-мени вероятностные характеристики процесса в будущем зависят толькоот его состояния в данный момент и не зависят от того, когда и каксистема пришла в это состояние. Реально марковские случайные про-цессы в чистом виде в системах не протекают. Тем не менее реальныйслучайный процесс можно свести при определенных условиях к мар-ковскому. А в этом случае для описания системы можно построитьдовольно простую математическую модель.

Простейший поток событий характеризуется стационарностью, ор-динарностью и "беспоследействием". Стационарность случайного по-тока событий означает независимость во времени его параметров (на-пример, постоянных интенсивностей Я и ц). Ординарность указывает нато, что события в потоке появляются поодиночке, а "беспоследей-ствие"— на то, что появляющиеся события не зависят друг от друга(т. е. поступившее задание не обязано своим появлением предыдущему)

Третье предположение позволяет не ограничивать длину очереди(например, не более десятью заявками), хотя и содержит в себе требо-вания конечности, т.е. можно посчитать число заявок в очереди.

86

одна ЭВМ обеспечивает интенсивность потока обслуживания ц (H;Iпример, в среднем 30 заданий в час), то одновременно работающие дшЭВМ обеспечат интенсивность обслуживания 2\i, три ЭВМ — Зц, //ЭВМ — иц. Такое увеличение интенсивности обслуживания будет происходить вплоть до состояния 8„, когда п заданий параллельно находятся на обработке на п ЭВМ. Появление в этот момент заявки переводит систему в состояние Sn +1, при котором одна заявка стоит в очерсди. Появление еще одной — в состояние Sn + 2 и т.д. Интенсивность ж<потока обслуживания при этом будет оставаться неизменной и равно! in\i, так как все ЭВМ вычислительной системы уже задействованы.

При исследовании такой вероятностной системы важно знать значение вероятностей состояний, с помощью которых можно вычислит iпоказатели эффективности, такие, как количество заданий в системевремя ожидания обработки, пропускная способность и т.д. Как известно, значение вероятности лежит в пределах от 0 до 1. Так как мы рассматриваем дискретную систему, то в любой момент времени она может находиться только в одном из состояний и, следовательно, суммивероятностей состояний Р,- всегда равна 1, т.е.

где k — число возможных состояний системы;i — номер состояния.

Для того чтобы определить значение Pi(t), приведенной формулынедостаточно. Кроме нее составляется еще система дифференциаль-ных уравнений Колмогорова, решение которой и дает искомые значе-ния Pi(i). Чаще всего реальные вычислительные системы быстро дос-тигают установившегося режима, и тогда вероятности состояний пере-стают зависеть от времени и практически показывают, какую долюдостаточно длинного промежутка времени система будет находиться нтом или ином состоянии. Например, если система имеет три возмож-ных состояния: Р\ = 0,2, PI = 0,6, РЗ = 0,1, то это означает, что в состо-янии S\ система в среднем находится 20% времени, в Si — 60%, а и5з — 10% времени. Такие не зависимые от времени вероятности назы-вают финальными.

Финальные вероятности системы вычислить уже проще, так какуравнения Колмогорова при этом превращаются в алгебраические

88

Как видно, полученная математическая модель довольно проста итноляет легко рассчитать показатели эффективности вычислитель-oil системы. Очевидно, что для уменьшения времени пребывания за-1НИЯ в системе, а значит, и в очереди требуется при заданной интен-1Шюсти потока заявок либо увеличивать число обслуживающих ЭВМ,|бо уменьшать время обслуживания каждой ЭВМ, либо и то, и другое«сте.

С помощью теории массового обслуживания можно получитьНалитические выражения и при других дисциплинах обслужива-ли очереди и конфигурациях вычислительной системы. Рассмат-иная модель обслуживания заданий, мы исходим из предполо-[сния, что процессы в системе — марковские, а потоки — про-^йшие. Если эти предположения неверны, то получитьНалитические выражения трудно, а чаще всего невозможно. Дляи к их случаев моделирование проводится с помощью метода ста-исгических испытаний (метода Монте-Карло), который позво-яет создать алгоритмическую модель, включающую элементыпучайности, и путем ее многократного запуска получить стати-щческие данные, обработка которых дает значения финальныхероятностей состояний.

Как указывалось, организация очереди, поддержание ее струк-уры возлагаются на диспетчера Д1, а передача заданий из очере-и на обработку в вычислительные машины, поддержание дис-ш шины обслуживания в очереди (поддержка системы приори-еюв) осуществляются диспетчером Д2 (см. рис. 4.2). В вы-ислительной системе диспетчеры реализуются в виде управляю-Uix программ, входящих в состав операционных систем ЭВМ.

Появление заданий при технологическом процессе обработ-п данных является случайным, но при решении задачи по про-

91

грамме должны быть учтены и минимизированы связи решаемойзадачи с другими функциональными задачами, оптимизированпроцесс обработки по ресурсному и временному критериям. По-этому составной частью процедуры организации вычислитель-ного процесса является планирование последовательности реше-ния задач по обработке данных.

4.3. ОРГАНИЗАЦИЯ ПЛАНИРОВАНИЯОБРАБОТКИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ

Эффективность обслуживания вычислительных задач (их про-грамм) зависит прежде всего от среднего времени обслуживания

1 „ ,?обсл - ~~' поэтому в вычислительной системе (и в многомашин-

ной, и в одномашинной особенно) требуется решать проблемуминимизации времени обработки поступивших в систему зада-ний. Иногда эта проблема трансформируется в задачу макси-мизации загрузки устройств ЭВМ, являющихся носителями ре-сурсов.

При решении вычислительной задачи ЭВМ использует своиресурсы в объеме и последовательности, определяемых алгорит-мом решения. К ресурсам ЭВМ относятся объем оперативной ивнешней памяти, время работы процессора, время обращения квнешним устройствам (внешняя память, устройства отображе-ния). Естественно, что эти ресурсы ограничены. Поэтому и тре-буется найти наилучшую последовательность решения поступив-ших на обработку вычислительных задач. Процесс определенияпоследовательности решения задач во времени называется плани-рованием. При планировании необходимо знать, какие ресурсы ив каком количестве требует каждая из поступивших задач. Ана-лиз потребности задачи в ресурсах производится на основе еепрограммы решения. Программа состоит, как правило, из огра-ниченного набора процедур (по крайней мере к этому стремятся)с известными для данной ВС затратами ресурсов. После анализапоступивших программ решения задач становится ясно, какаязадача каких ресурсов требует и в каком объеме. Критерии, ис-пользуемые при планировании, зависят от степени определеннос-

92

ти алгоритмов решаемых задач. Крайних случаев два: порядокиспользования устройств ЭВМ при решении задач строго заданих алгоритмами, а порядок использования устройств ВС в зада-чах заранее не известен. Для первого случая приемлем критерийминимизации суммарного времени решения вычислительных за-дач, для второго — максимизации загрузки устройств ВС.

П р и м е р .Рассмотрим модель планирования вычислительного процесса при

минимизации суммарного времени [21].Обозначим ресурсы вычислительной системы через R\, R2,-~, Rn

Каждая программа решения задачи обработки данных включает типо-вые процедуры из набора Н\, Па, ..., Пт. Тогда матрица Г ресурсозат-рат, приведенных к времени, будет выглядеть так:

где Ту — затраты j-ro ресурса при выполнении г-й процедуры, i—1,..., т;/ = !,..,«

\Знание матриц ресурсозатрат при выполнении программ позволя-

ет вычислить суммарные затраты каждого из ресурсов по всем про-граммам решения вычислительных задач, поступивших в ВС, и соста-вить их матрицу ресурсозатрат. Обозначим поступившие в ВС про-граммы решения задач через Зь За, ...,3m; ttj — затраты j-ro ресурса навыполнение г-й задачи (г = 1,..., m;j - 1,..., п); R\, R2, ..., Rm — ресурсыВС. Матрица ресурсозатрат по задачам запишется в виде

довательность прохождения через обработку задач, которая миними-зирует суммарное время. Одним из методов нахождения такой после-довательности, т. е. планирования, является метод решения задачиДжонсона [32], относящийся к теории расписаний и дающий эффектив-ный и строгий алгоритм. При этом учитываются следующие ограни-чения:

• для любого устройства ВС выполнение последующей вычисли-тельной задачи не может начаться до окончания предыдущей;

• каждое устройство в данный момент может выполнять толькоодну вычислительную задачу;

• начавшееся выполнение задачи не должно прерываться до пол-ного его завершения.

Если в процессе обработки данных используется п устройств (ре-сурсов) ВС, нахождение оптимальной последовательности поступаю-щих на решение т задач, минимизирующих суммарное время обра-ботки, потребует перебора (те!)" вариантов. Например, если в ВС по-ступило всего шесть заданий (т = 6), использующих всего два ресурса(« = 2), то для нахождения оптимальной последовательности после со-ставления матрицы Т„ потребуется произвести (6!) переборов, т.е.518400. Если же те = 10, то потребуется порядка 10 переборов. Ясно,что даже для ЭВМ это многовато.

Алгоритм Джонсона, полученный для п = 2, требует перебора толь-ко от (те + 1) / 2 вариантов, т.е. для нашего примера (те = 6) необходимобудет проделать 21 перебор, что значительно меньше, чем 518400. Прип > 2 задачу планирования по критерию минимума суммарного време-ни обработки сводят к задаче Джонсона путем преобразования матри-цы Т„. Например, если п = 3 (т. е. три ресурса), то производится попар-ное сложение первого и второго, второго и третьего столбцов и такимобразом получают двухстолбцовую матрицу Т„. После преобразова-ния следует проверить, выполняются ли вышеперечисленные условия.Если это не так, то задача планирования не имеет строгого решения ииспользуют эвристические алгоритмы.

Для пояснения алгоритма Джонсона представим матрицу Тп какдвухстолбцовую:

Алгоритм Джонсона состоит в следующем.

1. В матрице Т„ определяется rmm = min{ru, tu, •••, tnu}-1. Из задач 3i, ..., Зт выбираются задачи, для Которых ресурсоем-

кость хотя бы по одному устройству была равна гтш, т.е. в данном

случае выбирают задачи 3,, у которых хотя бы одна из двух t,,= ?mm

(Напомним, что i — это номер задачи, j — номер устройства, i = I,..., m,

i = 1; 2.)3. Задачи группируют по минимальному времени их исполнения

/ m m на первом и втором устройствах, т.е. 3, (/mm, t,2) и 3, (t,i, /mm).

4. В начало последовательности обрабатываемых задач ставят

Ч( (tmm, tu), В конец — 3, ( ?,ь tmm).

5. Задачи, вставленные в последовательность обрабатываемых

|<1дач, исключаются из матрицы Т„.

6. Для новой матрицы повторяются пункты 1—3.

7. Задачи Зг (fmm, to) и 3, (tt\, tmm), полученные из новой матрицы,

ставятся в середину составленной ранее последовательности обраба-

шваемых задач и т. д.

В основе эвристических алгоритмов лежат процедуры выбора из

поступивших задач наиболее трудоемких и расположения их в порядке

убывания времени выполнения.

При планировании по критерию максимума загрузки,устройстввычислительной системы матрицы ресурсоемкости преобразуютсяв матрицы загрузки устройств. Из этих матриц формируют покаждому устройству потоки задач, выборки из которых позволя-ют сформировать оптимальную последовательность задач, под-лежащих обработке.

Реализация функций и алгоритмов планирования вычислитель-ного процесса происходит с помощью управляющих программоперационной системы ВС. Программа планировщик определяетресурсоемкость каждой поступившей на обработку задачи и рас-полагает их в оптимальной последовательности. Подключениересурсов в требуемых объемах к программам выполнения задачосуществляет по запросу планировщика управляющая програм-ма супервизор, которая тоже входит в состав операционной сис-16МЫ.

Таким образом, одной из важнейших процедур информаци-онного процесса обработки данных является организация вычис-лительного процесса, т.е. обслуживание поступающих на обра-ботку заданий (очередей) и планирование (оптимизация после-

95

довательности) их обработки. На программно-аппаратном уровнеэти функции выполняют специальные управляющие программы,являющиеся составной частью операционных систем, т. е. сис-тем, организующих выполнение компьютером операций обработ-ки данных.

Разнообразие методов и функций, используемых в алгорит-мах организации вычислительного процесса, зависит от допус-тимых режимов обработки данных в ВС. В наиболее простой ВС,такой, как персональный компьютер (ПК), не требуется управле-ние очередями заданий и планирование вычислительных работ.В ПК применяют в основном однопрограммный режим работы,поэтому их операционные системы не имеют в своем составе про-грамм диспетчирования, планировщика и супервизора. Но в бо-лее мощных ЭВМ, таких, как серверы и особенно мейнфреймы,подобные управляющие протраммы оказывают решающее влия-ние на работоспособность и надежность ВС. Например, к UNIX-серверам могут обращаться с заданиями одновременно сотнипользователей, а к мэйнфреймам типа S/390 — тысячи.

4.4. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ДАННЫХ

К важнейшим процедурам технологического процесса обра-ботки относится также процедура преобразования данных. Онасвязана с рассмотренной выше процедурой ОВП, поскольку про-грамма преобразования данных поступает в оперативную памятьЭВМ и начинает исполняться после предварительной обработкиуправляющими программами процедуры ОВП. Процедура пре-образования данных состоит в том, что ЭВМ выполняет типо-вые операции над структурами и значениями данных (сортиров-ка, выборка, арифметические и логические действия, созданиеи изменение структур и элементов данных и т.п.) в количествеи последовательности, заданных алгоритмом решения вычисли-тельной задачи, который на ф и з и ч е с к о м уровне реализуетсяпоследовательным набором машинных команд (машинной про-граммой).

На л о г и ч е с к о м уровне алгоритм преобразования данныхвыглядит как программа, составленная на формализованном че-ловеко-машинном языке — алгоритмическом языке программиро-

96

вания. ЭВМ понимает только машинные команды, поэтому про-граммы с алгоритмических языков с помощью программ-трансля-торов переводятся в последовательность кодов машинных команд.Программа преобразования данных состоит из описания типовданных и их структур, которые будут применяться при обработ-ке, и операторов, указывающих ЭВМ. какие типовые действия и вкакой последовательности необходимо проделать над данными иих структурами.

Таким образом, управление процедурой преобразования дан-ных осуществляется в первую очередь программой решения вы-числительной задачи, и если решается автономная задача, то ни-какого дополнительного управления процедурой преобразова-ния не требуется. Другое дело, если информационная технологияорганизована для периодического решения комплекса взаимосвя-занных функциональных задач управления, тогда необходимооптимизировать процедуру преобразования данных либо по кри-1ерию минимизации времени обработки, либо по критерию ми-нимизации объемов затрачиваемых вычислительных ресурсов.Первый критерий особо важен в режиме реального времени, авторой — в мультипрограммном режиме.

Программа решения вычислительной задачи преобразует зна-чения объявленных типов данных, и, следовательно, в процессевыполнения программы происходит постоянная циркуляция по-токов значений данных из памяти ЭВМ и обратно. При выпол-нении программы к одним и тем же значениям данных могут об-ращаться различные процедуры и операции, сами операции об-работки могут между собой комбинироваться различным образоми многократно повторяться и дублироваться. Следовательно,задачей управления процедурой преобразования данных являет-ся, с одной стороны, минимизация информационных потоковмежду памятью ЭВМ и операциями (процессором), с другой —исключение дублирования операций в комплексах функциональ-ных программ.

Первая часть задачи может быть формализована, если струк-турировать программу на типы применяемых в ней операций,совокупности используемых в них данных (назовем эти совокуп-ности информационными элементами) и связи между ними. Тогдамодель этой части задачи преобразования данных может бытьпредставлена в виде двудольного графа, состоящего из множе-

97

4-1909

Этот граф можно сделать раскрашенным, т. е пометить раз-личным цветом дуги, относящиеся к разным информационнымэлементам. Тогда задача минимизации информационных пото-ков в графовой интерпретации будет состоять в разбиении рас-крашенного графа на подграфы (модули), при котором миними-зируется суммарное число дуг различного цвета, связывающихвыделенные подграфы [17].

Для удобства математического описания задачи управленияпроцедурой преобразования данных и метода ее решения сведемграф, представленный на рис. 4.4, к табличной форме, располо-жив по строкам выполняемые операции, а по столбцам — эле-менты множества идентификаторов исходных, промежуточных ивыходных данных, связанных с выполнением этих операций.

На пересечении строки и столбца ставится 1, если операция иинформационный элемент связаны. Другими словами, получимматрицу L:

ющиеся подмножества (модули), суммарное число информацион-ных связей между которыми минимально. При решении задачидолжны быть учтены ограничения: на число выделяемых подмно-жеств (модулей); на число информационных элементов, входящихи один модуль; на число информационных связей между выделяе-мыми модулями; на совместимость операций в модулях.

Данная задача может быть сведена к задаче линейного про-i риммирования и решена с использованием стандартных приклад-ных программ.

Алгоритм решения большой и сложной задачи, особенно ком-ппекса задач, включает многократное использование типовых( > i юраций в различных комбинациях. Причем эти комбинации тожемогут многократно исполняться в соответствующих частях боль-шой программной системы. Поэтому второй частью задачи уп-равления процедурой преобразования данных являются выделе-ние в алгоритмах решения задач (или задачи) общих операцион-ных комбинаций, выделение их в общие модули и упорядочениеК1ким образом общей схемы алгоритма обработки данных. Эта(адача на логическом уровне может быть представлена как зада-ча укрупнения графов алгоритмов [32].

Граф алгоритма представляет собой древовидный граф, узла-ми которого являются операции над данными, а дугами — связи(отношения) между операциями в алгоритме. В корне графа рас-положена головная (начальная) операция AQ, от которой послесе выполнения происходит переход к операции А\ или AI , затемк АЗ, А4, ..., Ат (рис. 4.5).

Приведенный граф можно разметить, написав возле дуг чис-ло обращений rt, от операции А, к операции А} (например, от А\

99

к А^) в процессе выполнения алгоритма. Для детерминирован-ных алгоритмов число обращений rtj> 1, для вероятностного ал-горитма число r,j < 1, так как оно определяет вероятность обра-щения операции Аг к операции А}. При анализе алгоритмоврешения вычислительных задач можно выделить общие совокуп-'ности операций (пересечения графов). На рис. 4.6 алгоритмы Р\<и Р2 имеют три общие операции, составляющие подмножествоопераций, входящих одновременно и в множество операций ал-горитма Р\, и в множество операций алгоритма PI (заштрихо-ванная часть рис. 4.6).

Найдя такие пересечения алгоритмов, общие операции вмес-те с их отношениями выделяют в модули. Тогда совокупностьалгоритмов может быть представлена в виде вычислительногографа процедуры преобразования данных, в которой определенапоследовательность выполнения модулей программной системы.

На рис. 4.7, где представлен фрагмент вычислительного гра-фа программной системы, головным является вычислительныймодуль А/О. Ему подчинены модули, находящиеся на нижележа-щих уровнях. На самом нижнем уровне расположены модули,выполняющие элементарные типовые операции.

Подобная организация алгоритмов преобразования данныхпозволяет на физическом уровне создать ясную и надежную сис-тему обработки, минимизирующую межоперационные связи.Изложенный подход реализуется методом структурного програм-мирования, применяемым при создании программных комплексов.

100

Рис. 4.7. Фрагмент вычислительного графа программной системы

Процедура преобразования данных на физическом уровнеосуществляется с помощью аппаратных средств вычислительнойсистемы (процессоры, оперативные и внешние запоминающиеустройства), управление которыми производится машиннымипрограммами, реализующими совокупность алгоритмов решениянычислительных задач.

4.5. НЕТРАДИЦИОННАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ

4.5.1. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА

Необходимость параллельной обработки данных возникает,когда требуется сократить время решения данной задачи, увеличитьпропускную способность, улучшить использование системы [20].

Для распараллеливания необходимо соответствующим обра-юм организовать вычисления. Сюда входит следующее:

• составление параллельных программ, т.е. отображение вявной форме параллельной обработки с помощью надлежащихконструкций языка, ориентированного на параллельные вычис-ления;

• автоматическое обнаружение параллелизма. Последователь-ная программа автоматически анализируется, в результате мо-

101

Рис. 4.8. Граф выполнения большой программы

Из рис. 4.8 видно, что выполнение процесса PS не может на-чаться до завершения процессов PI и РЗ и, в свою очередь, вы-полнение процессов PI и Рт, не может начаться до завершенияпроцесса Р\ .

В данном случае для выполнения программы достаточно трехпроцессоров.

Ускорение обработки данных на многопроцессорной системеопределяется отношением времени однопроцессорной обработ-ки Ts к времени многопроцессорной обработки Тт, т.е.

При автоматическом обнаружении параллельных вычислениймы 'различаем в последовательной программе возможность яв-ной и скрытой параллельной обработки. Хотя в обоих случаяхтребуется анализ программы, различие между этими видами об-работки состоит в том, что скрытая параллельная обработка тре-бует некоторой процедуры преобразования последовательнойпрограммы, чтобы сделать возможным ее параллельное выпол-нение. При анализе программы строится граф потока данных.Чтобы обнаружить явную параллельность процессов, анализи-руются множества входных (считываемых) переменных R (Read)

102

и выходных (записываемых) переменных W (Write) каждого про-цесса. Два процесса /, j (/<>/') могут выполняться параллельнопри следующих условиях:

Это означает, что входные данные одного процесса не долж-ны модифицироваться другим процессом и никакие два процессаi ic должны модифицировать общие переменные. Явная параллель-пая обработка может быть обнаружена среди процессов, удов-II створяющих этим условиям. Для использования скрытой парал-псльной обработки требуются преобразования программныхконструкций: такие, как уменьшение высоты деревьев арифмети-ческих выражений, преобразование линейных рекуррентных со-01 ношений, замена операторов, преобразование блоков IF и DOи канонический вид и распределение циклов.

4.5.2. КОНВЕЙЕРНАЯ ОБРАБОТКА

Конвейерная обработка улучшает использование аппаратныхресурсов для заданного набора процессов, каждый из которыхприменяет эти ресурсы заранее предусмотренным способом. Хо-рошим примером конвейерной организации является сборочныйтранспортер на производстве, на котором изделие последователь-но проходит все стадии вплоть до готового продукта. Преиму-щество этого способа состоит в том, что каждое изделие на своемпути использует одни и те же ресурсы, и как только некоторыйресурс освобождается данным изделием, он сразу же может бытьиспользован следующим изделием, не ожидая, пока предыдущееизделие достигнет конца сборочной линии. Если транспортер не-сет аналогичные, но не тождественные изделия, то это последо-вательный конвейер; если же все изделия одинаковы, то это век-горный конвейер.

Последовательные конвейеры. На рис. 4.9, а представлена схе-ма устройства обработки команд, в котором имеются четыре сту-пени: выборка команды из памяти, декодирование, выборка опе-ранда, исполнение.

103

Ускорение обработки в данном устройстве измеряется отно-шением времени Ts, необходимого для последовательного выпол-нения L заданий (т.е. выполнения L циклов на одной обрабаты-вающей ступени), ко времени Тр выполнения той же обработкина конвейере. Обозначим через tt время обработки на 1-й ступе-ни, а через t} — соответствующее время для самой медленной сту-пени (рис. 4.9,6). Тогда, если L заданий (команд) проходят черезконвейер с п ступенями, эффективность конвейера определяетсявыражением

Векторные конвейеры. В них создается множество функцио-нальных элементов, каждый из которых выполняет определен-ную операцию с парой операндов, принадлежащих двум разнымнскторам. Эти пары подаются на функциональное устройство, ифункциональные преобразования со всеми элементами пар век-юров проводятся одновременно. Для предварительной подготов-ки преобразуемых векторов используются векторные регистры,на которых собираются подлежащие обработке векторы.

Типичное использование векторного конвейера — это про-цесс, вырабатывающий по двум исходным векторам А к В ре-(ультирующий вектор С для арифметической операции С <— А+В.И этом случае на конвейер поступает множество одинаковыхкоманд.

4.5.3. КЛАССИФИКАЦИЯ АРХИТЕКТУРВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Многопроцессорные системы (МПС), ориентированные надостижение сверхбольших скоростей работы, содержат десяткиили сотни сравнительно простых процессоров с упрощеннымиблоками управления. Отказ от универсальности применения та-ких вычислительных систем и специализация их на определенномкруге задач, допускающих эффективное распараллеливание вы-числений, позволяют строить их с регулярной структурой связеймежду процессорами.

Удачной признана классификация Флина, которая строитсяпо признаку одинарности или множественности потоков команди данных [21].

Структура ОКОД (один поток команд — один поток данных),или SISD (Single Instruction stream — Single Data stream), — од-нопроцессорная ЭВМ (рис. 4.10).

Структура ОКМД (один поток команд, много потоков данных),или SIMD (Single Instruction stream, Multiple Data stream), —матричная многопроцессорная система. МПС содержит некото-рое число одинаковых и сравнительно простых быстродейству-ющих процессоров, соединенных друг с другом и с памятью дан-ных таким образом, что образуется сетка (матрица), в узлах ко-юрой размещаются процессоры (рис. 4.11). Здесь возникает

105

Структура МКОД (много потоков команд — один поток дан-ных), или MISD (Multiple Instruction stream — Single Data stre-am), — конвейерная МПС (рис. 4.12). Система имеет регулярнуюс i руктуру в виде цепочки последовательно соединенных процес-соров, или специальных вычислительных блоков (СВБ), так чтоинформация на выходе одного процессора является входной ин-формацией для следующего в конвейерной цепочке.

Процессоры (СВБ) образуют конвейер, на вход которого оди-нарный поток данных доставляет операнды из памяти. Каждыйпроцессор обрабатывает соответствующую часть задачи, пере-давая результаты соответствующему процессору, который исполь-)ует их в качестве исходных данных. Таким образом, решение

задач для некоторых исходных данных развертывается последо-вательно в конвейерной цепочке. Это обеспечивает подведение ккаждому процессору своего потока команд, т.е'. имеется множе-ственный поток команд.

Структура МКМД (много потоков команд — много потоковданных), или MIMD (Multiple Instruction stream — Multiple Datastream) — представлена на рис. 4.13.

Существует несколько типов МКМД. К ним относятся: муль-типроцессорные системы, системы с мультиобработкой, много-машинные системы, компьютерные сети.

4.5.4. ТИПЫ МУЛЬТИПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ

Системы параллельной обработки данных. Любая вычисли-тельная система (будь то суперЭВМ или персональный компью-тер) достигает своей наивысшей производительности благодаряиспользованию высокоскоростных элементов обработки инфор-мации и параллельному выполнению операций. Именно возмож-ность параллельной работы различных устройств системы (ра-боты с перекрытием) служит базой для ускорения основных опе-раций обработки данных.

Можно выделить четыре типа архитектуры систем параллель-ной обработки.

1. Конвейерная и векторная обработка. Основу конвейернойобработки составляет раздельное выполнение некоторой опера-ции в несколько этапов (за несколько ступеней) с передачей дан-ных одного этапа следующему. Производительность при этомвозрастает благодаря тому, что одновременно на различных сту-пенях конвейера выполняется несколько операций. Конвейери-зация эффективна только тогда, когда загрузка конвейера близкак полной, а скорость подачи новых операндов соответствует мак-симальной производительности конвейера. Если происходит за-держка операндов, то параллельно будет выполняться меньшеопераций и суммарная производительность снизится. Векторныеоперации обеспечивают идеальную возможность полной загруз-ки вычислительного конвейера.

При выполнении векторной команды одна и та же операцияприменяется ко всем элементам вектора (или чаще всего к соот-

108

ветствующим элементам пары векторов). Для настройки конвей-ера на выполнение конкретной операции может потребоватьсянекоторое установочное время, однако затем операнды могутпоступать на конвейер с максимальной скоростью, допускаемойнозможностями памяти. При этом не возникает пауз ни в связи сныборкой новой команды, ни в связи с определением ветви вы-числений при условном переходе. Таким образом, главный прин-цип вычислений на векторной машине состоит в выполнении не-которой элементарной операции или комбинации из несколькихшементарных операций, которые должны повторно применять-ся к некоторому блоку данных. Таким операциям в исходной про-i рамме соответствуют небольшие компактные циклы.

2. Машины типа SIMD. Эти машины состоят из большогочисла идентичных процессорных элементов, имеющих собствен-ную память; все процессорные элементы в машине выполняютодну и ту же программу. Очевидно, что такая машина, состав-ленная из большого числа процессоров, может обеспечить оченьвысокую производительность только на тех задачах, при реше-нии которых все процессоры могут делать одну и ту же работу.Модель вычислений для машины SIMD очень похожа на модельвычислений для векторного процессора: одиночная операция вы-полняется над большим блоком данных.

В отличие от ограниченного конвейерного функционирова-ния векторного процессора матричный процессор (синоним длябольшинства SIMD-машин) может быть значительно более гиб-ким. Обрабатывающие элементы таких процессоров — универ-сальные программируемые ЭВМ, так что задача, решаемая па-раллельно, может быть достаточно сложной и содержать ветвле-ния. Обычное проявление этой вычислительной модели в исходнойпрограмме примерно такое же, как и в случае Векторных опера-ций: циклы на элементах массива, в которых значения, выраба-тываемые на одной итерации цикла, не используются на другойитерации цикла.

Модели вычислений на векторных и матричных ЭВМ настоль-ко схожи, что эти ЭВМ часто обсуждаются как эквивалентные.

3. Машины типа MIMD. Термином мультипроцессор называ-ют большинство машин типа MIMD, и он часто используется вкачестве синонима для машин типа MIMD (подобно тому, кактермин "матричный процессор" применяется к машинам типаSIMD). В мультипроцессорной системе каждый процессорный

109

элемент выполняет свою программу достаточно независимо отдругих процессорных элементов. Процессорные элементы, конеч-но, должны как-то связываться друг с другом, что делает необхо-,димым более подробную классификацию машин типа MIMD. В'мультипроцессорах с общей памятью (сильносвязанных мульти-процессорах) имеется память данных и команд, доступная всемпроцессорным элементам. С общей памятью процессорные эле-менты связываются с помощью общей шины или сети обмена. Впротивоположность этому варианту в слабосвязанных многопро-цессорных системах (машинах с локальной памятью) вся памятьделится между процессорными элементами, и каждый блок памя-ти доступен только связанному с ним процессору. Сеть обменасвязывает процессорные элементы друг с другом.

Базовой моделью вычислений на MIMD-мультипроцессореявляется совокупность независимых процессов, эпизодически об-ращающихся к разделяемым данным. Существует большое количе-ство вариантов этой модели. На одном конце спектра — модельраспределенных вычислений, в которой программа делится на до-вольно большое число параллельных задач, состоящих из множе-ства подпрограмм. На другом конце спектра — модель потоковыхвычислений, в которых каждая операция в программе может рас-сматриваться как отдельный процесс. Такая операция ждет своихвходных данных (операндов), которые должны быть переданы ейдругими процессами. По их получении операция выполняется, иполученное значение передается тем процессам, которые в нем нуж-даются. В потоковых моделях вычислений с большим и среднимуровнем гранулярности процессы содержат большое число опера-ций и выполняются в потоковой манере.

4. Многопроцессорные машины с SIMD-процессорами. Многиесовременные суперЭВМ представляют собой многопроцессорныесистемы, в которых в качестве процессоров используются век-торные процессоры, или процессоры типа SIMD. Такие машиныотносятся к машинам класса MSIMD.

Многопроцессорные системы за годы развития вычислитель-ной техники прошли ряд этапов. Исторически первым стало ос-воение технологии SIMD. Однако в настоящее время наметилсяустойчивый интерес к архитектурам MIMD. Этот интерес глав-ным образом определяется двумя факторами:

• архитектура MIMD обеспечивает большую гибкость — приналичии адекватной поддержки со стороны аппаратных средств

110

и программного обеспечения MIMD может работать как одно-пользовательская система. В результате достигается высокая про-изводительность обработки данных для одной прикладной зада-чи, выполняется множество задач параллельно, как на многопрог-раммной машине;

• архитектура MIMD может использовать все преимуществасовременной микропроцессорной технологии на основе строго-го учета соотношения "стоимость/производительность". В дей-ствительности практически все современные многопроцессорныесистемы строятся на тех же микропроцессорах, которые можнонайти в персональных компьютерах, на рабочих станциях и не-больших однопроцессорных серверах.

Одной из отличительных особенностей многопроцессорнойвычислительной системы является сеть обмена, с помощью кото-рой процессоры соединяются друг с другом или с памятью. Мо-дель обмена настолько важна для многопроцессорной системы,что многие ̂ характеристики производительности и другие оцен-ки выражаются отношением времени обработки к времени обме-на, соответствующим решаемым задачам. Существуют две основ-ные модели межпроцессорного обмена: одна основана на переда-че сообщений, другая — на использовании общей памяти.В многопроцессорной системе с общей памятью один процессоросуществляет запись в конкретную ячейку, а другой процессорпроизводит считывание из этой ячейки памяти. Чтобы обеспе-чить согласованность данных и синхронизацию процессов, об-мен часто реализуется по принципу взаимно исключающего дос-iyna к общей памяти методом "почтового ящика".

В архитектурах с локальной памятью непосредственное раз-деление памяти невозможно. Вместо этою процессоры получаютдоступ к совместно используемым данным посредсгвом передачисообщений по сети обмена. Эффективность схемы коммуника-ций зависит от протоколов обмена, основных сетей обмена ипропускной способности памяти и каналов обмена.

Часто, и притом необоснованно, в машинах с общей памя-тью и векторных машинах затраты на обмен не учитываются,гак как проблемы обмена в значительной степени скрыты от про-i раммиста. Однако накладные расходы на обмен в этих машинахимеются и определяются конфликтами шин, памяти и процессо-ров. Чем больше процессоров добавляется в систему, тем больше

111

процессов соперничает при использовании одних и тех же дан-ных и шины, что приводит к состоянию насыщения. Модель сис-темы с общей памятью очень удобна для программирования ииногда рассматривается как высокоуровневое средство оценкивлияния обмена на работу системы, даже если основная системав действительности реализована с применением локальной памя-ти и принципа передачи сообщений.

Таким образом, существующие MIMD-машины распадаютсяна два основных класса в зависимости от количества объединяе-мых процессоров, которое определяет и способ организации па-мяти, и методику их соединений.

Многопроцессорные системы с общей памятью. К этой группеотносятся машины с общей (разделяемой) основной памятью,объединяющие до нескольких десятков (обычно менее 32) про-цессоров. Сравнительно небольшое количество процессоров втаких машинах позволяет иметь одну централизованную общуюпамять и объединить процессоры и память с помощью однойшины. При наличии у процессоров кэш-памяти достаточногообъема высокопроизводительная шина и общая память могутудовлетворить обращения к памяти, поступающие от несколь-ких процессоров. Поскольку при этом имеется единственная па-мять с одним и тем же временем доступа, эти машины иногданазываются UMA (Uniform Memory Access). Такой способ орга-низации со сравнительно небольшой разделяемой памятью в на-стоящее время является наиболее популярным. Архитектура по-добной системы представлена на рис. 4.14.

Требования, предъявляемые современными процессорами кбыстродействию памяти, можно сущесгвенно снизить путем при-менения больших многоуровневых кэш-модулей. При этом не-сколько процессоров смогут разделять доступ к одной и той жепамяти. Начиная с 1980 г. эта идея, подкрепленная широким рас-пространением микропроцессоров, стимулировала многих раз-работчиков на создание небольших мультипроцессоров, в кото-рых несколько процессоров разделяют одну физическую память,соединенную с ними с помощью разделяемой шины. Из-за мало-го размера процессоров и заметного сокращения требуемой по-лосы пропускания шины, достигнутого за счет возможности реа-лизации достаточно большой кэш-памяти, такие машины сталиисключительно эффективными благодаря оптимальному соотно-шению "стоимость / производительность". В первых разработ-

112

ках подобного типа машин удавалось разместить весь процессори кэш-память на одной плате, которая затем вставлялась в зад-нюю панель, и с помощью последней реализовывалась шиннаяархитектура. Современные конструкции позволяют разместитьдо четырех процессоров на одной плате (рис. 4.14).

В такой машине кэш-память может содержать как разделяе-мые, так и частные данные. Частные данные — это данные, кото-рые используются одним процессором, в то время как разделяе-мые данные используются многими процессорами, по существуобеспечивая обмен между ними. Когда кэшируется элемент част-ных данных, их значение переносится в кэш-память для сокраще-ния среднего времени доступа, а также для уменьшения требуе-мой полосы пропускания. Поскольку никакой другой процессорне использует частные данные, этот процесс идентичен процессудля однопроцессорной машины с кэш-памятью. Если кэшируют-ся разделяемые данные, то разделяемое значение реплицируется(от лат. replicare — обращать назад, отражать) и может содер-жаться не в одной кэш-памяти, а в нескольких. Кроме сокраще-ния задержки доступа и уменьшения требуемой полосы пропус-кания такая репликация данных способствует также общему со-кращению количества обменов. Однако кэширование разделяемых

113

данных создает новую проблему — когерентность (от лат.cohaerentia — сцепление, связь) кэш-памяти.

Мультипроцессорная когерентность кэш-памяти возникаетиз-за того, что значение элемента данных в памяти, хранящееся вдвух разных процессорах, доступно этим процессорам толькочерез их индивидуальные кэш-модули.

Проблема когерентности памяти для мультипроцессоров иустройств ввода-вывода имеет много аспектов. Обычно в малыхмультипроцессорах используется аппаратный механизм — про-токол, позволяющий решить данную проблему. Эти протоколыназываются протоколами когерентности кэш-памяти. Существу-ют два класса таких протоколов:

протоколы на основе справочника (directory based}. В этом слу-чае информация о состоянии блока физической памяти содержитсятолько в одном месте — справочнике (физически справочник мо-жет быть распределен по узлам системы);

протоколы наблюдения (snooping). При этом каждый кэш-мо-дуль, который содержит копию данных некоторого блока физи-ческой памяти, имеет также соответствующую копию служебнойинформации о его состоянии. Централизованная система запи-сей отсутствует. Обычно кэш-модули располагаются на общей(разделяемой) шине, и контроллеры всех кэш-модулей наблюда-ют за шиной (просматривают ее) для определения того, не содер-жат ли они копию соответствующего блока.

В мультипроцессорных системах, использующих микропро-цессоры с кэш-памятью, подсоединенные к централизованнойобщей памяти, протоколы наблюдения приобрели популярность,поскольку для опроса состояния кэшей они могут использоватьсуществующее физическое соединение — шину памяти.

Неформально проблема когерентности кэш-памяти состоит внеобходимости гарантировать, что любое считывание элементаданных возвращает последнее по времени записанное в него зна-чение. Гарантировать когерентность кэш-памяти можно в случаеобеспечения двух условий:

операция чтения ячейки памяти одним процессором, котораяследует за операцией записи в ту же ячейку памяти другим про-цессором, получит записанное значение, если операции чтения изаписи достаточно отделены друг от друга по времени;

операции записи в одну и ту же ячейку памяти выполняютсястрого последовательно: это означает, что две подряд идущие

114

операции записи в одну и ту же ячейку памяти будут наблюдать-ся другими процессорами именно в том порядке, в котором онипоявляются в программе процессора, выполняющего эти опера-ции записи.

Первое условие, очевидно, связано с определением когерент-ного (согласованного) состояния памяти: если бы процессор все-гда считывал только старое значение данных, мы сказали бы, чтопамять некогерентна.

Необходимость строго последовательно выполнять операциизаписи также является очень важным условием. Представим себе,что строго последовательное выполнение операций записи не со-блюдается. Тогда процессор Р1 может записать данные в ячейку,а затем в эту ячейку выполнит запись процессор Р2. Строго пос-ледовательное выполнение операций записи гарантирует два важ-ных следствия для этой последовательности операций записи. Во-первых, оно гарантирует, что каждый процессор в машине в не-который момент времени будет наблюдать запись, выполняемуюпроцессором Р2. Если последовательность операций записи несоблюдается, то может возникнуть ситуация, когда какой-нибудьпроцессор будет наблюдать сначала операцию записи процессо-ра Р2, а затем — операцию записи процессора Р1 и будет хра-нить это записанное процессором Р1 значение неограниченнодолго.

Многопроцессорные системы с локальной памятью и много-машинные системы. Вторую группу машин составляют крупно-масштабные системы с распределенной памятью. Для того чтобыподдерживать большое количество процессоров, приходится ос-новную память распределять между ними, в противном случаеполосы пропускания памяти может просто не хватить для удов-летворения запросов, поступающих от очень большого числапроцессоров. Естественно, при таком подходе также требуетсяреализовать связь процессоров между собой. На рис. 4.15 пока-зана структура такой системы.

Рост числа процессоров требует создания модели распреде-ленной памяти с высокоскоростной сетью для связи процессо-ров. С быстрым ростом производительности процессоров и свя-занным с этим ужесточением требования увеличения полосы про-пускания памяти масштаб систем (т.е. число процессоров всистеме), для которых требуется организация распределеннойпамяти, уменьшается, так же как и сокращается число процессо-

115

Рис. 4.15. Типовая архитектура мультипроцессорной системыс распределенной памятью

ров, которые удается поддерживать на одной разделяемой шинеи общей памяти.

Распределение памяти между отдельными узлами системы име-ет два главных преимущества. Во-первых, это выгодный относи-тельно стоимости системы способ увеличения полосы пропуска-ния памяти, поскольку большинство обращений может выпол-няться параллельно к локальной памяти в каждом узле. Во-вторых,это уменьшает задержку обращения (время доступа) к локальнойпамяти. Благодаря названным преимуществам количество про-цессоров, для которых архитектура с распределенной памятьюимеет смысл, сокращается еще больше.

Обычно устройства ввода-вывода, так же как и память, рас-пределяются по узлам, и в действительности узлы могут состоятьиз небольшого числа (2—8) процессоров, соединенных между со-бой другим способом. Хотя такая кластеризация нескольких про-цессоров с памятью и сетевой интерфейс могут быть достаточнополезными относительно стоимости системы, это не очень суще-

116

ственно для понимания того, как такая машина работает, поэто-му мы пока остановимся на системах с одним процессором наузел. Основная разница в архитектуре, которую следует выделитьв машинах с распределенной памятью, заключается в том, какосуществляется связь и какова логическая модель памяти.

Существуют два различных способа построения крупномас-штабных систем с распределенной памятью. Простейший способзаключается в том, чтобы исключить аппаратные механизмы,обеспечивающие когерентность кэш-памяти, и сосредоточитьвнимание на создании масштабируемой системы памяти. Разра-ботано несколько машин такого типа. Наиболее известным при-мером подобной системы является компьютер T3D компании CrayResearch. В этих машинах память распределяется между узлами(процессорными элементами) и все узлы соединяются между со-бой посредством того или иного типа сети. Доступ к памяти мо-жет быть локальным или удаленным. Специальные контроллеры,размещаемые в узлах сети, могут на основе анализа адреса обра-щения принять решение о том, находятся ли требуемые данные влокальной памяти данного узла или они размещаются в памятиудаленного узла. В последнем случае контроллеру удаленной па-мяти посылается сообщение для обращения к требуемым данным.

Чтобы обойти проблемы когерентности, разделяемые (общие)данные не кэшируются. Конечно, с помощью программного обес-печения можно реализовать некоторую схему кэширования раз-деляемых данных путем их копирования из общего адресногопространства в локальную память конкретного узла. В этом слу-чае когерентностью памяти также будет управлять программноеобеспечение. Преимущество такого подхода состоит в том, чтонеобходима минимальная поддержка со стороны аппаратуры,хотя наличие, например, таких возможностей, как блочное (груп-повое) копирование данных, было бы весьма полезным. Недо-статком такой организации является то, что механизмы программ-ной поддержки когерентности подобного рода кэш-памяти ком-пилятором весьма ограничены. Существующая в настоящее времяметодика в основном подходит для программ с хорошо структу-рированным параллелизмом на уровне программного цикла.

Машины с архитектурой, подобной Cray T3D, называют про-цессорами (машинами) с массовым параллелизмом (МРР —Massively Parallel Processor). К машинам с массовым параллелиз-мом предъявляются взаимно исключающие требования. Чем боль-

117

ше объем устройства, тем большее число процессоров можнорасположить в нем, тем длиннее каналы передачи управления иданных, а значит, меньше тактовая частота. Происшедшее возра-стание нормы массивности для больших машин до 512 и даже64000 байт процессоров обусловлено не увеличением размеровмашины, а повышением степени интеграции схем, позволившейза последние годы резко поднять плотность размещения элемен-тов в устройствах. Топология сети обмена между процессорамив такого рода системах может быть различной.

Для построения крупномасштабных систем может служитьпротокол на основе справочника, который отслеживает состоя-ние кэш-памяти. Такой подход предполагает, что логически еди-ный справочник хранит состояние каждого блока памяти, кото-рый может кэшироваться. В справочнике обычно содержитсяинформация о том, в какой кэш-памяти имеются копии данногоблока, модифицировался ли данный блок и т.д. В существующихреализациях этого направления справочник размещается рядом скэш-памятью. Имеются также протоколы, в которых часть ин-формации размещается в самой кэш-памяти. Положительной сто-роной хранения всей информации в едином справочнике являет-ся простота протокола, связанная с тем, что вся необходимаяинформация сосредоточена в одном месте. К недостаткам такогорода справочников относится их размер, который пропорцио-нален общему объему памяти, а не размеру кэш-памяти. Это несоздает проблемы для машин, состоящих, например, из несколь-ких сотен процессоров, поскольку связанные с реализацией тако-го справочника накладные расходы можно считать приемлемы-ми. Но для машин большего размера необходима методика, по-зволяющая эффективно масштабировать структуру справочника.

4.5.5. КОНЦЕПЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМС УПРАВЛЕНИЕМ ПОТОКОМ ДАННЫХ

Существуют трудности, связанные с автоматизацией парал-лельного программирования, необходимой для широкого кругазадач матричных ВС. В связи с этим актуальными являются ис-следования новых путей построения высокопроизводительныхвычислительных систем, к которым относятся вычислительныесистемы с управлением потоком данных, или потоковые ВС [13].

118

В системах с управлением потоками данных предполагаетсяналичие большого числа специализированных операционныхблоков для определения видов операций (сложения, умножения ит.п., отдельных для разных типов данных). Данные снабжаютсяуказателями типа данных (тегами), на основании которых по мереготовности данных к обработке они загружаются в соответству-ющие свободные операционные блоки. При достаточном коли-честве операционных блоков может быть достигнут высокий уро-вень распараллеливания вычислительного процесса.

Во всех рассмотренных ранее машинах и вычислительных си-стемах порядок выполнения операций над данными при решениизадачи строго детерминирован, он однозначно определяется пос-лед овагельностью команд программы.

Принципиальное отличие потоковых машин состоит в том,что команды выполняются здесь не в порядке их следования втексте программы, а по мере готовности их операндов. Как толь-ко будут вычислены операнды команды, она может захватыватьсвободное операционное устройство и выполнять предписаннуюей операцию. В этом случае последовательность, в которой вы-полняются команды, уже не является детерминированной.

Потоковая программа размещается в массиве ячеек команд(рис. 4.16).

Команда наряду с кодом операции содержит поля, куда зано-сятся готовые операнды, и поле, соДержащее адреса команд, вкоторые должен быть направлен в качестве операнда результат

операции. Кроме того, каждой команде поставлен в соответствиедвухразрядный тег (располагаемый в управляющем устройстве),разряды которого устанавливаются в 1 при занесении в тело ко-манды соответствующих операндов. В состоянии тега 11 (обаоперанда готовы) инициируется запрос к операционному ком-мутатору (ОК) на передачу готовой команды в соответствующеекоду операции операционное устройство (ОУ).

Результат выполнения команды над ее непосредственно адре-суемыми операндами направляется через командный коммутатор(КК) согласно указанным в команде адресам в ячейки команд ипомещается в поля операндов. Далее указанная процедура цик-лически повторяется, причем управление этим процессом полно-стью децентрализовано и не нуждается в счетчике команд.

4.6. УПРАВЛЕНИЕ РЕСУРСАМИВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

4.6.1. ОДНОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫОПЕРАТИВНОЙ ОБРАБОТКИ

В системах обработки данных в качестве основного критерияэффективности используется среднее время обслуживания заявок.При оперативной обработке вычислительных задач невозможнопроводить одновременно и их сортировку. Задачи с различнойдлительностью решения поступают на процессор в случайном по-рядке. В связи с этим невозможно использовать режим SPT(Shortest-Processing-Task-first), назначающий задачи на решениев порядке убывания времени их решения. В реальных системахоперативной обработки априорная информация о времени ре-шения задач, как правило, отсутствует. Чтобы воспользоватьсяпринципами планирования на основе алгоритма SPT, в системувводятся средства, которые выявляют короткие и длинные рабо-ты непосредственно в ходе вычислительного процесса.

Алгоритм RR. Простейшее правило планирования работ, обес-печивающее выполнение указанного требования, задается алго-ритмом циклического обслуживания (рис. 4.17) — алгоритмомRR (Round-Robin).

120

Заявки на выполнение работ поступают с интенсивностью А,в очередь О, откуда они выбираются и исполняются процессо-ром CPU. Для обслуживания отдельной заявки отводится посто-янный квант времени q, достаточный для выполнения несколь-ких тысяч операций. Если работа была выполнена за время q,она покидает систему. В противном случае она вновь поступает вконец очереди и ожидает предоставления ей очередного квантапроцессорного времени.

Алгоритм FB. Для обеспечения еще более быстрой реакциисистемы на короткие работы в системах оперативной обработ-ки используются алгоритмы многоуровневого циклического пла-нирования. Одним из таких алгоритмов является алгоритм FB(Foreground-Background).

Заявки на выполнение работ поступают в очередь Oi (рис. 4.18).Работы, стоящие в очереди Оь получают квант процессорного

времени q. Если за это время работа была выполнена, то она по-кидает систему. В противном случае заявка на работу переносит-ся в очередь Oi, откуда она может быть занесена в очередиОз,О4,...,О„. Очереди обслуживаются в следующем порядке. Еслиимеется хотя бы одна заявка в очереди Оь то эта заявка непре-менно обслуживается. Заявки из очереди О~2 обслуживаются приусловии, что нет заявок в очереди О\. Аналогично заявки из оче-реди От обслуживаются только в том случае, если все очередиOi,..., Om.i пусты. Заявка, достигшая последней очереди О„, оста-ется в ней до полного завершения работы.

Применяются модификации алгоритма FB, различающиеся повеличине квантов времени, предоставляемых заявкам из разныхочередей. Возможно планирование на основе посгоянной вели-чины кванта или с использованием квантов переменной длитель-ности, которая возрастает по мере увеличения номера очереди.Одна из таких модификаций — алгоритм планирования FB с уче-том приоритетов работ. Работы, поступающие в систему, раз-деляются в зависимости от приоритетов 1, ..., и на и потоков /i,..., ln.Приоритеты задач относительны, т.е. поступление в систему за-явки более высокого приоритета не прерывает процесс обработ-ки менее приоритетных заявок, но при освобождении ресурсаболее приоритетные заявки будут назначены в первую очередь.Работы с высшим приоритетом поступают в очередь Оь а рабо-ты с низким приоритетом — в очередь О„. Работам, выбираемымна обслуживание из разных очередей, выделяются кванты време-ни различной длительности, причем заявкам из очереди От

выделяется больший по продолжительности квант времени, чем

заявкам из очереди От_],/н = 2,и.

Приоритеты работам могут назначаться исходя из трудоем-кости последних. Если трудоемкости работ известны хотя быприближенно, то работам с большой трудоемкостью присваива-ются низкие приоритеты и они сразу же поступают в очередисоответствующего приоритета, в которых получают большиекванты времени. В результате этого трудоемкие работы не будутзадерживать процесс выполнения менее трудоемких работ. Еслитрудоемкость работы была занижена, т.е. ее приоритет оказалсязавышен, то после окончания выделенного для нее кванта време-ни работа переместится в очередь следующего, более низкогоприоритета.

122

Алгоритм планирования с учетом приоритетов очень эффек-1ивен для ЭВМ с ограниченной емкостью оперативной памяти,не позволяющей разместить в ней программы всех работ, вы-полняемых системой. В таком случае в оперативной памяти раз-мещается только небольшая часть программ, а остальные про-i раммы хранятся во внешней памяти — на магнитном диске.Все программы циклически обслуживаются в предоставленномим кванте процессорного времени, поэтому они вызываются воперативную память поочередно, а получив квант обслужива-ния, удаляются из нее во внешнюю память (вытесняются надиск). Процесс циклического завершения программ в оператив-ной памяти называется свопингом. Если система работает сосиопингом и все без исключения работы поступают в первуюочередь, причем всем очередям выделяются одинаковые квантынремени, то затраты ресурсов системы на свопинг крайне боль-шие. Для уменьшения непроизводительных затрат целесообраз-но трудоемкие работы сразу же размещать в очередях с низки-ми приоритетами и выделять им большие по длительности кван-1ы времени.

При выполнении процедур вытеснения на диск записываетсяинформация о занимаемой задачей основной памяти и о текущемсостоянии задачи, необходимая для продолжения работы систе-мы. Разделение ресурсов задачами базируется на периодическомуменьшении приоритетов задач, находящихся в основной памя-i и, и как только приоритет задачи в основной памяти становит-ся меньше приоритета задачи на диске, выполняется процедурамытеснения.

Алгоритм Корбато. Приоритетность программ для систем сосвопингом может назначаться в соответствии с алгоритмом Кор-бато. Здесь априорно принимается следующее предположение:программы с большей длиной более трудоемкие. Исходя из этогопредположения приоритеты программам присваиваются на ос-нове формулы

P = [\og2(LnILq+l)},

i де [х] — целая часть X;Ln — длина программы в байтах;Lq — число байт, передаваемых между оперативной и внешней памя-

тью за время q, равное минимальной длительности кванта.

123

Отношение Ln / Lq определяет число квантов времени, необ-ходимых для загрузки программы в оперативную память и длявывода ее из оперативной памяти.

4.6.2. МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ ПРИОБРАБОТКЕ ПАКЕТОВ ЗАДАЧ С ПРЕРЫВАНИЯМИ

Рассмотрим систему с п идентичными процессорами, с помо-щью которой необходимо решить L независимых задач; каждаязадача решается одним процессором в течение времени tb i = 1,..., L. Требуется найти алгоритм, который для каждого данногопакета (набора) задач строил бы расписание решения задач напроцессорах системы, обеспечивающее минимально возможноевремя решения. При этом достигается максимально возможнаяпроизводительность системы. Например, в двухпроцессорной си-стеме и при наборе задач с временем их решения 3; 3; 2; 2; 2 воз-можны различные варианты назначения задач на решение. При-ведем некоторые из них (рис. 4.19).

Очевидно, что наилучший в смысле минимизации общего вре-мени решения задач вариант в, для которого время Т решенияпакета задач совпадает с соответствующим оптимальным значе-нием Т = TQ = 0 и в данном случае равно величине 6 = max {max th

Величина 6 является нижней границей для оптимального зна-чения TO . Действительно, длина Т любого расписания не можетбыть меньше ни max t, — максимального из времен решения за-дач пакега, ни величины (1/и Z?,), определяющей длину расписа-ния в том случае, когда до момента завершения решения после-дней из задач пакета ни один процессор не простаивает, т.е. всепроцессоры имеют 100 %-ную загруженность.

В общем случае даже при п = 2 задача поиска оптимальногошачения Т при условии решения задач является NP-трудной, т.е.все известные алгоритмы ее решения имеют трудоемкость, экспо-ненциально зависящую от L. Однако если допустить возможностьпрерывания решения задач пакета до завершения их обслужива-ния, то могут быть предложены полиномиально-трудоемкие ал-горитмы, приводящие к расписанию оптимальной длины TQ. Приэтом считается, что после прерывания решение задачи может бытьвозобновлено с точки прерывания на любом процессоре, не обя-зательно на том, на котором задача решалась первоначально.Число прерываний должно быть по возможности меньшим, таккак с каждым актом прерывания связаны потери машинного вре-мени на загрузку-выгрузку задач из оперативной памяти.

Рассмотрим предложенный Макнотоном в 1959 г. алгоритмпостроения оптимального по длине расписания с не более чем«-1 прерываниями.

Алгоритм Макнотона заключается в предварительном упо-рядочении задач по убыванию времени решения и назначенииадач последовательно по порядку номеров одну за другой напроцессоры системы справа налево от уровня 0.

Примем: п = 2, L = 4, время решения задач: 5; 4; 3; 2. Тогда0 = max {5, 1/2 • (5 + 4 + 3 + 2)} = 7; а расписание, полученное всоответствии с алгоритмом Макнотона, имеет вид, показанныйна рис. 4.20.

В данном случае число прерываний равно единице.Покажем, что п-1 (максимальное число прерываний для рас-

писания, полученного в соответствии с алгоритмом Макнотона)является достижимой границей числа прерываний.

125

Число прерываний в этом случае, как видно, равно и-1 ,что итребовалось показагь. Покажем теперь, что любое оптимальноерасписание для этого пакета задач также имеет не менее и-1 пре-рываний. Очевидно, что в любом оптимальном расписании ниодин процессор не простаивает на интервале [0, п + 1] Предполо-жим, что существует некоторое оптимальное расписание с чис-лом прерываний, меньшим и-1. Тогда по крайней мере два про-цессора (для определенности возьмем Р/с и Р;) обслуживают заяв-ки без прерываний. Очевидно, эти процессоры обслуживаютнекоторые задачи Z,/t и Z,/ в интервале [0, п] без прерываний(если решение этих задач начинается позже момента времениt - 0, значит, до этого момента на этих процессорах решалисьнекоторые другие задачи, решение которых прерывается в мо-

126

менты начала решения задач Z,& и Z,/). Найдутся моменты време-*пи t, t', такие, что п<1<1'<п + 1,ив интервале [t, t'\ хотя быодин процессор простаивает, а потому рассматриваемое реше-ние не можег быть оптимальным.

Так как мы пришли к противоречию, делаем вывод о том, чтопредположение о числе прерываний, меньшем и-1, в оптималь-ном расписании ложно.

4.6.3. МНОГОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ ПРИОБРАБОТКЕ ПАКЕТОВ НЕЗАВИСИМЫХ ЗАДАЧБЕЗ ПРЕРЫВАНИЙ

Рассмотрим систему, содержащую п идентичных процессоров,на которой необходимо решить без прерываний набор из L неза-нисимых задач с временами решения t,,i=l,...,L Получение рас-писания с минимальным временем решения и в этом случае явля-ется NP-трудной задачей. Один из наиболее эффективных и не-i рудоемких алгоритмов организации таких вычислений—алгоритмLPT (Longest-Processing Task first — самая длинная задача реша-с i ся первой), являющийся частным случаем алгоритма критичес-кого пути для независимых задач. Суть этого алгоритма заклю-чается в назначении задач в порядке убывания времени решенияна освобождающиеся процессоры. Сотрудником фирмыBellLaboratories, США. Грэхемом в 1967 г. был получен следую-щий результат: при использовании алгоритма LPT для распреде-исния любого пакета П = {Zt} независимых задач без прерыва-ний в системе с п идентичными процессорами справедливо:

4.6.4. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬМУЛЬТИПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ С ОБЩЕЙИ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ПАМЯТЬЮ

Для увеличения производительности в состав вычислительнойсистемы может вводиться несколько процессоров, способныхфункционировать параллельно во времени и независимо друг отдруга и вместе с тем взаимодействовать между собой и с другимоборудованием системы. Вычислительные системы, содержащиенесколько процессоров, связанных между собой и с общим дляних комплектом- внешних устройств, называются мультипроцес-сорными системами (МПС).

Производительность МПС увеличивается по сравнению с од-нопроцессорной системой за счет того, что мультипроцессорнаяорганизация создает возможность для одновременной обработ-ки нескольких задач или параллельной обработки различных ча-стей одной задачи.

В ряде случаев требуется обеспечить непрерывность функци-онирования системы во времени. Это означает, что отказ в лю-бом устройстве ВС, в том числе и в процессоре, не должен приво-дить к катастрофическим последствиям, т.е. система должна со-хранять работоспособность и после отказа. В таком случае всеустройства ВС должны быть по крайней мере задублированы исистема должна содержать не менее двух процессоров, т.е. стро-иться как МПС.

Наиболее существен в структурной организации МПС спо-соб связи между процессорами и памятью системы. В этом аспек-те МПС разделяются на МПС с памятью общей (полнодоступ-ной) и индивидуальной (раздельной).

В МПС с общей памятью каждый из процессоров имеет дос-туп к любому модулю памяти, которые могут функционироватьнезависимо друг от друга и в каждый момент времени обеспечи-вать одновременные обращения в целях записи или чтения словинформации, число которых определяется числом модулей. Кон-фликтные ситуации (обращение к одному и тому же модулю па-мяти) разрешаются коммутатором, начинающим обслуживатьпервым устройство с наибольшим приоритетом, например про-цессор с наименьшим номером. Каждый из процессоров можетинициировать работу любого канала ввода-вывода.

128

Структура МПС с общей памятью наиболее универсальна:любая информация, хранимая в памяти системы, в равной степе-ни доступна любому процессору и каналу ввода-вывода. О т р и -ц а т е л ь н о е свойство МПС с общей памятью — большие зат-раты оборудования в коммутаторах (эти затраты пропорцио-нальны произведению числа устройств, подключенных к памяти,и числа модулей памяти).

В МПС с индивидуальной памятью каждый из процессоровобращается в основном к своему модулю памяти. Для обменаданными между подсистемами "процессор — модуль памяти" впроцессорах предусмотрены блоки обмена, обеспечивающие пе-редачу сегментов информации между общей памятью и модулемпамяти. При этом блок обмена может работать как селекторныйканал: операция обмена инициируется процессором, и передачаданных выполняется с параллельной работой последнего. Прин-цип индивидуальной памяти позволяет исключить коммутаторык интенсивно используемом канале "процессор — модуль памя-ти", вследствие чего увеличивается номинальное быстродействиепроцессоров и уменьшаются затраты оборудования по сравне-нию с системами с общей памятью. О т р и ц а т е л ь н ы м послед-ствием разделения памяти между процессорами является потеряресурсов быстродействия в процессе обмена информацией междумодулями памяти и общей памятью системы. Потери возникают,no-первых, из-за возможных приостановок работы процессоровдля ожидания моментов окончания обмена данными с общей па-мятью и, во-вторых, из-за дополнительной загрузки модулей па-мяти операциями обмена.

Если класс задач, решение которых возлагается на МПС,1аков, что работа каждого процессора связана с использовани-ем в основном ограниченного подмножества данных и обраще-ние к остальным данным происходит сравнительно редко, тоиндивидуализация памяти приводит к экономии оборудованияи обеспечивает высокое номинальное быстродействие процес-соров в системе. В противном случае, когда каждый из процес-соров почти равновероятно обращается к любому сегментуданных, МПС должна строиться по схеме с общей памятью,исключающей необходимость в обмене информацией междумодулями памяти.

129

В-1909

МПС С ОБЩЕЙ ПАМЯТЬЮ

Рассмотрим мультипроцессорную систему с общей памятью, вкоторой размещаются все программы и данные, используемые впроцессе функционирования системы. Такая организация типич-на для управляющих систем, жесткие ограничения на время реак-ции которых исключают возможность размещения информацииво внешней памяти. Будем считать, что в МПС используются оди-наковые процессоры, т.егМПС — однородная система. Наличиеобщей оперативной памяти, в которой размещается вся необхо-димая информация, и однородность системы позволяют выпол-нять любую программу на любом процессоре, т.е. любой процес-сор может принять на обслуживание любую заявку. Режим рабо-ты МПС, при котором каждый из процессоров может обслуживатьлюбую заявку, называется режимом разделения нагрузки. При этомрежиме каждый из N процессоров принимает на обслуживаниеN-ю часть заявок, т.е. N-ю часть общей нагрузки.

В модели МПС с общей памятью процесс обслуживания зая-вок в режиме разделения нагрузки можно рассматривать как про-цесс функционирования одной многоканальной системы массо-вого обслуживания (рис. 4.22) с интенсивностью входящегопотока заданий X, общей очередью О, заявки из которой выби-раются в порядке поступления их в систему, и средней длитель-ностью обслуживания заявки каждым из процессоров Прь..., Прдг,равной 6. Заявка, поступающая в систему, содержащую ./V про-цессоров, при наличии хотя бы одного свободного процессоранемедленно принимается последним на обслуживание. Если всепроцессоры заняты обслуживанием ранее поступивших заявок,поступающая заявка размещается в очереди.

Определим характеристики МПС на основе модели, показан-ной на рис. 4.22.

Пусть в МПС поступает М потоков с интенсивностямиXI,...,XM- Обслуживание заявок сводится к выполнению соответ-ствующих программ, средние трудоемкости которых равны01,...,0м операций в расчете на один прогон программы. При-мем, что обслуживание заявок выполняется на основе дисципли-ны FIFO. В таком случае можно считать, что система обслужива-ет однородный поток заявок, поступающих с интенсивностью

процессорных операций.

Примем, что заявка, поступившая на обслуживание, захваты-нает процессор до полного завершения обслуживания. В такомслучае средняя длительность обслуживания заявки процессоромс быстродействием В равна 0 = Э /В, а интенсивность обслужива-ния заявок одним процессором ц =1/0.

Параметры системы Л, N и 0 = 01В должны отвечать условиюсуществования стационарного режима, при котором в очередипребывает конечное число заявок и, следовательно, конечны вре-мена ожидания и пребывания заявок. На каждый из процессоровпоступает N-я доля заявок, и поэтому отдельный процессор об-служивает поток с интенсивностью Л/TV . Загрузка процессора

р = (л/лое = A/(NH) = A/HZ,

|де ц.1 = Л7ц — суммарная интенсивность обслуживания заявок TV-про-цессорной системой.

131

i де р = A/(N )ц — загрузка процессора Л^-процессорной системы.

Характер изменения вероятностей Р„ при изменении суммар-i юй загрузки четырехпроцессорной системы представлен на рис. 4.23.

Распределение числа заявок в системе носит унимодальныйхарактер, причем с увеличением загрузки максимальное значениеРп сдвигается в сторону больших N. Распределение (4.4) содер-жит всю информацию, необходимую для определения характери-с гик МПС. Средняя длина очереди заявок, ожидающих обслужи-вания в TV-процессорной системе, находится исходя из форму-п ы (4.4) как математическое ожидание случайной величины/ = n-N > О, равной числу заявок в очереди:

МПС С ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ПАМЯТЬЮ

В МПС с индивидуальной памятью множество программ об-служивания и связанных с ними данных Р = {Р\,...,Рм} разделяет-ся на подмножества QL...., Q ,̂ Q, = {Ра,..., Р&} с P(i = 1,..., N),размещаемые в памяти соответствующих процессоров Пр1,...,Пр#.В результате этого каждый из процессоров ориентируется на об-служивание заявок определенных типов, а именно тех, программыобслуживания которых размещены в памяти процессора. Режимработы МПС, при котором каждый из процессоров обслуживаетзаявки определенных типов и не может обслуживать заявки дру-гих типов, называется режимом разделения функций.

Рассмотрим модель МПС с индивидуальной памятью. В наи-более простом случае процессоры обмениваются информацией собщей памятью. Количество информации, передаваемой при об-менах, может быть столь незначительно, что допустимо пренеб-речь влиянием процессов обмена на процесс обслуживания зая-вок. В таком случае можно считать, что процессоры функциони-руют независимо и работу TV-процессорной системы в режимеразделения функций можно рассматривать как процесс функцио-нирования N одноканальных систем массового обслуживания(рис. 4.24). Каждая из систем массового обслуживания состоитиз потока заявок, поступающих с интенсивностью Я,,, очереди О,и- процессора Пр,.

ком случае Xi = ...= Хдг = Л / п и pi = ...= рдг = р. При равномер-ном распределении нагрузки из выражений (4.12) и (4.10), а так-же (4.13) и (4.11) следует, что средние времена ожидания и пре-бывания заявок равны соответственно:

4.7. ОТОБРАЖЕНИЕ ДАННЫХ

Процедура отображения данных — одна из важнейших в ин-формационной технологии. Без возможности восприятия резуль-тата обработки информации человеческими органами чувств этотрезультат оставался бы вещью в себе (ведь мы не ощущаем ма-шинное представление информации).

Наиболее активно из человеческих органов — зрение, поэто-му процедуры отображения в информационных технологиях,особенно организационно-экономических, преследуют цель какможно лучше представить информацию для визуального наблю-дения. Конечно, в мультимедийных системах сейчас используетсяи аудио-, и видео-, и даже тактильное отображение данных, нопри управлении предприятием более важным является отобра-жение данных в текстовой или в графической форме. Основныеустройства, воспроизводящие текст или графические фигуры, —это дисплеи и принтеры, на использование которых (особеннопервых) и направлены операции и процедуры отображения.

Для того чтобы получить на экране дисплея (или на бумаге спомощью принтера) изображение, отображающее выводимую изкомпьютера информацию, данные (т.е. машинное представлениеэтой информации) должны быть соответствующим образом пре-образованы, затем адаптированы (согласованы) с параметрамидисплея и, наконец, воспроизведены. Все эти операции должнывыполняться в строгом соответствии с заданной формой воспро-изведения и возможностями воспроизводящего устройства. Со-гласование операций процедуры отображения производится спомощью управляющей процедуры ОВП (рис. 4.25).

В современных информационных технологиях при воспроизве-дении информации предпочтение отдано не текстовым режимам

137

(исторически они появились раньше), а графическим режимам ра-боты дисплеев как наиболее универсальным. Графический режимпозволяет выводить на экран дисплея любую графику (ведь буквы ицифры тоже графические объекты), причем с возможностью изме-нения масштаба, проекции, цвета и т.д. В последнее время развитиеинформационных технологий относительно ввода и вывода инфор-мации идет по пути создания объектно-ориентированных систем, вкоторых настройка систем, программирование функциональныхзадач, ввод и вывод информации осуществляются с помощью гра-фических объектов, отображаемых на экране дисплея (примероммогут служить широко распространенный графический интерфейсWindows, объектно-ориентированные языки Delphi, Java и т.д.).

Отображение информации на экране дисплея (или на бумагепринтера, графопостроителя) в виде графических объектов (гра-фиков, геометрических фигур, изображений и т. д.) носит назва-ние компьютерной (машинной) графики, начало которой былоположено в 1951 г. инженером Массачусетского технологическо-го института Дж. У. Форрестом.

На логическом уровне процедура отображения используетзаконы аналитической геометрии, разработанной французскимфилософом и математиком Р. Декартом в XVII в., согласно кото-рой положение любой точки на плоскости (а экран дисплея —плоскость) задается парой чисел — координатами. Пользуясь де-картовой системой координат, любое плоское изображение можносвести к списку координат составляющих его точек. И наоборот,заданные оси координат, масштаб и список координат легко пре-вратить в изображение. Геометрические понятия, формулы ифакты, относящиеся прежде всего к плоскому и трехмерному изоб-ражениям, играют в задачах компьютерной графики особую роль.Основой математических моделей компьютерной графики явля-ются аффинные преобразования и сплайн-функции [38].

138

4.7.1. МОДЕЛИ ОТОБРАЖЕНИЯ ДАННЫХ

В компьютерной графике все, что относится к двумерномуслучаю, принято обозначать символом 2D (2-dimension). Допус-тим, на плоскости введена прямолинейная координатная систе-ма. Тогда каждой точке М ставится в соответствие упорядочен-ная пара чисел (х, у) ее координат (рис. 4.26).

Вводя на плоскости еще одну прямолинейную систему коор-динат, мы ставим в соответствие той же точке М другую паручисел — (;с*, у*).

Переход от одной прямолинейной координатной системы наплоскости к другой описывается следующими соотношениями:х* - ах + $у + А,; у* = ух + 8у + ц, где а, |3, у, Я,, р, — произвольныечисла, связанные неравенством

00 I *°-у 8

В аффинных (от лат. afflnis — родственный) преобразовани-ях* плоскости особую роль играют несколько важных частныхслучаев, имеющих хорошо прослеживаемые геометрические ха-рактеристики.

* Аффинная геометрия —i раздел геометрии, в котором изучаются свой-ства фигур на плоскости (или в пространстве), сохраняющиеся при любыхаффинных преобразованиях плоскости (или пространства), т.е. инвариант-ные относительно таких преобразований.

139

нательное использование (суперпозицию) простейших преобра-зований вида А, Б, В и Г (или части этих преобразований).

Таким образом, справедливо следующее важное свойство аф-финных преобразований плоскости: любое отображение вида (*)можно описать при помощи отображений, задаваемых формула-ми для случаев А, Б, В и Г.

Для эффективного использования этих формул в задачах ком-пьютерной графики более удобной является их матричная запись.Матрицы, соответствующие случаям А, Б и В, строятся легко иимеют следующий вид: ,

Однако для решения задач компьютерной графики весьмажелательно охватить матричным подходом все четыре простей-ших преобразования (в том числе и перенос), а значит, и общееаффинное преобразование. Этого можно достичь, например, так:перейти к описанию произвольной точки на плоскости, не упо-рядоченной парой чисел, как это было сделано выше, а упорядо-ченной тройкой чисел.

ОДНОРОДНЫЕ КООРДИНАТЫ ТОЧКИ

Пусть М — произвольная точка на плоскости с координата-ми х и у, вычисленными относительно заданной прямолинейнойкоординатной системы. Однородными координатами этой точ-ки называется любая тройка одновременно не равных нулю чи-сел xi, X2 хг, связанных с заданными числами х и у следующимисоотношениями:

При решении задач компьютерной графики однородные ко-ординаты обычно вводятся так: произвольной точке М (х, у) наплоскости ставится в соответствие точка М*(х, у, 1) в простран-стве (рис. 4.31).

142

Заметим, что производная точка на прямой, соединяющейначало координат, точку О(0, 0, 0) с точкой М*(х, у, 1), можетбыть задана тройкой чисел вида (hx, hy, К). Будем считать, чтоА # 0 .

Вектор с координатами hx, hy, h является направляющим век-юром прямой, соединяющей точки О(0, 0, 0) и М*(х, у, 1). Этапрямая пересекает плоскость z - \ в точке (х, у, 1), которая одно-шачно определяет точку (х, у) координатной плоскости ку. Темсамым между произвольной точкой с координатами (х, у) и мно-жеством троек чисел вида (hx, hy, h), h Ф 0, устанавливается (вза-имно однозначное) соответствие, позволяющее считать числа hx,hy, h новыми координатами этой точки.

В проективной геометрии для однородных координат приня-ю следующее обозначение: х : у : 1 или более общо: х\ : Х2 : х^(напомним, что здесь непременно требуется, чтобы числа xi, Х2,\ т, одновременно в нуль не обращались).

Применение однородных координат оказывается удобным ужепри решении простейших задач.

Рассмотрим, например, вопросы, связанные с изменением мас-шгаба. Если устройство отображения работает только с целымичислами (или если необходимо работать только с целыми числа-ми), то для произвольного значения h (например, h = 1) точку соднородными координатами (0,5 0,1 2,5) представить нельзя.Однако при разумном выборе h можно добиться тою, чтобыкоординаты этой точки были целыми числами. В частности, при// = 10 для рассматриваемого примера имеем: (5 1 25).

Рассмотрим другой случай. Чтобы результаты преобразова-ния не приводили к арифметическому переполнению, для точки

143

с координатами (80 000 40 000 1000) можно взять, например,h = 0,001. В результате получим: (80 40 1).

Приведенные примеры показывают полезность использова-ния однородных координат при проведении расчетов. Однакоосновной целью введения однородных координат в компьютер-ной графике является их несомненное удобство в применении кгеометрическим преобразованиям.

При помощи троек однородных координат и матриц третье-го порядка можно описать любое аффинное преобразование плос-кости.

В самом деле, считая h = 1, сравним две записи: помеченнуюсимволом * и матричную:

Нетрудно заметить, что после перемножения выражений, сто-ящих в правой части последнего соотношения, мы получим обеформулы (*) и тождество 1 = 1.

Тем самым сравниваемые записи можно считать равносиль-ными.

Элементы произвольной матрицы аффинного преобразова-ния не несут в себе явно выраженного геометрического смысла.Поэтому чтобы реализовать то или иное отображение, т.е. най-ти элементы соответствующей матрицы по заданному геометри-ческому описанию, необходимы специальные приемы. Обычнопостроение этой матрицы в соответствии со сложностью рассмат-риваемой задачи и с описанными выше частными случаями раз-бивают на несколько этапов.

На каждом этапе ищется матрица, соответствующая тому илииному из выделенных выше случаев А, Б, В и Г, обладающих хо-рошо выраженными геометрическими свойствами.

Выпишем соответствующие матрицы третьего порядка.А. Матрица вращения (rotation):

Эти матрицы трактуются как составляющие общей матрицы,преобразующей исходную матрицу А графического объекта вматрицу А* преобразованного объекта.

Общая матрица преобразования при известных у, А,, а, Р и цполучается перемножением матриц простейших преобразованийV = 1Щ[0][Щ[П

Основные свойства матричных преобразований при перехо-де к трехмерному (3D) преобразованию сохраняются, однакоболее сложной становится операция вращения, требующая зада-ния оси вращения. Напомним, что однородное представлениетрехмерной точки имеет вид: (hx, hy, hz, h).

Наличие точных математических моделей графических объек-юв позволяет относительно легко отображать их на экране мо-нитора, а вычисленные матрицы преобразований дают возмож-ность манипуляции этими объектами на экране как в статике, таки в динамике.

Но далеко не всегда удается получить точное функциональ-ное описание объекта. Чаще всего оказывается возможным вы-

145

числить только ряд точек графической фигуры. И тогда возника-ет задача плавного соединения (а не прямыми) этих точек длявосстановления на экране изображения воспроизводимой фигу-ры. Эта задача в компьютерной графике решается с помощьюгеометрических сплайнов, или сплайн-функций [38].

СПЛАЙН-ФУНКЦИИ

Сам термин "сплайн" происходит от английского spline.Именно так называется гибкая полоска стали, при помощикоторой чертежники проводили через заданные точки плавныекривые. В былые времена подобный способ построения плав-ных обводов различных тел, таких, как, например, корпус ко-рабля, кузов автомобиля, а потом фюзеляж или крыло самоле-та, был довольно широко распространен в практике машино-строения. В результате форма тела задавалась при помощинабора очень точно изготовленных сечений — плазов. Появле-ние компьютеров позволило перейти от этого, плазово-шаб-лонного, метода к более эффективному способу задания повер-хности обтекаемого тела. В основе этого подхода к описаниюповерхностей лежит использование относительно несложныхформул сплайн-функций, позволяющих восстанавливать обликизделия с необходимой точностью.

Рассмотрим сплайны, в построении которых используютсякубические (для одномерных сплайнов — сплайновых кривых) ибикубические (для двумерных сплайнов — сплайновых поверх-ностей) многочлены. В компьютерной графике подобные сплай-ны применяются наиболее часто.

Достаточно типичной является следующая задача: по задан-ному массиву точек на плоскости (2D) или в пространстве (3D)построить кривую, проходящую либо через все эти точки (задачаинтерполяции), либо вблизи от этих точек (задача сглаживания).

Совершенно естественно возникают вопросы: в каком классекривых искать решение поставленной задачи? как искать?

А. Случай одной переменной. Обратимся для определенностик задаче интерполяции и начнем рассмотрение с обсуждения пра-вил выбора класса кривых. Ясно, что допустимый класс кривыхдолжен быть таким, чтобы решение задачи было единственным(это обстоятельство сильно помогает в преодолении многих труд-

146

график которого проходит через все заданные точки (xj, у,),i = 0,1,. ..,т.

Это обстоятельство и простота описания (заметим, что мно-гочлен однозначно определяется набором своих коэффициентов;в данном случае их число совпадает с количеством точек в задан-ном наборе) являются несомненными достоинствами построен-ного интерполяционного многочлена (разумеется, есть и другие).

Однако полезно остановиться и на некоторых недостаткахпредложенного подхода.

1. Степень многочлена Лагранжа на единицу меньше числа за-данных точек. Поэтому чем больше точек задано, тем выше степеньтакого многочлена. И хотя график интерполяционного члена Лаг-

147

ранжа всегда будет проходить через все точки массива, его уклоне-ние (от ожидаемого) может оказаться довольно значительным.

2. Изменение одной точки (ситуация, довольно часто встре-чающаяся на практике) требует полного пересчета коэффициен-тов интерполяционного многочлена и к тому же может существен-но повлиять на вид задаваемой им кривой.

Приближенную кривую можно построить и совсем просто:если последовательно соединить точки заданного набора пря-молинейными отрезками, то в результате получится ломаная(рис. 4.33).

При такой, кусочно-линейной, интерполяции требуется най-ти всего 2т чисел (каждый прямолинейный отрезок определяетсяровно двумя коэффициентами), но, к сожалению, построеннаятаким образом аппроксимирующая кусочно-линейная функцияне обладает нужной гладкостью: уже первая производная этойфункции терпит разрывы в узлах интерполяции.

Рассмотрев эти две крайние ситуации, попробуем найти классфункций, которые сохранили бы перечисленные выше достоин-ства обоих подходов и были бы в известной степени свободны отих недостатков.

Для этого будем использовать многочлены (как и в случае 1) истроить их последовательно, звено за звеном (как и в случае 2).В результате получится так называемый полиномиальный мно-гозвенник. При подобном подходе важно правильно выбрать сте-пени привлекаемых многочленов, а для плавного изменения ре-зультирующей кривой необходимо еще тщательно подобратькоэффициенты многочленов (из условия гладкого сопряжениясоседних звеньев). То, что получится в результате описанных ус-ловий, называют сплайн-функциями или просто сплайнами.

148

Для того чтобы понять, какое отношение имеют сплайн-фун-кции к чертежным сплайнам, возьмем гибкую стальную линейку,поставим ее на ребро и, закрепив один из концов в заданной точ-ке, поместим ее между опорами, которые располагаются в плос-кости ОХУ в точках (хг, у,), i = 0,1 ,..., т, где JCQ < х\<...<хт-\ <хт

(рис. 4.34).

Интересно отметить, что функция у = S(x), описывающаяпрофиль линейки, обладает следующими свойствами:

• с довольно большой точностью часть графика этой функ-ции, заключенную между любыми двумя соседними опорами,можно считать многочленом третьей степени;

• на всем промежутке [XQ, хт] функция у = S(x) дважды непре-рывно дифференцируемая.

Построенная функция S(x) относится к так называемым ин-терполяционным кубическим сплайнам.

Перейдем, однако, к точным формулировкам.Интерполяционным кубическим сплайном называется функция

S(x), обладающая следующими свойствами:1) график функции проходит через каждую точку массива,

ЭД = у,, = 0,1,..., т;2) на каждом из отрезков [х,, х,+\], i - 0,l,...,m-l, функция явля-

ется многочленом третьей степени:

На каждом из отрезков [х/, Xj+i] сплайн S(x) определяется че-тырьмя коэффициентами, поэтому для полного построения навсем отрезке задания необходимо найти 4т чисел.

Условие 3 будет выполнено, если потребовать непрерывнос-ти сплайнов во всех внутренних узлах xi, i = 0,1,...,т-\ (это даетт~\ условий на коэффициенты), а также его первой (га-1 усло-вий) и второй (еще т-1 условий) производных в этих узлах. Вме-сте с условием 1 получаем равенство

т~\ +т-\ + т-\ + т + 1 = 4т - 2.

Недостающие два условия для полного определения коэффици-ентов можно получить, задав, например, значения первых про-изводных на концах отрезка [XQ, хт] (граничные условия):

S'(xo) = /0, S'(Xm) = lm.

Существуют граничные условия и других типов.Б. Случай двух переменных. Более сложная задача построе-

ния по заданному набору точек в трехмерном пространстве ин-терполяционной функции двух переменных решается похожимобразом. Определим прежде всего интерполяционный бикубичес-кий сплайн.

Пусть на плоскости задан набор из (т + \)(п + 1) точек (рис. 4.35)

Добавим к каждой паре (xi yj) третью координату zy (х/, yj, гф.Тем самым получаем массив (xi у/, Zy), i = 0,1,..., m;j = 0,1,..., п.

Прежде чем строить поверхность, проходящую через все точ-ки заданного массива, определим функцию, графиком которойбудет эта поверхность:

Интерполяционным бикубическим сплайном называется функциядвух переменных S (х, у), обладающая следующими свойствами:

1) график функции проходит через каждую точку заданногомассива: S(xt,yj) = z/, / = 0,1,..., т; j = 0,1,..., п;

2) на каждом частичном прямоугольнике [х,, Xj+\] х [у,, yj+\],i - 0,1,..., m-\\j - 0,1,..., w-1, функция представляет собой много-член третьей степени по каждой из переменных:

3) на всем прямоугольнике задания [XQ, хт] х \уо, уп] функцияS(x, у) имеет по каждой переменной непрерывную вторую про-изводную.

Для того чтобы построить по заданному массиву {(х/, yj, z//)}интерполяционный бикубический сплайн, достаточно определитьнее 16тп коэффициентов. Как и в одномерном случае, отысканиекоэффициентов сплайн-функции сводится к построению решениясистемы линейных уравнений, связывающих искомые коэффици-

енты afk.

Последняя возникает из условий 1 и 3, после добавления кним недостающих соотношений путем задания значений произ-нольной искомой функции в граничных узлах прямоугольника| \о, хт] х [уо, Уп] (или иных соображений).

Достоинства предложенного способа несомненны: для реше-ния линейных систем, возникающих в ходе построения сплайн- vфункций, существует много эффективных методов, к тому же этиi пстемы достаточно просты; графики построенных сплайн-фун-кций проходят через все заданные точки, полностью сохраняяпервоначально заданную информацию.

Вместе с тем изменение лишь одной точки (случай на практи-ке довольно типичный) при описанном подходе заставляет пере-1 читывать заново, как правило, все коэффициенты.

151

Однако во многих задачах исходный набор точек задаетсяприближенно, и, значит, требование неукоснительного прохож-дения графика искомой функции через каждую точку этого набо-ра оказывается излишним. В этом случае используются методысглаживания, при которых можно отказаться от требования стро-го однозначного проектирования искомой кривой на координат-ную ось, а поверхности — на координатную плоскость.

4.7.2. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЦЕДУРОТОБРАЖЕНИЯ

На физическом уровне отображение производится в основ-ном с помощью компьютерных дисплеев. При необходимостиполучения твердой копии используются принтеры и плоттеры.Основное использование дисплея в качестве оконечного устрой-ства отображения связано с его высоким быстродействием, зна-чительно превышающим скорость реакции человеческого глаза,что особенно важно в системах реального времени и при отобра-жениях анимации и видеоизображении.

Для получения графического изображения на экране дисплеяиспользуются два основных метода: векторный (функциональный)и растровый. Векторный метод предполагает вывод графическогоизображения с помощью электронного луча, последовательно "вы-черчивающего" на экране дисплея линии и кривые в соответствиис математической моделью (функцией) этого объекта. "Вычерчи-вание" — это последовательное засвечивание пикселей экрана. Таккак каждый пиксель имеет свою координату (пару чисел), то этотметод преобразует последовательность чисел (вектор) в светящие-ся точки. Отсюда название метода. Для того'чтобы изображениена экране было неподвижным для глаза человека, луч пробегает поопределенным пикселям многократно (не менее 16 раз в секунду).Векторный метод — наиболее быстродействующий и применяетсяпри выводе относительно несложных графических объектов (гра-фики, чертежи, номограммы и т.п.) при научных и инженерныхисследованиях. Еще одним очень важным достоинством методаявляются минимальные для графических систем требования к ре-сурсам ЭВМ (памяти и производительности).

Растровый (экранный) метод привнесен в компьютерную гра-фику из телевидения. При использовании этого метода электрон-

152

ный луч сканирует экран монитора (дисплея) слева направо, пос-ле каждого прохода опускаясь на одну строку пикселей, сотнираз в секунду (обычно 625 раз). После прохождения нижней строкилуч возвращается к первой строке (обратный ход). Чтобы приобратном ходе на экране не прочерчивалась диагональная линия,луч на это время гасится. Такое сканирование экрана проводится25 раз в секунду. Полностью просканированный экран называет-ся кадром. Если интенсивность электронного луча постоянна, тона экране создается равномерный фон из одинаково светящихсяпикселей. При выводе на экран графического объекта в соответ-ствующих его модели точках интенсивность луча изменится, врезультате чего "прорисовывается" сам графический объект.В цветных дисплеях можно задавать цвета как фона, так и изо-бражения. Современные графические адаптеры дисплеев позво-ляют в принципе создавать бесчисленное множество цветов.

Растровый метод дает возможность отображать на экранедисплеев практически любое изображение, как статическое (не-подвижное), так и динамическое (движущееся). Другими слова-ми, метод универсален, но, как и все универсальное, требует боль-ших затрат ресурсов ЭВМ. Поэтому если основной функциейвычислительной системы является работа с изображениями (сис-1смы автоматизации проектирования, системы создания и обра-ботки изображений, анимация, создание киноэффектов и т.д.),ю в этом случае разрабатываются специальные комплексы, на-)ываемые графическими станциями, в которых все ресурсы ЭВМнаправлены на обработку, хранение и отображение графическихданных.

Процедуры отображения реализуются' с помощью специаль-ных программ, оперирующих громадными объемами данных и[ребующих поэтому значительной емкости оперативной памяти')ВМ и высокой производительности процессора. Не случайносовременный графический пользовательский интерфейс операци-онной системы ПК удовлетворительно работает при емкостиоперативной памяти в 256 Мбайт и тактовой частоте процессо-ра не менее 1 ГГц. У графических станций требования к ресурсам' )ВМ существенно выше. Поэтому, помимо дополнительного про-цессора дисплея, в ЭВМ графических станций используются инетрадиционные методы обработки данных (конвейеризация ииараллелизация) и, следовательно, нетрадиционные архитекту-ры вычислительных систем.

153

Информационный процесс обработки данных на физическомуровне представляется аппаратно-программным комплексом,включающим ЭВМ и программное обеспечение, реализующеемодели организации вычислительного процесса, преобразованияи отображения данных. В зависимости от сложности и функцийинформационной технологии аппаратно-программный комплексобработки данных строится на базе или одного персональногокомпьютера, или специализированной рабочей станции, или намейнфрейме, или на суперЭВМ, или на многомашинной вычис-лительной системе.

Вопросы для самопроверки

1. Каково назначение процесса обработки данных?2. Нарисуйте схему и объясните состав и назначение процедур про-

цесса обработки данных.3. Поясните работу ЭВМ в основных режимах обработки данных:

пакетном, разделения времени, реального времени.4. Как организуется обслуживание задач в вычислительной сис-

теме?5. Опишите модель обслуживания задач в многомашинной вычис-

лительной системе с очередью.6. Каковы показатели эффективности вычислительной системы, опи-

санной в п. 5?7. Как организуется планирование обработки вычислительных за-

дач в вычислительной системе1?8. Поясните модель планирования вычисли!ельного процесса при

минимизации суммарного времени обработки.9. Какие программы операционной системы ЭВМ реализуют проце-

дуры организации вычислительного процесса?10. В чем состоит суть процедуры преобразования данных и как она

реализуется в ЭВМ?11. Опишите модели преобразования данных.12. Нарисуйте и объясните примеры графов алгоритмов и вычисли-

тельного графа программной системы.13. В чем состоит принцип параллельной обработки данных?14. Что такое конвейерная обработка данных?15. Поясните работу ассоциативной памяти.16. Объясните принцип управления потоком данных.17. Как назначаются задачи на решение в алгоритме SPT?

154

18. Что такое алгоритм RR(Round-Robin)?19. В чем заключается алгоритм Макнотона?20. В чем состоит главный недостаток прерывания решения задачи?21. В чем заключается основное достоинство обработки пакетов не-

зависимых задач без прерывания?22. За счет чего увеличивается производительность мультипроцессор-

ных систем по сравнению с однопроцессорными системами?23. Как строятся мультипроцессорные системы с общей памятью?24. Как строятся мультипроцессорные системы с индивидуальной

памятью?25. Какие недостатки имеет структура МПС с общей памятью перед

МПС с индивидуальной памятью?26. В каких случаях используют режим с разделением нагрузки?27. В каких случаях используют режим с разделением функций?28. Для чего служит процедура отображения данных и какие опера-

ции ее реализуют?29. Что служит теоретической базой для создания моделей компью-

терной графики?40. Какие вы знаете преобразования на плоскости?11. Что такое однородные координаты точки и при решении каких

задач они применяются?12. Определите понятие геометрического сплайна и приведите фор-

мальное описание сплайн-функций.13. Опишите два основных метода получения графического изобра-

жения на экране монитора.14. На каких аппаратно-программных средствах реализуется инфор-

мационный процесс обработки данных?

Глава

5 ИНФОРМАЦИОННЫЙПРОЦЕСС

НАКОПЛЕНИЯДАННЫХ

Назначение информационного процесса накопления данныхсостоит в создании, хранении и поддержании в актуальном со-стоянии информационного фонда, необходимого для выполне-ния функциональных задач системы управления, для котороппостроен контур информационной технологии. Кроме того, хранимые данные по запросу пользователя или программы должныбыть быстро (особенно для систем реального времени) и в достлточном объеме извлечены из области хранения и переведены ноперативные запоминающие устройства ЭВМ для последующе! олибо преобразования по заданным алгоритмам, либо отображуния, либо передачи.

Указанные функции, выполняемые в процессе накопления да: iных, реализуются по алгоритмам, разработанным на основе соответствующих математических моделей.

Процесс накопления данных состоит из таких процедур, к.пвыбор хранимых данных, хранение данных, их актуализация иизвлечение.

Информационный фонд систем управления должен форм ироваться на основе принципов необходимой полноты и минимальной избыточности хранимой информации Эти пришли mреализуются процедурой выбора хранимых данных, в процесивыполнения которой проводится анализ циркулирующих в системе данных, и на основе их группировки на входные, npoivuжуточные и выходные определяется состав хранимых данныхВходные данные — это данные, получаемые из первичной ниформации и создающие информационный образ предметнойобласти. Они подлежат хранению в первую очередь. Промеж \

156

5.1. ВЫБОР ХРАНИМЫХ ДАННЫХ

Информационный фонд системы управления должен обеспе-чивать получение выходных наборов данных из входных с помо-щью алгоритмов обработки и корректировки данных. Это воз-можно, если создана инфологическая модель предметной облас-ти, которая вместе с наборами хранимых данных и алгоритмамиих обработки позволяет построить каноническую модель (схему)информационной базы, а затем перейти к логической схеме и да-лее — к физическому уровню реализации.

Мифологической (концептуальной) моделью предметной облас-ти называют описание предметной области без ориентации на ис-пользуемые в дальнейшем программные и технические средства.Однако для построения информационной базы инфологическоймодели недостаточно. Необходимо провести анализ информаци-онных потоков в системе в целях установления связи между эле-ментами данных, их группировки в наборы входных, промежуточ-ных и выходных элементов данных, исключения избыточных свя-зей и элементов данных. Получаемая в результате такого анализабезызбыточная структура носит название канонической структу-ры информационной базы и является одной из форм представле-ния инфологической модели предметной области.

Для анализа информационных потоков в управляемой систе-ме исходными являются данные о парных взаимосвязях, или от-ношениях (т.е. есть отношение или нет отношения), между набо-рами информационных элементов. Под информационными эле-ментами понимают различные типы входных, промежуточных ивыходных данных, которые составляют наборы входных N\, про-межуточных N2 и выходных Жз элементов данных.

Формализованно связи (парные отношения) между наборамиинформационных элементов отображаются в виде матрицы смеж-ности В, под которой понимают квадратную бинарную матрицу,проиндексированную по обеим осям множеством информацион-ных элементов D = {d\, d2,...,ds}, где s — число этих элементов:

[1, если между di ndf отношение существует;где дц = \

[О, в противном случае;

i = lS; J = IS.

В позиции (/,/) матрицы смежности записывают 1 (т.е. qy = 1),если между информационными элементами dt и dj существует от-

ношение RQ, такое, что д;1я получения значения информаци-онного элемента dj необходимо непосредственное обращение кшементу d;. Наличие такогс* отношения между d, и dj обозначаюти виде dt RQ d j , чему соответствует qy = 1, а отсутствие — в виде

di RQ dj , т.е. qy = 0. Для простоты принимают, что каждый ин-формационный элемент нед>остижим из самого себя:

dt ~R0dj-, / = 1,5.

Матрице В ставится в Соответствие информационный графС = (D, RO). Множеством веРшин графа G = (D, R0) является мно-жество D информационных элементов, а каждая дуга (d(, dj) со-ответствует условию diRo dj, т-е- записи 1 в позиции ( i j ) матрицы В.

Например, задано множество D из четырех наборов инфор-мационных элементов, т.е. D = {d\, di, dj,, da,}. Пусть матрицасмежности В этих элементов имеет вид:

Из этой матрицы видно> что для вычисления элемента <з?з не-обходимо обращение к элементам d\ и d2, а для получения эле-мента da, — к элементу dj,. Чгобы получить элемент d\, надо обра-титься к с?з- Элемент di не з,ависит от других элементов матрицы.Информационный граф в ?том простейшем случае будет соот-

ветствовать рис. 5.1.

159

В общем случае структура графа G - (А .Ко) вследствие неупо-рядоченности сложна для восприятия и анализа. Составленнаяна основе инфологической модели, она не гарантирована от не-точностей, ошибок, избыточности и транзитивности. Для фор-мального выделения входных, промежуточных и выходных на-боров информационных элементов, определения последовательности операций их обработки, анализа и уточнения взаимосвязспна основе графа G = (D,Ro) строят матрицу достижимости.

Матрицей достижимости М называют квадратную бинар-ную матрицу, проиндексированную1 по обеим осям множествоминформационных элементов D аналогично матрице смежностиВ. Запись 1 в каждой позиции (if) матрицы достижимости соот-ветствует наличию для упорядоченной пары информационныхэлементов (di, dj) смыслового отношения достижимости R. Эле-

мент dj достижим из элемента <4 т.е. выполняется условие di Я0 d/,если на графе G = (D,Ro) существует направленный путь от вер-шины di к вершине dj (в процессе получения значения элемента d,

используется значение элемента di). Если diRu dj, то отношение

достижимости между элементами d[ и dj отсутствует и в позиции(if) матрицы М записывают 0. Отношение достижимости транзи

тивно, т.е. если di RQ dk и dk RQ dj, то di RQ dj; i, j, k- 1, S.Записи 1 в 7-м столбце матрицы М соответствуют информа

ционным элементам rf/, которые необходимы для получения значений элементов dj и образуют множество элементов предшество-вания A(dt) для этого элемента. Записи 1 в г-й строке матрицы Л/соответствуют всем элементам d j , достижимым из рассматривас-

160

мого элемента di и образующим множество достижимости R(dj))гого элемента. Информационные элементы, строки которых вматрице М не содержат единиц (нулевые строки), являются вы-ходными информационными элементами, а информационные эле-менты, соответствующие нулевым столбцам матрицы М, явля-ются входными. Это условие может служить проверкой правиль-ности заполнения матриц ВкМ, если наборы входных и выходныхинформационных элементов известны. Информационные элемен-ты, не имеющие нулевой строки или столбца, являются промежу-точными.

Для полученного графа (см. рис. 5.1) матрица М будет выгля-цеть следующим образом:

Отличие столбцов матриц М и В объясняется тем, что в мат-рице М учитывается смысловое отношение R между информаци-онными элементами, а в матрице В — только непосредственноКо. Например, элемент d$ в матрице М достижим из элементовf / i , di и dj,, т.е. d\Rd$, d^Rd^ и d^Rd^, в то время как в матрице Вдля этих элементов d$ достижим только из <з?з, т.е. только d^R^d^.И ч анализа матрицы М следует, что элемент di является вход-ным, й?4— выходным, остальные — промежуточные. На основематрицы М строится информационный граф GS (A R) системы,е i руктурированный по входным (Ni), промежуточным (N2) и вы-ходным (NI) наборам информационных элементов и полученныйи i анализа множества элементов предшествования A(dj) и дости-жимости R (dj) (рис. 5.2).

В общем случае информационный граф системы в отличие отнычисленного графа может иметь контуры и петли, что объясня-емся необходимостью повторного обращения к отдельным эле-ментам данных.

Информационный граф системы G$ (D,R) структурируется поуровням (N\, N2, NI) с использованием итерационной процедуры,чю позволяет определить информационные входы и выходы сис-юмы, выделить основные этапы обработки данных, их последова-

161

тельность и циклы обработки на каждом уровне. Кроме того, уда-ляются избыточные (лишние) дуги и элементы. Граф, получаемыйпосле структуризации по наборам информационных элементов иудаления избыточных элементов и связей, определяет каноничес-кую структуру информационной базы. Таким образом, канони-ческая структура задает логически неизбыточную информацион-ную базу. Выделение наборов элементов данных по уровням по-зволяет объединить множество значений конечных элементов влогические записи и тем самым упорядочить их в памяти ЭВМ.

От канонической структуры переходят к логической структу-ре информационной базы, а затем — к физической организацииинформационных массивов. Каноническая структура служит так-же основой для автоматизации основных процессов предпроект-ного анализа предметных областей систем управления.

Процедуры хранения, актуализации и извлечения данных не-посредственно связаны с базами данных, поэтому логическийуровень этих процедур определяется моделями баз данных.

5.2. БАЗЫ ДАННЫХ

База данных (БД) определяется как совокупность взаимосвя-занных данных, характеризующихся возможностью использова-ния для большого количества приложений, возможностью быст-рого получения и модификации необходимой информации, ми-нимальной избыточностью информации, независимостью O'lприкладных программ, общим управляемым способом поиска [10].

162

Возможность применения баз данных для многих прикладныхпрограмм пользователя упрощает реализацию комплексных запро-сов, снижает избыточность хранимых данных и повышает эффектив-ность использования информационной технологии. Минимальнаяизбыточность и возможность быстрой модификации позволяют под-держивать данные на одинаковом уровне актуальности. Основноесвойство баз данных — независимость данных и использующих ихпрограмм. Независимость данных подразумевает, что изменение дан-ных не приводит к изменению прикладных программ и наоборот.

Модели баз данных базируются на современном подходе к об-работке информации, состоящем в том, что структуры данных об-падают относительной устойчивостью. Действительно, типы объек-те предприятия, для управления которым создается информаци-онная технология, если и изменяются во времени, то достаточноредко, а это приводит к тому, что структура данных для этих объек-юв достаточно стабильна. В результате возможно построение ин-формационной базы с постоянной структурой и изменяемымии учениями данных. Каноническая структура информационной базы,отображающая в структурированном виде информационную мо-дель предметной области, позволяет сформировать логические за-писи, их элементы и взаимосвязи между ними. Взаимосвязи могутбыть типизированы по следующим основным видам:

• "один к одному", когда одна запись может быть связанаюлько с одной записью;

• "один ко многим", когда одна запись взаимосвязана».со мно-i ими другими;

• "многие ко многим", когда одна и та же запись может вхо-дить в отношения со многими другими записями в различныхнариантах.

Применение того или иного вида взаимосвязей определилоi ри основные модели баз данных: иерархическую, сетевую и ре-ияционную.

Для пояснения логической структуры основных моделей базданных рассмотрим такую простую задачу: необходимо разра-ботать логическую структуру БД для хранения данных о трехпоставщиках: Пь П2 и Пз, которые могут поставлять товары TI,12 и Тз'в следующих комбинациях: поставщик Щ — все три видатваров, поставщик П2 — товары TI и Тз, поставщик Пз — това-ры TI и Тз. Сначала построим логическую модель БД, основан-ную на иерархическом подходе.

163

Иерархическая модель представляется в виде древовидногографа, в котором объекты выделяются по уровням соподчинен-ности (иерархии) объектов (рис. 5.3).

На верхнем, первом уровне находится информация об объекте"поставщики" (П), на втором — о конкретных поставщиках П\,П2 и Пз, на нижнем, третьем, уровне — о товарах, которые могутпоставлять конкретные поставщики. В иерархической модели дол-жно соблюдаться правило: каждый порожденный узел не можетиметь больше одного порождающего узла (только одна входящаястрелка); в структуре может быть только один непорожденный узел(без входящей стрелки) — корень. Узлы, не имеющие входных стре-лок, носят название листьев. Узел интегрируется как запись. Дляпоиска необходимой записи нужно двигаться от корня к листьям,т.е. сверху вниз, что значительно упрощает доступ.

Д о с т о и н с т в о иерархической модели данных состоит втом, что она позволяет описать их структуру как на логическом,так и на физическом уровне. Н е д о с т а т к а м и данной моделиявляются жесткая фиксированность взаимосвязей между элемен-тами данных, вследствие чего любые изменения связей требуютизменения структуры, а также жесткая зависимость физической илогической организации данных. Быстрота доступа в иерархи-ческой модели достигнута за счет потери информационной гиб-кости (за один проход по дереву невозможно получить информа-цию о том, какие поставщики поставляют, например, товар TI).Указанные недостатки ограничивают применение иерархическойструктуры.

164

В иерархической модели используется вид связи между элемен-тами данных "один ко многим". Если применяется взаимосвязь вида"многие ко многим", то приходят к сетевой модели данных.

Сетевая модель базы данных для поставленной задачи пред-ставлена в виде диаграммы связей (рис. 5.4). На диаграмме указа-ны независимые (основные) типы данных П], Щ и Пз, т.е. ин-формация о поставщиках, и зависимые — информация о товарахTI, Т, и Тз- В сетевой модели допустимы любые виды связей меж-ду записями и отсутствует ограничение на число обратных свя-зей. Но должно соблюдаться одно правило: связь включает ос-новную и зависимую записи.

Д о с т о и н с т в о сетевой модели БД — большая информаци-онная гибкость по сравнению с иерархической моделью. Однакосохраняется общий для обеих моделей н е д о с т а т о к — доста-точно жесткая структура, что препятствует развитию информа-ционной базы системы управления. При необходимости частой ,реорганизации информационной базы (например, при исполь-зовании настраиваемых базовых информационных технологий)применяют наиболее совершенную модель БД — реляционную, вкоторой отсутствуют различия между объектами и взаимосвязями.

В реляционной модели базы данных взаимосвязи между элемен-тами данных представляются в виде двумерных таблиц, называе-мых отношениями. Отношения обладают следующими свойства-ми: каждый элемент таблицы представляет собой один элементданных (повторяющиеся группы отсутствуют); элементы столб-

165

ца имеют одинаковую природу, и столбцам однозначно присво-ены имена; в таблице нет двух одинаковых строк; строки и стол-бцы могут просматриваться в любом порядке вне зависимостиот их информационного содержания.

П р е и м у щ е с т в а м и реляционной модели БД являются про-стота логической модели (таблицы привычны для представленияинформации); гибкость системы защиты (для каждого отноше-ния может быть задана правомерность доступа); независимостьданных; возможность построения простого языка манипулиро-вания данными с помощью математически строгой теории реля-ционной алгебры (алгебры отношений). Собственно, наличиестрогого математического аппарата для реляционной модели базданных и обусловило ее наибольшее распространение и перспек-тивность в современных информационных технологиях.

Для приведенной выше задачи о поставщиках и товарах логи-ческая структура реляционной БД будет содержать три таблицы(отношения): R\, Кг RJ,, состоящие соответственно из записей опоставщиках, о товарах и о поставках товаров поставщиками(рис. 5.5).

Учитывая широкое применение реляционных моделей баз дан-ных в информационных технологиях (особенно экономических),дадим более подробное описание этой структуры.

5.2.1. РЕЛЯЦИОННАЯ МОДЕЛЬ БАЗ ДАННЫХ

Реляционная база данных — это такая база данных, котораявоспринимается ее пользователем как совокупность таблиц [8].Если детализировать записи приведенного на рис. 5.5 примера,го получим структуру БД, изображенную на рис. 5.6. Эта базаданных состоит из трех таблиц: R\, /?2> -&3-

Таблица R\ представляет поставщиков. Каждый поставщик име-ет номер, уникальный для этого поставщика, фамилию (естествен-но, неуникальную), значение рейтинга и местонахождение (город).

Таблица R2, описывает виды товаров. Каждый товар имеетуникальный номер, название, вес и цвет.

В таблице RJ, отражена поставка товаров. Она служит длятого, чтобы связать между собой две другие таблицы. Например,первая строка этой таблицы связывает определенного поставщи-ка из таблицы R] (поставщика П\) с определенным товаром изтаблицы J?2 (с товаром TI). Иными словами, она представляетпоставку товаров вида TI поставщиком по фамилии П] и объемпоставки, равный 300 шт. Таким образом, для каждой поставкиимеются номер поставщика, номер товара и количество товара.

Из приведенных на рис. 5.6 таблиц следует:• все значения данных являются атомарными, т.е. в каждой таб-

лице на пересечении строки и столбца всегда имеется в точностиодно значение данных и никогда не бывает множества значений;

• полное информационное содержание базы данных представ-ляется в виде явных значений данных Такой метод представле-ния — единственный, имеющийся в распоряжении реляционнойбазы данных. В частности, не существует связей и указателей, со-единяющих одну таблицу с другой. Для этой цели служат тожетаблицы. Так, таблица RT, отражает связь таблиц R I K R2

Как указывалось ранее, математическим термином для обо-шачения таблицы является отношение (relation), и реляционныесистемы берут свое начало в математической теории отношений.Основы реляционной модели данных впервые были сформулиро-ваны и опубликованы в 1970 г. доктором Э.Ф. Коддом. Предло-

167

женные им идеи оказали большое влияние на технологию баз дан-ных во всех ее аспектах, а также на другие области информаци-онных технологий, например на искусственный интеллект и об-работку текстов на естественных языках.

При работе с реляционными моделями используется как мате-матическая терминология, так и терминология, исторически при-нятая в сфере обработки данных. Для того чтобы не возникалоразночтений, ниже приведены основные формальные реляционныетермины и соответствующие им неформальные эквиваленты:

Реляционная модель БД имеет дело с тремя аспектами дан-ных: со структурой данных, с целостностью данных и с манипу-лированием данными. Под структурой понимается логическаяорганизация данных в БД, под целостностью данных — безоши-бочность и точность информации, хранящейся в БД, под манипу-лированием данными — действия, совершаемые над данными в БД.Эти три аспекта отражают и основные процедуры процесса на-копления данных (хранение, актуализацию и извлечение).

РЕЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА ДАННЫХ

Наименьшей единицей данных в реляционной модели являет-ся отдельное значение данных. Такие значения рассматриваютсякак атомарные, т.е. неразложимые, когда речь идет о данной мо-дели. Множество подобных значений одного и того же типа на-зывают доменом. Например, домен номеров поставщиков — этомножество допустимых номеров поставщиков, домен объемовпоставки — множество целых, больших нуля и меньших, напри-мер 10 000. Таким образом, домены представляют собой пулы зна-чений, из которых берутся фактические значения, появляющиесяв атрибутах (столбцах). Смысл доменов заключается в следую-щем. Если значения двух атрибутов берутся из одного домена, тоимеют смысл их сравнение, а следовательно, и соединение, и объе-динение, и т.д. Если же значения атрибутов берутся из разныхдоменов, то всякие их сравнения лишены смысла. Отметим, чтодомены по своей природе являются в большей степени понятия-ми концептуальными и могут и храниться, и не храниться в базеданных как фактическое множество значений. Но они должныспецифицироваться как часть определения базы данных, а опре-деление каждого атрибута должно включать ссылку на соответ-ствующий домен во избежание каких-либо двусмысленностей.

Теперь определим главный элемент реляционной структуры —отношение.

Отношение на доменах D\,D2,...,Dn состоит из заголовка итела. Заголовок содержит такое фиксированное множество ат-рибутов А\,А2,...,Ап, что существует взаимно однозначное соот-нетствие между этими атрибутами AI и определяющими их доме-

нами D, (/ = 1,п). Тело — это меняющееся во времени множество

169

кортежей, где каждый кортеж, в свою очередь, состоит из мно-

жества пар атрибутов-значений (At : Кг), (z' = l,n), по одной такой

паре для каждого атрибута Аг в заголовке. Для любой заданнойпары атрибут -значение (Аг : V,) V, является значением из един-ственного домена D,, с которым связан атрибут Аг. Таким обра-зом, все отношения (см. рис. 5.6) соответствуют приведенномуопределению отношения.

Строго говоря, когда мы изображаем отношение в виде таб-лицы, мы просто используем удобный способ представления от-ношения на бумаге. Таблица и отношение в действительности неодно и то же. Дело в том, что при изображении таблицы мы явноили неявно упорядочиваем расположение столбцов (атрибутов)и строк (кортежей), хотя отношение — это математическое мно-жество, а множество в математике не обладает каким-либо упо-рядочением.

Значение п — число атрибутов в отношении — называетсястепенью отношения. Отношение степени один называется унар-ным, степени два — бинарным, степени три — тернарным, степе-ни п — я-арным. В приведенной на рис. 5.6 базе данных степеньотношений R\ и R2 равна четырем, а отношения RJ, — пяти. Чис-ло кортежей в отношении называется кардинальным числом этогоотношения. Кардинальные числа отношений R\, R2 и RT, равнысоответственно 3, 3 и 7. Кардинальное число отношения изменя-ется во времени (кортеж может быть добавлен или удален) в от-личие от его степени.

ЦЕЛОСТНОСТЬ РЕЛЯЦИОННЫХ ДАННЫХ

Важным следствием определений, сделанных выше, являетсято, что каждое отношение имеет первичный ключ, идентифициру-ющий это отношение. Поскольку отношение — это множество, амножества, по определению, не содержат совпадающих элемен-тов, никакие два кортежа отношения не могут в произвольныйзаданный момент времени быть дубликатами друг друга. ПустьR — отношение с атрибутами А\,А2,...,Ап. Говорят, что множе-ство атрибутов К = (Лг, Aj,...,Ait) отношения R является возмож-ным ключом R тогда и только тогда, когда удовлетворяются дванезависимых от времени условия: уникальность и минимальность.

170

Первое условие указывает на то, что в произвольный задан-ный момент времени никакие два различных кортежа отношенияR не имеют одного и того же значения (A,,Aj,...,Ak).

Второе условие свидетельствует о том, что ни.один из атри-бутов (A,, Aj,...,Ak) не может быть исключен из множества К безнарушения условий уникальности.

Каждое отношение обладает по крайней мере одним возмож-ным ключом, поскольку комбинация всех его атрибутов удовлет-воряет условиям уникальности. Один произвольно выбранныйвозможный ключ для данного отношения принимается за его пер-вичный ключ, а остальные возможные ключи называются альтер-нативными.

Помимо первичных и альтернативных ключей, идентифициру-ющих данное отношение, есть еще внешний ключ. В общем случаевнешний ключ — это атрибут или комбинация атрибутов одногоотношения R"', значение которого обязательно должно совпадатьсо значением первичного ключа некоторого другого отношения/?', причем внешний и первичный ключи должны быть определенына одних и тех же доменах. Внешние ключи в неявном виде связы-вают отношения. Примером внешнего ключа является атрибут"Номер поставщика" в отношении RT, (см. рис. 5.6), поскольку этотатрибут может быть первичным ключом отношения R\.

Целостность реляционной модели данных определяется дву-мя общими правилами.

1. Целостность по сущностям. Не допускается, чтобы какой-либо атрибут, участвующий в первичном ключе базового отно-шения, принимал неопределенные значения. Базовым отношени-ем называют независимое именованное отношение (для БД по-ставщиков и товаров — это отношения R\ и ^2) . Мотивировка•того правила определяется тем, что базовые отношения соот-ветствуют сущностям в реальном мире, а следовательно, отличи-мы друг от друга, т.е. имеют уникальную идентификацию. В ре-альной же модели функцию уникальной идентификации выпол-няют первичные ключи, и, таким образом, ситуация, когдапервичный ключ принимает неопределенное значение, являетсяпротиворечивой и говорит о том, что некоторая с>щность не об-ладает индивидуальностью, а значит, не существует. Отсюда иназвание — целостность по сущностям.

2. Целостность по ссылкам. Если базовое отношение R" вклю-чает некоторый внешний ключ FK, соответствующий некоторо-

171

му первичному ключу РК какого-либо базового отношения R',то каждое значение FK в R" должно быть либо равным значениюРК в некотором кортеже R", либо полностью неопределенным.Неопределенность внешнего ключа может возникнуть в ситуа-ции, когда, например, имеется вакансия на должность в некото-рый отдел. Для такой должности атрибут "Фамилия служащего",являющийся внешним ключом, имеет неопределенное значение вкортеже, представляющем эту штатную должность отдела.

МАНИПУЛИРОВАНИЕ РЕЛЯЦИОННЫМИ ДАННЫМИ

Виды действий (манипуляций) над данными в реляционноймодели представляют собой множество операций, получивших всовокупности название реляционной алгебры.

Каждая операция реляционной алгебры использует одно или дваотношения в качестве операндов и создает в результате некотороеновое отношение. Э.Ф. Коддом были определены восемь таких опе-раций, объединенных в две группы по четыре операции в каждой.

П е р в а я г р у п п а — традиционные теоретико-множествен-ные операции (рис. 5.7).

В каждой из этих операций используются два операнда (от-ношения). Для всех операций, кроме'декартова произведения, этидва операнда должны быть совместимы по объединению, т.е. они

должны быть одной степени и их i-e атрибуты (г = 1, п) должны

быть связаны с одним и тем же доменом.

172

Операция "объединение". Объединением двух отношений А и5 называется множество всех кортежей t, принадлежащих либоотношению А, либо В, либо им обоим. Символически эта опера-ция показана на рис. 5.7, а. Математически операция объедине-ния записывается так:

A\jB = {t :te А или /е В},

|де U — символ объединения;s — знак принадлежности определенному отношению (множеству).

Операция "пересечение". Пересечением двух отношений А т Вназывается множество всех кортежей t, каждый из которых при-надлежит как А, так и В (рис. 5.7, б):

= {t:teA и te В ] ,

i де Г| — символ пересечения.

Операция "разность". Разностью между двумя отношениямиА и В называется множество всех кортежей t, каждый из которыхпринадлежит А и не принадлежит В (рис. 5.7, в):

A\B = {t:teA, t£B],

|де \ — символ разности;t — символ отсутствия принадлежности отношению (множеству).

Операция "декартово произведение". Декартовым произведе-нием двух отношений А и В называется множество всех кортежей/, таких, что t является конкатенацией (соединение в цепочки)некоторого кортежа а, принадлежащего А, и какого-либо корте-жа Ъ, принадлежащего В (рис. 5.7, г):

АхВ = {ах, ay, fix, by, сх, су, dx, dy} .

В т о р а я г р у п п а — специальные реляционные операции(рис. 5.8).

Операция "селекция". Пусть theta представляет собой любой до-стижимый оператор сравнения скаляров, например =, Ф, >, >, <и т.д. Theta-селекцией отношения А по атрибутам х и у называет-

173

ся множество всех кортежей t из А, таких, что истин предикатt.x theta t.y. Атрибуты х и у должны быть определены на одном итом же домене, и для этого домена оператор theta должен иметьсмысл. Вместо атрибута у может быть задана константа (напри-мер, выбрать из платежной ведомости записи о сотрудниках,имеющих зарплату 500 руб.). Таким образом, оператор theta-ce-лекции позволит получать "горизонтальные" подмножества за-данного отношения, т.е. подмножества таких кортежей заданно-го отношения, для которых выполняется поставленное условие(см. рис. 5.8, а).

Операция "проекция". Она позволяет получить "вертикальное"подмножество заданного отношения, т.е. такое подмножество,которое получается выбором специфицированных (определенных)атрибутов с последующим исключением, если это необходимо,избыточных дубликатов кортежей, состоящих из значений выб-ранных атрибутов (см. рис. 5.8, б).

Операция "соединение" (рис. 5.8, в). Пусть theta имеет тот жесмысл, что и в операции селекции. Тогда ?/?е£й-соединением отно-шения А по атрибуту х с отношением В по атрибуту у называет-ся множество всех кортежей t, таких, что t является конкатенаци-ей какого-либо кортежа а, принадлежащего А, и какого-либо кор-тежа в, принадлежащего В, и предикат а.х theta b.y. принимаетзначение "истина". При этом атрибуты А.х и В.у должны бытьопределены на одном и том же домене, а оператор theta должениметь смысл для этого домена. Если оператор — theta-paeencmeo,го соединение называется эквисоединением (лат. aequus — рав-ный). Из этого определения следует, что результат эквисоедине-ния должен включать два идентичных атрибута. Если один из этихатрибутов исключается, что соединение можно осуществить с по-мощью проекции, результат называется естественным соедине-нием. Под неуточненным термином "соединение" понимают бе-дственное соединение.

Операция "соединение" похожа на декартово произведение.() гличие состоит в том, что декартово произведение предполага-f i сцепление каждого кортежа из отношения А с каждым корте-жем из В, а в операции "соединение" кортеж из отношения Асцепляется только с теми кортежами из В, для которых выполне-но условие а.х - b.y.

Операция "деление". В простейшей форме операция деленияцелит отношение степени два (делимое) на отношение степени один(делитель) и создает (продуцирует) результирующее отношение(. 1епени один (частное). Пусть делимое А имеет атрибуты х и у, ачслитель В — атрибут у (см. рис. 5.8, г). Атрибуты А.у и В.у дол-жны быть определены на одном домене. Результатом деления Апа В является отношение С с единственным атрибутом х, таким,ч го каждое значение х этого атрибута С.х появляется как значе-ние А.х, а пара значений (х,у) входит в А для всех значений у,liходящих в В. Другими словами, кортеж включается в результи-рующее отношение С только в том случае, если ею декартовопроизведение с отношением В содержит отношение А.

Из восьми рассмотренных нами реляционных операций пятьявляются базовыми. Это селекция, проекция, декартово произ-недение, объединение и разность. Остальные три операции мо-i у i быть определены через базовые. Например, естественное со-единение может быть выражено как проекция селекции декарто-иа произведения.

175

Назначение реляционной операции присваивания состоит втом, чтобы сохранить значение какого-либо алгебраическоговыражения.

Операции реляционной модели данных дают возможностьпроизвольно манипулировать отношениями, позволяя обновлятьБД, а также выбирать подмножества хранимых данных и пред-ставлять их в нужном виде. Таким образом, особенностями, оп-ределившими преимущества реляционной модели, являются:

• множество объектов реляционной модели БД однородно —структура БД определяется только в терминах отношений;

• основная единица обработки в операциях реляционной мо-дели не запись (как в сетевых и иерархических моделях), а множе-ство записей — отношение.

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ АППАРАТ ОПИСАНИЯЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИв РЕЛЯЦИОННЫХ БД

Функционирование материальных систем может быть описа-но в форме сообщений. Сообщение о событиях, происходящих вматериальной системе, представляет собой информационное ото-бражение материальных процессов.

Сообщение может быть выражено на естественном языке,однако часто применяют форматированные сообщения, когда вних приводятся названия опорных свойств (параметров) проис-ходящего события и их значения.

Форматированные сообщения — наиболее массовый вид со-общений, хранимых и обрабатываемых в ЭИС.

Набор сообщений, истинных для соответствующей матери-альной системы, непротиворечивых по отношению друг к дру! уи к концептуальной схеме, является базой данных.

Сообщения в БД обычно представляются в форматированном виде и хранятся в виде единиц информации. Единицей инфор-мации называется набор символов, которому придается опреде-ленный смысл.

Минимально необходимы две единицы информации — атри-бут и составная единица информации (СЕЙ).

Атрибутом называется информационное отображение отдель-ного свойства некоторою объекта, процесса или явления. Лю-

176

бое сообщение, как правило, записывается в форматированномвиде как указание свойств (параметров) предметов, о которыхмы говорим. Поэтому информационное отображение любогоявления представляет собой набор соответствующим образомподобранных атрибутов.

Составная единица информации — это набор, состоящий изатрибутов и, возможно, других СЕЙ. Простейшими СЕЙ явля-ются таблицы. СЕЙ позволяет создавать произвольные комби-нации из атрибутов.

Разработка баз данных, как известно, начинается с построе-ния ее концептуальной схемы (модели).

Концептуальная схема (от слова concept — понятие) представ-ляет собой описание структуры всех единиц информации, храня-щихся в БД. Под структурой понимается вхождение одних еди-ниц информации в состав других единиц информации. Следуетотметить, что БД в целом также является с птицей информации.Если рассматривать единицы информации как информационныеобъекты, то можно говорить об их свойствах. В то же время еди-ницы информации — это нефизические объекты, так как они незанимают место в пространстве.

Простейшими характеристиками СЕЙ являются имя, струк-тура и значение. Имя СЕЙ — это ее условное обозначение в про-цессах обработки информации. Структура СЕЙ показывает вза-имосвязь входящих в нее единиц информации.

Существует сравнительно много способов описания структу-ры СЕЙ. Для описания, не зависимого от конкретных языковпрограммирования и СУБД, достаточно указывать после имени(1ЕИ список имен входящих в нее атрибутов и СЕЙ. Этот списокуказывается в круглых скобках, а имена внутри скобок перечис-!ять через запятую. Имя СЕЙ может сопровождаться размерно-

11ью, т.е. указанием на количество одинаковых по структуре зна-чений этой СЕЙ. Размерность, если она не равна 1, указывается вскобках после имени СЕЙ.

Значением СЕЙ называются набор значений непосредственноиходящих в нее атрибутов и набор собраний непосредственновходящих в нее СЕЙ. Одно значение СЕЙ при хранении ее в па-мяти ЭВМ часто называется записью. Все языки программирова-ния содержат средства описания структуры СЕЙ. Над СЕЙ про-iвводятся нижеследующие операции.

177

Присвоение единице информации нового имени называется пе-реименованием, объявление синонима — это установление вто-рого, третьего и т.д. равноценного имени для единицы инфор-мации.

Над значением атрибута производится всего одна операция —перекодирование, т.е. существующий код заменяется на новый длявсех значений.

Выборка — операция выделения подмножества значений СЕЙ,которые удовлетворяют заранее поставленным условиям выборки.

Корректировка означает выполнение одной из операций:• добавление нового значения СЕЙ;• исключение существующего значения СЕЙ;• замена некоторого значения СЕЙ на новое значение.Декомпозиция — операция преобразования исходной СЕЙ в

несколько СЕЙ с различными структурами. В результате деком-позиции одновременно производится преобразование множествазначений.

Композиция — операция преобразования нескольких СЕЙ сразличными структурами в одну СЕЙ. Декомпозиция и компози-ция являются взаимообратными операциями.

Нормализация — это операция перехода от СЕЙ с произволь-ной структурой к СЕЙ с двухуровневой структурой. Одновре-менно происходит перекомпоновка значений СЕЙ.

Свертка — операция преобразования СЕЙ с двухуровневойструктурой в СЕЙ с произвольной многоуровневой структурой.

При анализе экономических документов ставится задача раз-деления документа на элементарные осмысленные фрагменты,называемые показателями. Это позволяет установить смысловыевзаимосвязи между различными документами,- обеспечить одина-ковое понимание всеми пользователями применяемых единицинформации и их единое обозначение, использовать полученныерезультаты для определения структуры базы данных.

Показатель представляет собой полное описание количествен-ного параметра, характеризующего некоторый объект или про-цесс. Соответствующее описание произвольного свойства (нео-бязательно количественного) называется атомарным фактом.

Чтобы точнее характеризовать атрибуты, образующие пока-затель, необходимо отметить существенные различия свойств,которые отображаются атрибутами. Материальные процессы,как известно, имеют качественную и количественную характери-

178

стики. Соответственно и атрибуты должны разделяться на двакласса, которые называются "атрибуты-признаки" и "атрибуты-основания". Атрибут-признак представляет собой информаци-онное отображение качественного свойства некоторого объек-та, предмета, процесса, а атрибут-основание является отображе-нием их количественного свойства. В состав показателя должнывходить один атрибут-основание и несколько атрибутов-призна-ков, однозначно характеризующих условия существования осно-вания.

Как единица информации, показатель является разновиднос-тью СЕЙ. Схематично структура показателя П представляетсявыражением

п (р„р2,...,рье),где Р\,Р2,...,Р^— атрибуты-признаки;

<2 — атрибут-основание.

Если представить себе показатель с двумя, например, атрибу-тами-основаниями, то его можно разделить на две части, в каж-дой из которых будут один атрибут-основание и характеризую-щие его признаки. Полученные части содержат меньше атрибу-тов и поэтому соответствуют определению показателя.

Таким образом, в показателях отображаются количественныесвойства объектов и процессов. Вместе с тем существуют доку-менты, не содержащие атрибутов-оснований, например анкетыкадрового учета, сведения о структуре подразделений предприя-i ия и т. д. Следовательно, не вся экономическая информация мо-жет быть представлена в форме показателей.

Минимальный набор атрибутов показателя должен содер-жать:

• атрибуты, отображающие идентификаторы объектов;• атрибуты, отображающие признак времени;• атрибут, отображающий некоторое количественное свой-

ство объекта или взаимодействия.При установлении признаков и оснований в конкретных до-

кументах необходимо учитывать следующие закономерности:1) если значение атрибута является исходным данным или ре-

{ультатом арифметической операции — это основание;2) если значение текстовое — это признак;

179

3) если атрибут обозначает предмет — это признак;4) если атрибут в некотором показателе является признаком

(основанием), он будет играть эту роль и в других показателях;5) если показатели описывают сходные процессы, их признан-

ные части совпадают;6) если основание показателя вычисляется по значениям дру-

гих оснований, то набор признаков такого показателя есть объе-динение признаков, связанных с этими основаниями.

Критерием качества создания базы данных может служитьминимальная избыточность хранимой информации. Обычно ми-нимальная избыточность выражается принципом: каждое сооб-щение хранится в БД один раз. Соблюдение этого принципа даетряд преимуществ:

• сокращается объем памяти ЭВМ, требуемой для хранениябазы данных;

• сокращается трудоемкость ввода данных в ЭВМ и упроща-ется контроль за достоверностью вводимой информации;

• упрощаются алгоритмы корректировки данных, так каккорректировка сообщения может быть проведена за одно обра-щение к базе данных.

Использование аппарата экономических показателей позво-ляет создать структуру БД с минимальной избыточностью, еслисначала расчленить все сведения, циркулирующие в ЭИС, на по-казатели, а потом объединить атрибуты родственных показате-лей по принципу: в один файл включается группа экономическихпоказателей с одинаковым составом атрибутов-признаков.

Одна из причин выделения показателей в особую разновид-ность единиц информации заключается в том, что показательявляется минимальной группой атрибутов, сохраняющей инфор-мативность (осмысленность) и поэтому достаточной для образо-вания самостоятельного документа.

Для показателей, описывающих экономические процессы (взаи-модействие объектов), можно классифицировать их составные части:

• формальную характеристику, указывающую на алгоритмполучения атрибута-основания в показателе;

• перечень объектов, участвующих в процессе; • -• название процесса;• единицу измерения атрибута-основания;• определение момента времени или периода времени;• название функции управления;

180

• название экономической системы, в которой происходитописываемый процесс.

Указание всех названных частей необходимо для точного обо-значения показателя. Атрибуты-признаки показателя должныотображать в обязательном порядке лишь перечень объектов,участвующих в процессе, и период (момент) времени. Очень час-то в показатель включается признак, отмечающий единицу изме-рения, а остальные характеристики показателя обычно указыва-ются в его названии, а не в хранимых значениях.

Показатель удобно применять как обобщающую единицу из-мерения объема данных.

Существует аналогия между экономическими показателями ипеременными с индексами, которые рассматриваются, например,в линейной алгебре. Так, показатель П (Код материала, Цена)соответствует величине C(i), где С — цена материала с г-м Кодомматериала. Переменная С соответствует атрибуту-основаниюЦена, индекс i — атрибуту-признаку Код материала. В общемслучае переменная всегда отображает атрибут-основание, а ин-дексы этой переменной — значения соответствующих атрибутов-признаков показателя.

Естественное отличие состоит в том, что индекс z переменной(' обычно изменяется от 1 до некоторого фиксированного значе-ния, а номенклатурные номера материалов (и вообще любые зна-мения атрибутов-признаков) могут кодироваться не только по-рядковыми кодами, но и другими способами.

Закономерности, установленные в математике для арифметичес-MIX операций над переменными с индексами, естественно, трансфор-мируются в правила арифметических действий над показателями.

5.2.2. ОБЪЕКТНАЯ МОДЕЛЬ БАЗ ДАННЫХ

В последние годы все большее признание и развитие получа-к) г объектные базы данных (ОВД), толчок к появлению которыхпали объектно-ориентированное программирование и использо-иание компьютера для обработки и представления практическимсех форм информации, воспринимаемых человеком.

Объектно-ориентированное программирование (ООП) в от-личие от структурного делает акцент не на программные струк-i уры (циклы, условия и т.д.), а на объекты. Объектом называют

181

почти все, что представляет интерес для решения поставленнойзадачи на компьютере. Это могут быть экранное окно, кнопка вокне, поле для ввода данных, пользователь программы, сама про-грамма и т.д. Тогда любые действия можно привязать к такомуобъекту, а также описать, что произойдет с объектом при вы-полнении определенных действий (например, при "нажатии" кноп-ки). Многократно используемый объект можно сохранить и при-менять его в различных программах.

Таким образом, при объектно-ориентированном программи-ровании создают необходимые объекты и описывают действия сними и их реакцию на действия пользователя. Если создан и оп-ределен достаточно большой набор объектов, то написание про-граммы будет состоять в том, чтобы включить в нее и связать сней те или иные объекты, обеспечивающие выполнение необхо-димых пользователю функций.

Объект — достаточно крупный блок функционально взаимо-связанных данных, при извлечении которого из ОВД включают-ся процедуры преобразования и отображения данных по про-граммам, входящим в состав объекта. Типы и структуры данных,из которых состоит объект, могут быть различными у разныхобъектов и создаваться самим программистом на основе стан-дартных типов данных используемого языка программирования.Создаваемые и описываемые программистом типы данных полу-чили название абстрактных типов данных.

Таким образом, объектом называется программно-связанныйнабор методов (функций) и свойств, выполняющих одну функци-ональную задачу. Например, кнопка управления на экране — этообъект, с которым происходят события, который обладает свой-ствами, описывающими его внешний вид и назначение, и набо-ром методов для управления его поведением на экране.

Свойство — это характеристика, с помощью которой описы-ваются внешний вид и работа объекта.

Событие — это действие, которое связано с объектом. Собы-тие может быть вызвано пользователем (щелчок мышью), ини-циировано прикладной программой или операционной системой

Метод — это функция или процедура, управляющая работойобъекта при его реакции на событие.

Объекты могут быть как визуальными, т.е. их можно увидет ьна экране дисплея (окно, пиктограмма, текст и т.д.), так и невизу-

182

.итьными (например, программа решения какой-либо функцио-нальной задачи).

Если набор объектов имеет описание (концептуальная модель),указаны свойства и логические связи между объектами (логичес-кая модель) и известно их местонахождение в памяти ЭВМ (фи-чическая модель), то это позволяет извлекать объекты и приме-нять их в соответствии с назначением многими пользователями.Следовательно, организуется объектная база данных.

Создание объектов — весьма трудоемкая программистскаяработа. Поэтому для облегчения труда прикладных программис-те системными программистами созданы программы и разви-ваются системы программирования, поддерживающие ООП.В этих системах упорядочены и унифицированы многие процеду-ры создания объектов, разработаны шаблоны (классы) для опи-сания методов и свойств объектов и т.д.

В настоящее время многие известные фирмы, занимающиесяразработкой программных продуктов, предлагают системы ООП.Например, широко известны такие продукты фирмы Microsoft,как Visual Basic, Visual FoxPro, Access, SQL Server. Такие системыне только упрощают создание объектов, но и позволяют органи-ювать ОБД, и предоставляют средства работы с ней. Помимоподдержки ООП и ОБД перечисленные системы дают возмож-ность создавать реляционную БД и манипулировать ею, что,впрочем, является их основным назначением.

Объектные модели данных еще не имеют строгой теоретичес-кой основы (как, например, реляционные), что затрудняет их со-|дание и использование. Однако развитие средств мультимедиа,вычислительных сетей и передачи по ним аудио- и видеообъек-юв заставляет интенсифицировать поиски в направлениях каксоздания теории, как и практической реализации надежных сис-ICM объектных баз данных.

5.3. ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ УРОВЕНЬПРОЦЕССА НАКОПЛЕНИЯ ДАННЫХ

Логический (модельный) уровень процесса накопления дан-ных связан с физическим через программы, осуществляющие со-(дание канонической структуры БД, схемы ее хранения и работус данными (рис. 5.9).

183

Каноническая структура БД создается с помощью моделивыбора хранимых данных. Формализованное описание БД производится с помощью трех моделей: модели хранения данньи(структура БД), модели актуализации данных и модели извлечения данных. На основе этих моделей разрабатываются COOTBCIствующие программы: создания канонической структуры БД(ПКС), создания структуры хранения БД (ПС), актуализации (ПА)и извлечения данных (ПИ) [10], [32].

Таким образом, переход к физической модели базы данныхреализуемой и используемой на компьютере, производится с помощью системы программ, позволяющих создавать в памяти ЭВМ(на магнитных и оптических дисках) базу хранимых данных иработать с этими данными, т.е. извлекать, изменять, дополнят!,уничтожать их — системы управления базами данных (СУБД) Hiрис. 5.9 программы, входящие в СУБД, заключены в пунктирнымпрямоугольник.

Современная СУБД содержит в своем составе программы ы>средства создания баз данных, средства работы с данными и дополнительные, сервисные средства (рис. 5.10) [48]. С помощы<>средств создания БД проектировщик, используя язык описании

184

данных (ЯОД), переводит логическую модель БД в физическуюструктуру, а применяя язык манипуляции данными (ЯМД), раз-рабатывает программы, реализующие основные операции с дан-ными (в реляционных БД — это реляционные операции). Припроектировании привлекаются визуальные средства, т.е. объек-i ы, и программа-отладчик, с помощью которой соединяются и1сстируются отдельные блоки разработанной программы управ-ления конкретной БД.

Средства работы с данными предназначены для пользователя1>Д. Они позволяют установить удобный (как правило, графи-ческий многооконный) интерфейс с пользователем, создать не-обходимую функциональную конфигурацию экранного представ-ления выводимой и вводимой информации (цвет, размер и коли-чество окон, пиктограммы пользователя и т.д.), производитьоперации с данными БД, манипулируя текстовыми и графически-ми экранными объектами.

Дополнительные (сервисные) средства позволяют при проек-шровании и использовании БД привлечь к работе с БД другиешстемы. Например, воспользоваться текстом из системы редак-

185

7. Чем отличаются матрицы достижимости и смежности?8. В чем состоит отличие входных, промежуточных и выходных

наборов данных? Какие из них подлежат хранению?9. Что такое каноническая структура информационной базы?

10. Определите понятие база данных.\ 1. Расскажите об основных моделях баз данных.12. В каком виде воспринимается пользователем реляционная база

данных?13. Приведите примеры структуры реляционной БД.14. Что такое отношение, атрибут, кортеж, степень отношения,

кардинальное число!15. Определите понятие ключа. Каковы требования к ключам отно-

шений?16. Каковы правила целостности реляционной БД?17. Перечислите и объясните традиционные теоретико-множествен-

ные операции.18. Перечислите и объясните специальные реляционные операции.19. Объясните суть объектно-ориентированного программирования

и объектной модели базы данных.20. Нарисуйте схему состава и взаимосвязей моделей и программ

процесса накопления данных.2 1 . Объясните назначение средств реализации системы управления

базами данных.22. Расскажите о файловой системе хранения данных.

ГлаваИНФОРМАЦИОННЫЙ

ПРОЦЕССОБМЕНА

ДАННЫМИ

Обмен данными происходит в любой вычислительной системеНапример, в персональном компьютере через системную (магист-ральную) шину* производится обмен данными, их адресами и ко-мандами между оперативной памятью и процессором. К этой жешине через контроллеры (согласующие устройства) подключенывнешние устройства (дисплей, клавиатура, накопители на гибкихи жестких магнитных и оптических дисках, манипуляторы и т.д.),которые обмениваются данными с оперативной памятью.

Обмен данными между устройствами ЭВМ обусловлен огра-ничениями функций, выполняемых этими устройствами, и дол-жен быть запрограммирован. Выполняемая программа хранитсяв оперативной памяти компьютера и через системную шину пе-редает в процессор команды на выполнение определенных опе-раций. Процессор на их основе формирует свои команды упранления, которые по системной шине поступают на соответствующие устройства. Для выполнения операций обработки данны,*процессор передает в оперативную память адреса необходимы*данных и получает их. Результаты обработки направляются иоперативную память. Данные из оперативной памяти могут бьп iпереданы на хранение во внешние запоминающие устройства, длмотображения на дисплее или принтере, для передачи в вычислительную сеть. Напомним, что программа, адреса, команды, собственные данные в компьютере имеют одну и ту же двоичную

* Шина — это жгут проводов, число которых зависит от разрядное шЭВМ.

188

форму представления и обрабатываются, хранятся и передаютсяс помощью одних и тех же устройств.

Таким образом, в компьютере все три основных информаци-онных процесса (обработка, накопление и обмен) тесно связанына основе общности среды передачи (системная шина) и устройствобработки и накопления. Процессами обмена данными в компь-ютере управляет операционная система совместно с прикладны-ми программами (приложениями).

В компьютерах любого класса (ПК, серверы, мини-компью-1еры, мейнфреймы) информационные процессы предельно ло-кализованы и их физическое протекание ограничено размеромконструкции ЭВМ. Поэтому процесс обмена, являющийся в ЭВМсвязующим между процессами обработки и накопления, реали-!уется относительно просто через системную шину небольшойпротяженности, соединяющую процессор и оперативную памятьнепосредственно. Внешние устройства подключаются к ней че-рез контроллеры, выполняющие функции согласования форма-тов данных и электрических уровней сигналов. На физическомуровне предоставления информационных технологий компью-iep может быть специализирован для выполнения отдельныхi ехнологических информационных процессов. Так, в настоящееиремя созданы специальные компьютеры, называемые хранили-щами данных, главное назначение которых накапливать гро-мадные объемы данных. Многопроцессорные архитектуры, ре-ализующие параллельную и конвейерную обработку данных,предназначены для максимизации производительности процес-са обработки. Технологическая же природа процесса обменаданными в современных информационных технологиях такова,что не может быть реализована на одном специализированномкомпьютере. Выделению процесса обмена как базового в ин-формационной технологии способствует бурное развитие вы-числительных сетей, как локальных, так и распределенных, вклю-чая глобальную сеть Интернет.

Системы, состоящие из двух и более компьютеров, разнесен-ных в пространстве и объединенных линиями связи, называютраспределенными вычислительными системами или сетями ЭВМ.Именно в таких системах процесс обмена данными реализуется внаиболее полном виде и составляет основу функционированияоткрытых систем. Под открытыми системами в современном мирепонимается концепция обьединения с помощью процессов обме-

189

на данными информационного ресурса мирового сообщества.В более узком смысле — это информационно-вычислительныесети, к которым может подключиться через компьютер любойчеловек Земли, любая организация, корпорация, фирма и т.д. ивоспользоваться информационными ресурсами этой системы илипредложить ей свой информационный ресурс. Наиболее яркимпредставителем такой системы является мировая вычислительнаясеть Интернет. Ее еще называют сеть сетей, так как она объеди-няет многие открытые системы (сети) на всех континентах нашейпланеты.

6.1. ПОНЯТИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Распределенные вычислительные системы (вычислительныесети) создаются в целях объединения информационных ресурсовнескольких компьютеров (под словом "несколько" понимается отдвух до нескольких миллионов компьютеров). Ресурсы компью-тера — это прежде всего память, в которой хранится информа-ция, и производительность процессора (процессоров), определя-ющая скорость обработки данных. Поэтому в распределенныхсистемах общая память и производительность системы как быраспределены между входящими в нее ЭВМ. Совместное исполь-зование общих ресурсов сети породило такие понятия и методы,как распределенные базы и банки данных, распределенная обработ-ка данных. В концептуальном плане вычислительные сети, как иотдельные компьютеры, являются средством реализации инфор-мационных технологий и их процессов,

Вычислительные сети принято подразделять на два классалокальные вычислительные сети (ЛВС) и глобальные вычисли-тельные сети (ГВС).

Пол локальной вычислительной сетью понимают распределен-ную вычислительную систему, в которой передача данных междукомпьютерами не требует специальных устройств, так как приэтом достаточно соединения компьютеров с помощью электри-ческих кабелей и разъемов. Электрический сигнал, как известно,ослабевает (его мощность уменьшается) при передаче по кабелю,и тем сильнее, чем протяженнее кабель, поэтому длина проводов,соединяющих компьютеры, ограничена. В связи с этим ЛВС объо«диняют компьютеры, локализованные на весьма ограниченном

190

пространстве. Длина кабеля, по которому передаются данныемежду компьютерами, не должна превышать в лучшем случаеI км.. Указанные ограничения обусловили расположение компь-ютеров ЛВС в одном здании или в рядом стоящих зданиях. Обыч-но службы управления предприятий так и расположены, что иопределило широкое использование в них для реализации про-цессов обмена локальных вычислительных сетей.

Глобальные сети объединяют ресурсы компьютеров, распо-иоженных на значительном удалении, таком, что простым кабель-ным соединением не обойтись и приходится добавлять в меж-компьютерные соединения специальные устройства, позволяю-щие передавать данные без их искажения и по назначению. Этиустройства коммутируют (соединяют, переключают) между со-бой компьютеры сети и в зависимости от ее конфигурации могутПыть как пассивными коммутаторами, соединяющими кабели, таки достаточно мощными ЭВМ, выполняющими логические функ-ции выбора наименьших маршрутов передачи данных. В глобаль-ных вычислительных сетях, помимо кабельных линий, применя-к) г и другие среды передачи данных. Большие расстояния, черезкоторые передаются данные в глобальных сетях, требуют особо-i о внимания к процедуре передачи цифровой информации с тем,ч юбы посланные в сети данные дошли до компьютера-получате-1я в полном и неискаженном виде. В глобальных сетях компьюте-ры отдалены друг от друга на расстояние не менее 1 км. В этихI, с г ях объединяются ресурсные возможности компьютеров в рам-ках района (округа) города или сельской местности, региона, стра-ны и т.д.

Отдельные локальные и глобальные вычислительные сети мо-i v г объединяться, и тогда возникает сложная сеть, которую на-н.нзают распределенной сетью.

Таким образом, в общем виде вычислительные сети представ-1яют собой систему компьютеров, объединенных линиями связиi специальными устройствами, позволяющими передавать безкжажения и переключать между компьютерами потоки данных.1ннии связи вместе с устройствами передачи и приема данныхi . i )ывают каналами связи, а устройства, производящие переклю-и-пие потоков данных в сети, можно определить одним общимi. i шанием — узлы коммутации

191

6.2. БАЗОВЫЕ ТОПОЛОГИИЛОКАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ

Термин топология сетей характеризует физическое располо-жение компьютеров, узлов коммутации и каналов связи в сети.

Проблема синтеза структуры (топологии) сети является од-ной из важнейших, но до конца не решенной, в связи с чем прирешении задач определения числа и взаимосвязи компонентов сетииспользуются приближенные, эмпирические методы.

Все сети строятся на основе трех базовых топологий [40]: "звез-да" (star), "кольцо" (ring), "шина" (bus).

Звезда. Топология звезда характерна тем, что в ней все узлысоединены с одним центральным узлом (рис. 6.1).

Д о с т о и н с т в а подобной структуры заключаются в экономичности и удобстве с точки зрения организации управления взаимодействием компьютеров (абонентов). Звездообразную сен.легко расширить, поскольку для добавления нового компьютеранужен только один новый канал связи. Существенным н е д о с т a iком звездообразной топологии является низкая надежность: приотказе центрального узла выходит из строя вся сеть.

Кольцо. В топологии кольцо компьютеры подключаются к повторителям (репитерам) сигналов, связанных в однонаправлепное кольцо (рис. 6.2).

192

По методу доступа к каналу связи (среде передачи данных)различают два основных типа кольцевых сетей: маркерное и так-тированное кольца.

В маркерных кольцевых сетях по кольцу передается специаль-ный управляющий маркер (метка), разрешающий передачу сооб-щений из компьютера, который им "владеет".

Если компьютер получил маркер и у него есть сообщение дляпередачи, то он "захватывает" маркер и передает сообщение вкольцо. Данные проходят через все повторители, пока не ока-жутся на том повторителе, к которому подключен компьютер садресом, указанным в данных. Получив подтверждение, переда-ющий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.При отсутствии у компьютера сообщения для передачи он про-пускает движущийся по кольцу маркер.

В тактированном кольце по сети непрерывно вращается замк-нутая последовательность тактов — специально закодированныхинтервалов фиксированной длины. В каждом такте имеется бит —указатель занятости. Свободные такты могут заполняться пере-даваемыми сообщениями по мере необходимости либо за каж-дым узлом могут закрепляться определенные такты.

Д о с т о и н с т в а м и кольцевых сетей являются равенство ком-пьютеров по доступу к сети и высокая расширяемость. К н ед о -с т а т к а м можно отнести выход из строя всей сети при выходеиз строя одного повторителя и остановку работы сети при изме-нении ее конфигурации.

193

Шина. В топологии шина, широко применяемой в локальныхсетях, все компьютеры подключены к единому каналу связи с по-мощью трансиверов (приемопередатчиков) (рис. 6.3).

Канал оканчивается с двух сторон пассивными терминатора-ми, поглощающими передаваемые сигналы. Данные от передаю-щего компьютера передаются всем компьютерам сети, однаковоспринимаются только тем компьютером, адрес которого ука-зан в передаваемом сообщении. Причем в каждый момент толькоодин компьютер может вести передачу. "Шина" — пассивнаятопология. Это означает, что компьютеры только "слушают"передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправи-теля к получателю. Поэтому если один компьютер выйдет из строяэто не скажется на работе остальных, что является д о с т о и нс т в о м шинной топологии. В активных топологиях компьюте-ры регенерируют сигналы и передают их по сети (как повторители компьютеров в кольцевой топологии). Другими достоинствами этой технологии являются высокая расширяемость иэкономичность в организации каналов связи. К недостаткам шин-ной организации сети относится уменьшение пропускной спо-собности сети "при значительных объемах трафика (трафик -объем данных).

В настоящее время часто используются топологии, комбини-рующие базовые: "звезда — шина", "звезда — кольцо".

Топология звезда — шина чаще всего выглядит как объедине-ние с помощью магистральной шины нескольких звездообразныхсетей (рис. 6.4).

При топологии звезда — кольцо несколько звездообразныхсетей соединяется своими центральными узлами коммутации вкольцо (рис. 6.5).

6.3. ТОПОЛОГИЯ ГЛОБАЛЬНОЙВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

Расширение локальных сетей как базовых, так и комбиниро-ванных топологий из-за удлинения линий связи приводит к не-обходимости их расчленения и создания распределенных сетей, вкоторых компонентами служат не отдельные компьютеры, а от-дельные локальные сети, иногда называемые сегментами [31]. Уз-лами коммутации таких сетей являются активные концентрато-ры (К) и мосты (Мет) — устройства, коммутирующие линии свя-ш (в том числе разного типа) и одновременно усиливающиепроходящие через них сигналы. Мосты, кроме того, еще и управ-няют потоками данных между сегментами сети.

При соединении компьютеров или сетей (локальных или рас-пределенных), удаленных на большие расстояния, используются

195

Глобальные сети могут, в свою очередь, объединяться междусобой через маршрутизаторы магистральных каналов, что в ко-нечном итоге приводит к созданию мировой (действительно гло-бальной) информационно-вычислительной сети.

6.4. БАЗОВАЯ ЭТАЛОННАЯ МОДЕЛЬВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ

Координация разработок сетей осуществляется на основе ба-ювой эталонной модели OSI (Open System Interconnection), яв-ияющейся стандартом 7498 Международной организации стан-дартов (ISO — International Organization for Standardization).Ьазовая эталонная модель взаимодействия открытых систем —ВОС (рис. 6.7) является гибкой в том смысле, что допускает эво-июцию сетей в зависимости от развития теории и новых техни-ческих достижений, а также обеспечивает постепенность перехо-да от существующих реализаций к новым стандартам.

Основным понятием модели является система — автономнаясовокупность вычислительных средств, осуществляющих обра-

ботку данных прикладных процессов пользователей. Прикладнойпроцесс — важнейший компонент системы, обеспечивающий об-работку информации. Роль прикладного процесса в системе вы-полняет человек-оператор, программа или группа программ.Основная задача сети состоит в обеспечении взаимодействия при-кладных процессов, расположенных в различных системах. Приэтом система считается открытой, если она выполняет стандарт-ное множество функций взаимодействия, принятое в сети.

Область взаимодействия открытых систем определяется пос-ледовательноьпараллельными группами функций, или модулямивзаимодействия, реализуемыми программными или аппаратны-ми средствами. Модули, образующие область взаимодействияприкладных процессов и физических средств соединения, делятсяна семь иерархических уровней. Каждый из них выполняет опре-деленную функциональную задачу (табл. 6.1).

Три верхних уровня (прикладной, представительный и сеан-совый) вместе с прикладными процессами образуют область об-работки данных, реализующих информационные процессы, вы-полняемые в системах. Процессы этой области используют сер-вис по транспортировке данных четвертого уровня, которыйосуществляет процедуры передачи информации от системы-от-правителя к системе-адресату.

Три нижних уровня (сетевой, канальный и физический) обра-зуют область передачи данных между множеством взаимодейству-ющих систем,, реализуют коммуникационные процессы по транс-портировке данных.

Протоколы операционной системы сети реализуют интерфейсмежду операционными системами разнотипных ЭВМ. Осново-полагающим в этом случае является принцип виртуальности, оп-ределяющи^ юбщность процессов через виртуальный терминал,виртуальный файл, виртуальное задание и т.д. Существеннымдля прикладных процессов здесь является включение в системуобмена каналюв связи, увеличивающих время реакции, а такжереализация взаимодействия процессов удаленных ЭВМ с управ-ляющими системами сети. Совокупность программно- и аппа-ратно-реализюванных протоколов информационного обмена ипроцедур, осуществляющих интерфейс управляющих сигналов иданных, долж;на образовывать в логическом смысле единую опе-рационную срдстему сети вне зависимости от способа и места еереализации.

198

Функции, выполняемые протоколами уровней в различныхсистемах, принято объединять в группы, именуемые службами.Транспортная служба обеспечивает выполнение задач, связанныхс передачей информации через (сквозь) коммуникационную под-сеть. Она охватывает транспортный, сетевой, канальный и физи-ческий уровни. Над ней находится абонентская служба. Эта служ-ба располагается на прикладном, представительном и сеансовом

199

уровнях и предназначена для обеспечения соединения приклад-ных процессов с транспортной службой.

Соответственно семи уровням области взаимодействия откры-тых систем вводится иерархия семи групп протоколов. Протоко-лы именуются так же, как и уровни (см. рис. 6.7). В соответствиис точками приложения иерархия протоколов делится на три спе-цифические группы.

П е р в у ю г р у п п у определяет нижняя пара протоколов —физический (стандартный физический интерфейс Х.21) и каналь-ный (стандарт HDLC — High level Data Link Control — высшийуровень управления каналом данных).

В т о р а я г р у п п а протоколов определяется парой сетевогои транспортного уровней, которые реализуют сквозное взаимо-действие абонентских сетей. Здесь сетевые уровни и сетевой про-цесс коммуникационных систем инициируют компоненты, свя-зывающие последовательность канальных соединений в единуюсквозную систему коммуникационной подсети. При этом для со-единения оконечного оборудования с сетью передачи данныхочень часто используют протоколы Х.25 (стандарт МККТТ —Международного консультативного комитета по телеграфии ителефонии, CCITT — Consultative Committee for InternationalTelegraphy and Telephony). Рекомендация Х.25 включает в себяпротоколы трех нижних уровней эталонной модели: на физичес-ком уровне— стандартный физический интерфейс Х.21, на ка-нальном уровне — процедуру управления каналом LAPB — LinkAccess Procedure Balanced (которая является подмножествомHDLC) и на сетевом уровне — протокол X. 25/3 обмена пакета-ми между оконечным оборудованием и сетью передачи данных.

Последовательность канальных соединений предоставляетсятрем верхним уровням — прикладному, представительному и се-ансовому, протоколы которых образуют т р е т ь ю г р у п п у(связанную с прикладными процессами).

Интеграция однородных глобальных сетей, использующихпротокол Х.25, осуществляется на базе известного протоколаХ.75, обеспечивающего логические соединения абонентов черезразличные сети. В неоднородных сетях используется межсетевойпротокол IP (Internetwork Protocol) в его стандартизированнойверсии. Общий принцип функционирования транслятора IP со-стоит в том, что шлюзы, узлы и станции локальных сетей исполь-зуют датаграммныи протокол, расположенный на транспортном

200

уровне сети. Пакеты, транспортируемые из одной сети в другую,ориентируются в шлюзе и упаковываются в IP-датаграммы, в за-головке которых содержится глобальный адрес места назначения.

6.5. СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ И УРОВНИ

Увеличение разнообразия архитектур связи побудило Между-народную организацию по стандартизации (ISO) направить зна-чительные усилия на разработку стандарта архитектуры связи, ко-торый позволил бы системам открыто связываться между собой[36]. В 1979 г. эти усилия увенчались успехом и была предложена,как указывалось выше, эталонная модель взаимодействия откры-тых систем (рис. 6.8). Она состоит из семи уровней. Три нижнихуровня (сетевой, канальный и физический — на рисунке он не по-казан) предоставляют сетевые услуги. Протоколы, реализующиеэти уровни, должны быть предусмотрены в каждом узле сети. Че-тыре верхних уровня предоставляют услуги самим оконечнымпользователям, и таким образом они связаны с ними, а не с сетью.

Канальный уровень передачи данных и находящийся под нимфизический уровень обеспечивают безошибочную передачу дан-ных между двумя узлами в сети. Функция физического уровня зак-лючается в гарантии того, что символы, поступающие в физичес-кую среду передачи на одном конце канала, достигнут другогоконца. При использовании этой услуги по транспортировке сим-волов задача протокола канала состоит в обеспечении надежнойпередачи блоков данных по каналу.

Функция уровня сети состоит в том, чтобы обеспечить пере-дачу данных по сети от узла передачи до узла назначения. Этотуровень предусматривает также управление потоком или пере-грузками в целях предотвращения переполнения сетевых уст-ройств, которое может привести к прекращению работы сети.

Транспортный уровень обеспечивает надежный, последова-тельный обмен данными между двумя оконечными пользователя-ми (для этой цели на транспортном уровне используется услугауровня сети), а также управляет потоком, чтобы гарантироватьправильный прием блоков данных.

Существование сеанса между двумя пользователями означаетнеобходимость установления и прекращения сеанса. Это делается

201

на уровне сеанса. Этот уровень при необходимости управляет пе-реговорами, чтобы гарантировать правильный обмен данными.

Уровень представления управляет и преобразует синтаксисблоков данных, которыми обмениваются оконечные пользовате-ли, а протоколы прикладного уровня придают соответствующийсмысл обмениваемой информации.

В сети с коммутацией пакетов блоками данных, передаваемыхпо сетевому маршруту от одного конца к другому, являются па-кеты. Блоки, или кадры, данных, передаваемые по каналу связичерез сеть, состоят из пакетов плюс управляющая информация ввиде заголовков и окончаний, добавляемых к пакету непосред-ственно перед его отправлением из узла. В каждом принимаю-щем узле управляющая информация отделяется от остальной ча-сти пакета, а затем вновь добавляется, когда этот узел, в своюочередь, передает пакет по каналу в следующий соседний узел.Этот принцип добавления управляющей информации к даннымв архитектуре ВОС расширен и включает возможность добавле-ния управляющей информации на каждом уровне архитектурыКак это происходит, показано на рис. 6.8.

На каждом уровне блок данных принимается от вышестояще-го уровня, к данным добавляется управляющая информация, иблок передается нижестоящему уровню. Данный уровень не про-сматривает блок данных, который он получает от вышестоящегоуровня. Следовательно, уровни самостоятельны и изолированыдруг от друга.

На рис. 6.9 показан пример конкретной многоуровневой ар-хитектуры связи. Между источником и получателем информациивключен промежуточный узел. Пакет, поступающий по физичес-кой среде, связывающей исходящий узел с промежуточным, на-правляется на сетевой уровень этого узла, на котором определя-ется следующая часть пути в составе маршрута через сеть.

6.6. ФИЗИЧЕСКИЙ И КАНАЛЬНЫЙ УРОВНИ

Современные системы связи способны передавать сообщенияit любой форме: телеграфные, телефонные, телевизионные, мас-сивы данных, печатные материалы, фотографии и др. [29]. Отно-сительно эталонной модели взаимодействия открытых системпроцедуры передачи данных действуют на физическом и каналь-ном уровнях.

В соответствии со спецификой передаваемых сообщений орга-низуется канал, представляющий собой комплекс технических

203

средств, обеспечивающих передачу сигналов от источника к потре-бителю. К основным параметрам, характеризующим канал связи,относятся ширина полосы пропускания, допустимый динамическийдиапазон изменений амплитуды сигнала, а также уровень помех.

Передача больших информационных потоков на значительныерасстояния осуществляется с помощью кабельных, радиорелейных испутниковых линий связи. В ближайшие годы можно ожидать широ-кого применения оптической связи по оптоволоконным кабелям.

Рассмотрим основные принципы передачи информации с по-мощью электрических сигналов. Эти принципы, многие из кото-рых носят фундаментальный характер, прочно вошли в практикуне только систем электросвязи, но и вычислительной техники и,конечно, информационных технологий.

6.6.1. МОДУЛЯЦИЯ И ДЕМОДУЛЯЦИЯ

Сообщение для передачи данных с помощью средств электро-связи (так у нас принято называть то, что на Западе называютtelecommunication) должно быть предварительно преобразова-но в сигнал, под которым понимается изменяющаяся физическаявеличина, адекватная сообщению. Процесс преобразования со-общения в сигнал называется кодированием [29].

По физическим законам излучение электромагнитных волн эф-фективно, если размеры излучателя соизмеримы с длиной излучае-мой волны, поэтому передача сигналов по радиоканалам, кабелям,микроволновым линиям производится на высоких частотах (т. е.на весьма коротких волнах). Сигнал передается на несущей часто-те. Процесс изменения параметров несущей в соответствии с сиг-налом, передаваемым на этой несущей, называют модуляцией. Мо-дуляция — основной процесс (функция) передатчика.

Гармоническая (синусоидальная) несущая и имеет три инфор-мационных параметра, которые можно модулировать, — ампли-туду, частоту и фазу:

U = U COS(O)Qt + <Р0)>

где U — амплитуда гармонического колебания,к>о — частота несущей,<РО — начальная фаза

204

Соответственно этому при передаче сигналов используютамплитудную, частотную или фазовую модуляцию, которая в слу-чае применения дискретных сигналов называется манипуляцией.

Наиболее помехоустойчивой, т.е. невосприимчивой к поме-хам, оказывается фазовая модуляция или манипуляция (ФМн).Это объясняется амплитудным характером воздействующих по-мех, и такой параметр, как фаза несущей, менее других парамет-ров подвергается губительному воздействию помех. Фазомани-пулированный сигнал представляет собой отрезок гармоничес-кого колебания с изменяющейся на 180° фазой. В векторной формеэто можно изобразить так, как показано на рис. 6.10, а.

При векторном изображении сигналов помехи также можнорассматривать как случайные векторы со случайными амплиту-дой и фазой. Такое геометрическое представление сигналов и по-мех позволяет легко понять, почему ФМн-сигнал с двумя значе-ниями фазы оказывается наиболее помехоустойчивым. Дело в том,что приемник при приеме сигналов решает задачу, в какой изобластей решения находится сигнал (верхней или нижней, см. рис.6.10, а). В том случае, когда область принятия решения состоитi олько из двух частей, вероятность ошибки наименьшая. Однакоесли 2ФМн-сигнал переносит один сигнал, то 4ФМн переноситсразу два сигнала (см. рис. 6.10, б), 8ФМн — четыре сигнала (см.рис. 6.10, в).

Прохождение сигналов по каналу связи (рис. 6.11) всегда со-провождается искажениями и воздействием помех. Поэтому ос-новной функцией приемника является распознание в принимае-

205

мых колебаниях переданного сигнала. Эту операцию приемникпроизводит в процессе демодуляции, т. е. в процессе выделенияпередаваемого сигнала, после чего он преобразовывается в сооб-щение.

Каналом связи (каналом передачи информации) называют со-вокупность технических средств, обеспечивающих передачу сиг-налов от одного пункта к другому. Непременной составной час-тью любого канала является линия связи — проводная, кабель-ная, радио, микроволновая, оптическая, спутниковая.

В современных цифровых системах связи основные функциипередатчика и приемника выполняет устройство, называемоемодемом. Он представляет собой совокупность передатчика иприемника в одном корпусе для осуществления проводной дуп-лексной связи. Если терминал находится на значительном рас-стоянии от компьютера, например в соседнем здании или дру-гом городе, или связь пользователя с компьютером происходитчерез обычную телефонную сеть, необходимы приемопередат-чики на оконечных пунктах линии, и их функции выполняетмодем.

Выпускаемые в настоящее время модемы различны по конст-рукции, но, как правило, состоят из интерфейсной части для со-единения с компьютером, кодера и декодера, модулятора и демо-дулятора. Часто в состав модема входят шифрующее и дешифру-ющее устройства, обеспечивающие секретность передаваемойинформации. Имеются также способы, обеспечивающие скрыт-ность передачи. Модем в зависимости от типа производит амп-литудную, частотную или фазовую модуляцию. В целях уплотне-ния полосы канала чаще всего используют многократную фазо-вую манипуляцию (см. рис. 6.10). Типовые скорости передачи умодемов: 2 400, 4 800, 9 600, 14 400, 19 200, 28 800, 33 600 и57 600 бит/с.

206

6.6.2. ЕМКОСТЬ КАНАЛА СВЯЗИ

Скорость передачи информации, а ее предельно допустимое зна-чение для данного канала называют емкостью канала, относится кфундаментальным понятиям теории связи, она служит одной из глав-ных характеристик канала передачи информации. Оценка скоростипередачи информации и предельных возможностей канала связипредставляет большой практический и теоретический интерес.

Рассматривая процесс передачи информации в общих чертах,можно предположить, что основными факторами, ограничиваю-щими скорость передачи информации, являются полоса пропус-кания F и уровень помех.

Существует фундаментальная теорема о выборках, котораядоказывает, что сигнал, не содержащий в своем спектре частотвыше значения F, может представляться 2F независимыми значе-ниями в секунду, а совокупность значений, отстоящих друг отдруга на Т секунд, определяет непрерывный сигнал полностью.Заметим, что выборкой является отсчет амплитуды сигнала в оп-ределенный момент (на рис. 6.12, а можно увидеть эти выборки,проводимые через интервал 1/2F).

Термин выборки происходит от английского слова sample (впереводе — образец, модель, проба), теорему о выборках назы-вают также теоремой отсчетов.

Эта теорема позволяет на интервале Т заменить непрерывныйсигнал с ограниченным спектром последовательностью его диск-ретных значений, причем их нужно не бесконечное число, а вполне

207

определенное, равное 2FT. Уровень шумов (помех) не позволяетточно определить амплитуду сигнала и в этом смысле вносит неко-торую неопределенность в значение отсчетов сигнала.

Максимально возможная скорость передачи информации поканалу связи при фиксированных ограничениях называется емкос-тью канала, обозначается буквой С и имеет размерность бит/с.

Рассмотрим соотношение для емкости канала связи, являю-щееся фундаментальным соотношением в теории связи. Оно по-зволяет понять некоторые принципиальные зависимости при пе-редаче информации вообще.

Напомним, что количество информации 7, снимающее нео-пределенность о состоянии объекта с L равновероятными состо-яниями, рассчитывается по формуле

7 = logL.

Основание логарифма здесь не имеет значения. Если основа-ние равно 2, то единицей измерения количества информации ока-зывается бит.

Определим количество различных сообщений, которое мож-но составить из п элементов, принимающих любые из т различ-ных фиксированных состояний. Из ансамбля п элементов, каж-дый из которых может находиться в одном из т фиксированныхсостояний, можно составить тп различных комбинаций, т. е.L - т". Тогда:

7 = log т" = п log т.

При полосе F наибольшее число отсчетов сигнала равно 2F вединицу времени или 2FT за время Т, т. е. п - 2FT.

Если бы шума не существовало, то число дискретных уровнейсигнала было бы бесконечным. В случае наличия шума последнийопределяет степень различимости отдельных уровней амплитудысигнала. Так как мощность является усредненной характеристи-кой амплитуды, число различимых уровней сигнала по мощ-ности равно (Рс

+ -Рш) / РИЬ а по амплитуде соответственно

т = ^/(Рс + Рш)/ Рш, где Рс — мощность сигнала; Рш — мощность

шума. Тогда емкость канала рассчитывается по формуле

7 1 Р + Р P C— = —2FTlog2, — ~ -^1°Е2 1 + ——Т Т V Р Р-1 •* V ^ш I гт

208

Итак, емкость канала ограничивается двумя величинами: ши-риной полосы канала и шумом. Приведенное соотношение изве-стно как формула Хартли — Шеннона и считается основной в1еории информации.

Полоса частот и мощность сигнала входят в формулу такимобразом, что для С - const при сужении полосы необходимо уве-личивать мощность сигнала, и наоборот.

Емкость канала является максимальной величиной скорости. Чтобыдостигнуть такой скорости передачи, информация должна быть закоди-рована наиболее эффективным образом. Утверждение, что такое коди-рование возможно, является важнейшим результатом созданнойК.Э. Шенноном теории информации. Шеннон доказал принципиаль-ную возможность существования такого эффективного кодирования,не определив, однако, конкретных путей его реализации. (Отметим, чтопа практике инженеры часто говорят о емкости канала, подразумеваяпод этим реальную, а не потенциальную скорость передачи.)

Эффективность систем связи характеризуется параметром,равным скорости передачи информации R на единицу шириныполосы F, т. е. R/F. Для иллюстрации существующих возможнос-i ей по созданию эффективных систем связи на рис. 6.13 приведе-

ны графики зависимости эффективности передачи информациипри различных видах М-ичной дискретной амплитудной модуля-ции (AM), частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) (кроме бинарноймодуляции используется также модуляция с 4, 8, 16 и даже с 32положениями модулируемого параметра) от отношения энергииодного бита к спектральной плотности мощности шума (EQ / NO).Для сравнения показана также граница Шеннона.

Сравнение кривых показывает, в частности, что при неизмен-ном отношении "сигнал — шум" наиболее популярный вид мо-дуляции 4ФМ в три раза хуже потенциально достижимого. Ичсравнения кривых можно сделать более общие выводы: наиболееэффективной оказывается передача с фазовой дискретной моду-ляцией; современные методы кодирования и модуляции еще весь-ма далеки от совершенства.

6.6.3. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ

Кодированием называется сопоставление алфавитов, а пра-вило, па которому оно проводится, — кодом. Иными словами,кодирование можно определить как представление сообщений »форме, удобной для передачи по данному каналу. Электричес-кий ток в телефонных проводах — это кодированная речь, извуковые волны речи — это кодированные колебания голосо-вых связок.

В рассматриваемом нами конкретном случае кодированжесть представление по определенным правилам дискретных avобщений в некоторые комбинации, составленные из определенного числа элементов — символов. Эти элементы называютсяэлементами кода, а число различных элементов, из которыхслагаются комбинации, — основанием кода. Элементы кодаобразуют кодовые комбинации. Например, если мы составляемкомбинации из различных сочетаний 0 и 1, то это код с оси»ванием два, или двоичный код. Если все комбинации имею!одинаковое число знаков, код называется равномерным. Широко известный код Морзе — неравномерный код. Правило кодирования обычно выражается кодовой таблицей, в которой каждому символу сообщения ставится в соответствие определенна)!кодовая комбинация.

210

Кодовое представление дискретных значений сигнала осуще-ствляется с помощью цифр, но необязательно десятичных. На-помним, что в десятичной системе, называя число, мы указываем,сколько единиц от нуля до девяти имеется в разряде единиц, вразряде десятков, сотен, тысяч и т. д. То же происходит в любойдругой системе счисления с другим основанием. В десятичной си-стеме мы пользуемся десятью цифрами: 0,1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9.В двоичной системе счисления в нашем распоряжении только двецифры: 0 и 1.

Если пронумеровать все буквы алфавита и необходимые спе-циальные символы и выразить каждую цифру в двоичной систе-ме счисления, получится натуральный двоичный код данного ал-фавита. Очевидно, что число разрядов в двоичной системе боль-ше, чем в десятичной, так как основание системы счисленияменьше.

Число кодовых комбинаций определяется числом дискретныхчначений сигнала. Например, если в языке 32 буквы (или букв ичнаков), то для передачи сообщений на этом языке необходимоиметь 32 различные кодовые комбинации. В десятичной системе•)то означало бы передачу 32 цифр от 0 до 31. В двоичной системенеобходимо составить отличающиеся друг от друга 32 кодовыекомбинации, и так как 32 = 25, эти комбинации должны быть из5 элементов, например 01010, 11111, 11001 и т. д. Число возмож-ных кодовых комбинаций для представления 32 букв колоссаль-но: 32! Один из этих вариантов есть натуральный пятизначныйдвоичный код, используемый для передачи букв латинского ирусского алфавитов. При цифровом кодировании речевых сигна-юв исходят из практического наблюдения: искажения сигнала

невелики, если его изменения представлять 128 амплитуднымишачениями, т. е. для его передачи необходимо 128 кодовых ком-

оинаций. Для двоичного кода из соотношения 2" = 128 определя-ем, что длина кодовой комбинации и = 7. Таким образом, дляпередачи речевых сигналов нужен код с 7-элементными кодовы-ми комбинациями. Обычно речевой сигнал по спектру ограниченчистотой 4000 Гц. В этом случае речь в цифровой форме необхо-димо передавать со скоростью (вспомним теорему о выборках)4000 • 2 • 7 = 56 Кбит/с. Заметим, что обычно в комбинацию до-ил вляют один служебный символ, и тогда комбинация становит-i я 8-элементной, а необходимая скорость передачи увеличивает-( я до 64 Кбит/с.

211

Остановимся также на принципах помехоустойчивого коди-рования, играющего чрезвычайно важную роль в развитии средствпередачи информации. Отметим, что теория помехоустойчивогокодирования является достаточно сложной, и наши рассужденияносят весьма упрощенный характер.

Основным условием обнаружения и исправления ошибок впринимаемых кодовых комбинациях является избыточность.Поясним это на примере.

Условимся, что необходимо передавать только четыре сооб-щения: А, Б, В и Г. Для передачи этих сообщений можно соста-вить четыре 2-элементные комбинации:

А Б В Г

00 01 10 ' 11

Пусть помехи воздействуют на комбинацию таким образом,что изменяют только один из ее элементов. Если помехе подвер! -лась комбинация 00 и она вследствие этого превратилась в ком-бинацию 01, то мы не обнаружим ошибку, а будем просто счи-тать, что вместо А передатчик послал Б; и так будет со всемичетырьмя комбинациями.

Теперь введем избыточность. Используем для передачи А, Б,В и Г 3-элементные кодовые комбинации, которых, кстати, мо-жет быть всего восемь. Выберем из восьми возможных комбина-ций 000, 001, 010, 100, ПО, 011, 101, 111 (других комбинаций бы и,не может) только четыре, но так, чтобы они максимально отли-чались друг от друга: 000, ОН, 101, 110.

Пусть теперь в результате действия помехи изменится однииз элементов в любой из выбранных комбинаций. Она не будс!идентичной ни одной из наших комбинаций, и мы сразу укажем,что принята ошибочная. Таким образом, для передачи сообще-ний А, Б, В, Г код 00, 01, 10, 11 годится, но он не помехоустой-чив, код же 000, ОН, 101, ПО является помехоустойчивым. Приэтом следует оговориться, что он помехоустойчив только к ыким помехам, которые могут привести лишь к однократной ош 11 пке в комбинации. При двукратной ошибке код не помехоусюнчив. Для защиты от таких помех сообщений А, Б, В и Г пришит <бы допустить еще большую избыточность, используя 4-элемсшные кодовые комбинации, т. е. выбрав четыре комбинации ш16 возможных.

212

Таким образом, обнаружить ошибку невозможно, если лю-бой принятый символ служит сообщением. Ошибки можно об-наружить только в том случае, если на возможные сообщенияi пложены некоторые ограничения.

Итак, одним из основных д о с т о и н с т в передачи информа-ции в цифровой форме является возможность использования ко-дированных сигналов и оптимального в заданных условиях спо-соба их приема. Важно, что при цифровой передаче все типы сиг-палов, такие, как речь, музыка, телевидение, данные, могутобъединяться в один общий поток информации, передача кото-рого формализована. Кроме того, уплотнение при одновремен-ном использовании компьютера позволяет эффективнее исполь-юиать спектр и время, защитить канал от несанкционированно-ю доступа, объединить в единый процесс передачу цифровойинформации и цифровую коммутацию каналов и сообщений.

6.6.4. УПЛОТНЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХПОТОКОВ

На практике часто требуется осуществить одновременнуюпередачу информации от многих источников по одному каналуко многим получателям, т. е. осуществить многоканальную пере-1лчу. Следует сказать, что современные системы передачи инфор-мации практически всегда многоканальные [29].

Способ объединения отдельных сообщений в один группо-ной сигнал с последующим разделением сообщений на индивиду-альные называется уплотнением или мультиплексированием.К классическим методам уплотнения относятся частотное, вре-менное и кодовое.

Современная техника связи позволяет организовывать широ-кополосные каналы, поэтому целесообразно использовать мето-1М, позволяющие передавать наибольшее число телеграфных, те-к'фонных, телевизионных и других сообщений на одной несущейн п и в отведенном интервале частот.

Сущность методов мультиплексирования состоит в том, что> ообщения от нескольких источников определенным образомкомбинируются в групповой сигнал и принимаются с помощьюодного приемопередатчика. Поскольку современная система свя-

I

213

зи обычно является многоканальной, необходимой частьюлюбой системы передачи информации служит мультиплексор(рис. 6.14).

Наиболее известным является способ частотного мультиплек-сирования, когда в полосе пропускания канала размещается мно-жество каналов, разделенных с помощью фильтрации по частот с(рис. 6.15, а). Каждый частотный канал представлен своим спек-тром. Его временная структура может быть различной — этоможет быть последовательность импульсов или телефонное со-общение. Соответствующая настройка разделительных фильтромприемника позволяет разделить принимаемый групповой сигнална отдельные сигналы.

При временном мультиплексировании в условном временноминтервале размещают последовательно отрезки сообщений, на-пример кодовые последовательности каждого частного канала(рис. 6.15, б). Если при частотном мультиплексировании сообще-ния от разных абонентов передаются одновременно по общемуканалу, при временном мультиплексировании передача осущес i н-ляется строго по очереди, т. е. полоса пропускания канала пре-доставляется полностью на определенный интервал времени каж-дому абоненту. На практике обычно группы каналов объединя-ются в супергруппы, и при каждом иерархическом объединенииможет применяться разный способ модуляции несущей.

Аналоговый сигнал, например, в телефонном канале преоОразуется в цифровой с помощью импулъсно-кодовой модуляции(ИКМ) и передается в каналах с временным мультиплексирова-нием. Передача организуется так: выборки каждого непрерывного сигнала сдвигаются на интервал, достаточный для передачисоответствующей кодовой комбинации. При передаче п непре-рывных сигналов в стандартном интервале времени размещаю i nкодовых комбинаций, по одной на каждую выборку каждого cmнала. При этом полоса частот группового сигнала увеличивае 11 и

214

примерно в п раз. Например, 24-канальная система для передачиречи работает со скоростью 1544 Кбит/ с (скорость одного кана-> i i i 64 Кбит/с).

Международный консультативный комитет по телефонии ик'леграфии разработал стандарты образования многоканальныхi ообщений при вре-менном мультиплексировании. Прежде всего|'|>ши предложены 8-разрядный равномерный код для указанияшачений уровней квантования сигнала и закон квантования, на-ишнный "А=87,6". Для проведения выборок, изображенных на|>ис. 6.12, был использован линейный закон квантования, когдаишервалы квантования одинаковы. Закон квантования А=87,6миияется нелинейным, он лучше учитывает природу восприятия1пювеком речевых сигналов. Частота дискретизации телефонно-и) сообщения принята равной 8 кГц. При этом скорость переда-HI одного телефонного сообщения оказывается равной 64 Кбит/с.

Так как принципиальной основой многоканальной цифровойtic темы передачи информации является временная шкала, опре-юпяющая расстановку информационных и служебных сигналов,псдинение цифровых систем различной емкости в единую сетьчнможно лишь при условии кратного соответствия временных

215

Существует много причин, вызывающих необходимость стан-чартизации скоростей передачи цифровой информации. К нимотносятся требования потребителей каналов к универсальностипередающей аппаратуры по отношению к различным источни-кам информации, необходимости планирования развития сетейпередачи данных с учетом старой и новой аппаратуры при гар-моническом сочетании систем, надежности и гибкости сети пере-учи данных. Благодаря соблюдению стандартов иерархии мож-но осуществлять передачу цифровой информации по комбини-рованным системам с использованием кабельных, радио-,спутниковых, волоконно-оптических и других каналов.

В начале и в конце кадра для установления и поддержания, имхронизации применяется восьмиразрядная последовательность) 1 1 1 1 1 1 0 , называемая флагом или меткой. Поскольку в начале и вконце кадра устанавливаются флаги, определить структуру ин-формационного поля нет необходимости: пакет, поступающий сiti.Hнестоящего сетевого уровня, может занимать любое желаемое ч

число разрядов. Проверочное поле занимает 16 разрядов, полятроса, контроля и управления — по 8 разрядов.

Протокол канального уровня реализует следующие функции:• соединения между концами каналов;• организации передачи данных по каналу;• разъединения каналов.

217

Следуя концепции многоуровневой архитектуры, ISO стандартизировала применение на каждом уровне архитектуры четырех основных примитивов услуг, чтобы предусмотреть взаимодействие между пользователями услуг на одном уровне и постав-щиками услуг на нижестоящем уровне. Эти примитивы — к нимотносятся запрос (request), признак (indication), ответ (response)подтверждение (confirm) — являются основными элементами онределения обмена между пользователями услуг.

При работе примитивов два соседних уровня взаимодействуют между собой. Нижние являются поставщиками услуг, верхние — потребителями.

СХЕМА ОРГАНИЗАЦИИ ФАЗ КОММУНИКАЦИЙ

В качестве конкретного применения указанных выше примитивов рассмотрим уровень канала передачи данных. Его задачейявляется предоставление обслуживания сетевому уровню. Услу| иделятся на три фазы: установление соединения, передачу данныv

и разъединение (рис. 6.17).Предполагается, что рассматриваемый канал передачи данны

в данный момент не используется в сети для передачи. Поэтом \перед началом передачи должно быть установлено логически'соединение. Для этого система А выпускает примитив "СОЕД11НЕНИЕ. Запрос" в свой уровень канала передачи данных, яви iющийся поставщиком услуги. После приема и соответствуют,!!'обработки этого примитива в систему В передается блок yci iновки асинхронного балансного режима (УАБР), который пр >водит в действие объект уровня канала, и выдается прими п"СОЕДИНЕНИЕ. Признак". В знак согласия на запрос об yciновлении связи объект уровня сети отвечает примитивом "СО1

ДИНЕНИЕ. Ответ". Это вызывает посылку со стороны про:кола канала системы В объекту уровня канала системы А блоненумерованного подтверждения (НП). В системе А выдае:примитив "СОЕДИНЕНИЕ. Подтверждение", указывающийзавершение процесса установления соединения. Теперь на обоконцах сетевой уровень может начать передачу данных. Она (•дет происходить аналогично рассмотренной процедуре.

218

ВИДЫ ПРОТОКОЛОВ

Различают три вида протоколов канального уровня [36]:< остановками и ожиданием, с N-возвращениями (с непрерывнойпередачей), с выборочной или селективной передачей.

Протокол с остановками и ожиданием. При этой процедуреI' (повременно может передаваться только один кадр, после чегопередающая сторона ждет подтверждения. Если поступит отри-п,цельное подтверждение или произойдет просрочка времени• кидания ответа, кадр передается повторно. Пакет сбрасывает-i из накопителя передающей стороны лишь после получения

'ишожительного подтверждения. Этот протокол подходит дляи» |удуплексной передачи, при которой передача сторон чере-1 Ч - 1 С Я .

219

Протокол с N-возвращениями (с непрерывной передачей). Здес!кадры передаются непрерывно без ожидания подтверждения. Dpi'получении отрицательного подтверждения или истечении усга>новленного времени ожидания неподтвержденный кадр и все пооледующие кадры передаются вновь. Этот протокол более прои )•водительный и предполагает использование дуплексной связи

Протокол с выборочной или селективной передачей. В этом случае повторная передача требуется только для кадра, о KOTOPONпоступило отрицательное подтверждение или для которого иотекло установленное время ожидания. Однако на приемном кои<це требуется накопитель с перестроениями, так как в этом случ.ккадры могут повторно передаваться и приниматься не по поряд<ку. Из-за увеличения стоимости реализации протокол выборовного повторения не нашел коммерческой реализации.

МЕТОДЫ СЛУЧАЙНОГО ДОСТУПА К СЕТИ

Двумя основными способами доступа к общей среде переда ч гявляются управляемый доступ с применением опроса и слу шный доступ. В свою очередь, существуют различные типы стр негий случайного доступа.

Методы случайного доступа полностью децентрализованыПользователь может передавать сообщения когда угодно, лишинезначительными ограничениями, зависящими от метода дост>н,|

Из-за случайности моментов времени, в которые пользон.1тели могут решить начать передачу, независимо от метода шисключена возможность того, что два или несколько пользоиателей могут выйти на связь в пересекающиеся промежутки ) pi-мени. Это приводит к столкновениям (коллизиям), которые пичала должны быть распознаны, а затем разрешены. При увс ичении нагрузки увеличивается и вероятность коллизий, ч цприводит к возможной неустойчивости работы рассматринмых механизмов.

В результате производительность ограничивается некоторь,максимальным значением, меньшим пропускной способности {£нала, и это значение в каждом случае зависит от первоначальн]го механизма доступа и алгоритма разрешения коллизий.

Сначала методы случайного доступа были предложены дслучаев, когда большое число пользователей пытались доволь|

220

редко передавать пачки сообщений или когда друг с другом свя-и.шалось небольшое число ЭВМ. Но применительно к производ-11 ценным процессам, которые требуют строгого управления за-держкой доступа, более предпочтителен управляемый доступ.I' iосмотрим два простейших типа стратегии случайного доступа:ик iyro Алоху и синхронную Алоху [36].

Чистая Алоха. Эта схема сначала была применена для досту-11 к общему каналу сотрудниками Гавайского университета вI1 :але 1970-х гг. По этой схеме пользователь, желающий пере-I 1 1 L, сообщение, делает это когда угодно. В результате два илиI' i колько сообщений могли наложиться во времени, вызвав столк-юксние (коллизию).

Распознавание коллизий и сообщение о них пострадавшим1" 1ьзователям в первоначальной системе Алоха направлялись по

и i ию на центральный пункт. Это могло осуществляться такжеi \ i см применения положительных подтверждений в сочетании сi порывом. При обнаружении столкновения пострадавшие стан-

п и н предпринимают попытки повторной передачи потерянного^общения, но они должны распределять время попыток случай-

н ы м образом, следуя некоторому алгоритму уменьшения вероят-ной и нового конфликта.

Стратегия доступа типа чистой Алохи позволяет добитьсяпроизводительности самое большее 1/2е = 0,18 пропускной спо-обности канала. Рассмотрим пример, вводя одновременно неко-

юрые определения. За доступ к каналу состязаются N станций.I 'шнция передает в среднем А, пакетов в секунду (интенсивностьвращений к сети). Величина 11т представляет собой пропуск-

н у ю способность канала (ц) в передаваемых пакетах в секунду.И (.лучае, если передаваемые сообщения (пакеты) имеют среднюютину г, соответствующую т единицам времени передачи, будемчитать, что интенсивность нагрузки S (эквивалентна р-норми-юнанной по \\. нагрузке) характеризует использование каналашовь поступающими пакетами:

S = р = Nkn.

Величина 1/т, которая обозначается ц, представляет собойфопускную способность канала, измеряемую в передаваемых1,1 кетах в секунду. Таким образом, МУц = Nkm — относительное((•пользование канала, или производительность, нормированная

221

относительно А* • Общая интенсивность пакетов, передавае-т

мых в канал, включая вновь генерируемые и передаваемые по-вторно, имеет некоторое значение X.' > X. Тогда фактическая ин-

• тенсивность нагрузки, или использование канала, является пара-метром G, который равен: G — Nk'm.

Рассмотрим типичное сообщение длительностью т (рис. 6.18)Оно подвергается столкновению с другим сообщением, если этидва сообщения будут наложены одно на другое в любой точкеЛегко заметить, "передвигая" пунктирное сообщение во време-ни, что столкновение может произойти в промежутке продолжительностью 2т с. Вероятность того, что в промежутке 2т с не

произойдет столкновения, равна: s'2N m = е~2С.

Отношение S/G представляет долю сообщений из числа персдаваемых в канал, которые проходят успешно. Это число должшбыть равно вероятности отсутствия столкновений. Таким образом, уравнение производительности для чистой Алохи имеет вил

S = Ge-2G, ( 6 1

где S — нормированная производительность (средняя скорость nociynления пакетов, деленная на максимальную производительное 11Urn);

G — нормированная пропущенная нагрузка Таким образом, Sнезависимая переменная, a G — ее функция.

График зависимости G от S имеет вид двузначной кри(рис. 6.19).

Отметим, что S имеет максимум: 51 = 0,5е~ «0,18 при G - оСудя по формуле (6.1) или кривой при малой поступающей и iгрузке S, столкновения происходят редко, и G = S. Когда 5 начи

222

i к-г расти, приближаясь к максимальному значению 0,18, числон'нкновений быстро увеличивается, что ведет, в свою очередь, к

! » > < iy вероятности столкновения. Система теряет устойчивость,надает, a G увеличивается до больших значений.

Синхронная Алоха. Максимально возможная производитель-"ч 1Ь схемы чистой Ал охи может быть удвоена с помощью про-и > 1 0 приема разметки шкалы времени и разрешения пользова-

п н и м начинать попытки передачи сообщений только в началениклого временного интервала т (равного длительности сооб-щения). Эта схема требует, чтобы работа всех пользователей си-юмы была синхронизирована во времени. Пример работы та-

iioii системы показан на рис. 6.20, на котором одно сообщениепередано успешно, а с другим произошло столкновение.

Поскольку сообщения могут быть переданы только в разме-1смные промежутки времени, столкновения происходят, лишьчмда одна или несколько попыток передачи совершаются в томм1 промежутке.

у-1

Вероятность успешной передачи задается в виде е" , а урав-нение производительности для синхронной Алохи имеет вид:

S = GeTG.

Нормированная производительность 51 достигает максималь-ного значения: 1/е ~ 0,368 при G = 1. Зависимость пропущеннойнагрузки от производительности для синхронной Алохи показа-на на рис. 6.21, где она сравнивается с соответствующей зависи-мостью для чистой Алохи.

Из приведенной характеристики видно, что ввиду двух возможных значений G при заданной производительности S для этосистемы доступа также характерна неустойчивость.

Случайный доступ типа МДПН/ОС (CSMA/CD). Протоки iмногостанционного доступа с проверкой несущей и обнаружьнием столкновений (МДПН/ОС, CSMA/CD — Carrier Sens>Multiple Access with Collision Detection) основан на методе чжтой Алохи и позволяет улучшить ее характеристики. Мети iМДПН/ОС входит в протокол сети Ethernet и принят как одиниз стандартных в локальных сетях. Реализация локальных сетейпо образцу сети Ethernet распространена весьма широко.

Основная концепция протокола МДПН/ОС очень проста. В( >станции п р о с л у ш и в а ю т передачу по линии. Станция, желающая передать сообщение, выходит на связь только после обип

224

ружения свободного состояния канала. Очевидно, что столкно-нения все же могут возникнуть, поскольку станции физически раз-несены одна от другой и две или несколько станций могут обна-ружить свободное состояние канала и начать передачу, что и вы-ювет столкновение. Если станции обнаруживают столкновение,они передают всем остальным станциям специальный сигнал опомехе и отменяют свои передачи. Возможность проверки несу-щей позволяет увеличить производительность канала по сравне-нию с чистой Алохой, а обнаружение столкновения с прекраще-нием передачи вместо его завершения дает еще большее повыше-ние производительности.

Предложенные методы МДПН различаются тем, как проис-ходит управление передачей, если канал оказывается- занятым.11апример, в схеме с настойчивостью р станция, обнаружившаяi.iпятый канал, осуществляет передачу после того, как канал ста-нс i свободным, с вероятностью/? С вероятностью (1-р) переда-чи откладывается на промежуток времени т распространения сиг-ii.uia. При схеме с настойчивостью 1 станция осуществляет по-п ы т к у передачи, как только канал окажется свободным. Припсиастоичивои схеме станция переносит передачу на другое вре-мя в соответствии с предписанным распределением задержек пе-редачи, проверяет несущую в это время и продолжает процесс.

Эти схемы применимы прежде всего в локальных сетях или випиее крупных сетях, работающих со сравнительно небольшимиi норостями передачи.

Протокол МДПН/ОС, работающий по правилу 1 настойчи-мости с добавлением возможности обнаружения столкновений,принят в качестве протокола в схеме Ethernet. Если обнаружива-< кя столкновение и передача прекращается, попытка повторнойi предали предпринимается через случайный промежуток време-ни, как и в схемах Алоха. Этот случайный промежуток времениудваивается каждый раз после обнаружения нового столкнове-н и я до некоторой максимальной величины, при которой станцият.i ходит из строя и извещает вышестоящие уровни о нарушениии ни. Это удвоение промежутка, называемое процедурой двоич-|»| о замедления, может улучшить характеристику системы.

Манчестерский код. Кроме проверки двух сигналов — обна-р\ /кения столкновения и проверки несущей — блоки доступа кк.талу передают символы в коаксиальный кабель и принимаюти\ из кабеля. Блок кодирования передаваемых данных физичес-

225

При этой схеме половина символьного интервала применяем -ся для передачи логического дополнения к разряду данного ин-тервала, в течение второй половины передается исходное значе-ние этого разряда. Таким образом, единицы передаются положи-тельным переходом сигнала, а нули — отрицательным переходомФункции кодирования-декодирования манчестерского кода вы-полняются передающим блоком кодирования и приемным бло-ком декодирования физического уровня. Эти блоки также гене-рируют и удаляют 64-разрядные серии, называемые преамбула-ми, которые предшествуют фактически передаваемому кадру и

' применяются для синхронизации.Процедура кодирования, определенная стандартом для KOJII,

ца с передачей метки, предусматривает применение дифференцчалъного манчестерского кода (рис. 6.23).

происходят в середине двоичного интервала. Однако для разряда 1первая половина двоичного интервала несет ту же полярность,•мои вторая половина предыдущего интервала. Для разряда Опереход происходит как в начале, так и в середине двоичногоинтервала. При этой процедуре возникают две возможности вшвисимости от полярности в конце интервала, предшествующе-i о первому интервалу (см. рис. 6.23).

СПЕЦИФИКАЦИИ ETHERNET

Ethernet — самая популярная в настоящее время сетевая архи-тектура. Она использует узкополосную передачу со скоростьюК) Мбит/с, топологию шина, а для регулирования трафика в ос-новном сегменте кабеля — метод CSMA/CD ( МДПН/ОС ) [40].

Среда (кабель) Ethernet является пассивной, т.е. получает пи-миие от компьютера. Следовательно, она прекращает работу из-i . i физического повреждения или неправильного подключенияк-рминатора.

Характеристика сети Ethernet:• традиционная топология — линейная шина;• другие топологии — звезда — шина;• тип передачи — узкополосная;• метод доступа — CSMA/CD;• скорость передачи данных — 10 и 100 Мбит/с;• кабельная система — тонкий и толстый коаксиальный, UTP

(I Inshielded Twisted-Pair — неэкранированная витая пара).Ethernet разбивает данные на пакеты (кадры), формат кото-

рых отличается от формата пакетов, используемого в другихi с i ях. Кадры представляют собой блоки информации, переда-илемые как единое целое. Кадр Ethernet может иметь длину от(>4 до 1518 байт, но сама структура кадра Ethernet используетпо крайней мере 18 байт, поэтому размер блока данных вI'lhernet — от 46 до 1500 байт. Каждый кадр содержит управ-|яющую информацию и имеет общую с другими кадрами орга-

низацию.Например, передаваемый по сети кадр Ethernet II (рис. 6.24)

используется для протокола управления передачей межсетевого

227

протокола TCP/IP (Transmission Control Protocol/InternetwoiProtocol). Кадр состоит из полей, которые перечислены ниже.

Поле кадра Назначение

Преамбула ' Отмечает начало кадраМестоназначение и источник •• Указывает адрес источника

и адрес приемникаТип Используется для ;

идентификации протокола iсетевого уровня ,?

Циклический избыточный Поле информациикод (CRC) для проверки ошибокДанные Содержит передаваемую

в кадре информацию

Сети Ethernet используют различные варианты кабелей и топологий. Далее будут представлены варианты, основанные шспецификации IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers'

Ниже рассмотрены четыре топологии Ethernet со скоростькпередачи данных 10 Мбит/с: lOBaseT, 10Base2, lOBaseS, lOBaseFL

lOBaseT. В 1990 г. IEEE опубликовал спецификацию 802.3 длпостроения сети Ethernet на основе витой пары. lOBaseT (10 — скорость передачи, измеряемая мегабитами в секунду, Base — узкополосная, Т — витая пара) — сеть Ethernet, которая для соединеникомпьютеров обычно использует неэкранированную витую пар(UTP). Тем не менее и экранированная витая пара (STP) также може*применяться в топологии lOBaseT без изменения ее параметров

Большинство сетей этого типа строится в виде звезды, но жсистеме передачи сигналов представляют собой шину, как и дру

228

i ие конфигурации Ethernet. Обычно концентратор сети lOBaseTныступает как многопортовый репитер и часто располагается враспределительной стойке здания. Каждый компьютер подклю-чается к другому концу кабеля, соединенного с активным кон-центратором (рис. 6.25), и использует две пары проводов: одну —для приема, другую — для передачи.

Максимальная длина сегмента lOBaseT — 100 м (см. рис. 6.25).Минимальная длина кабеля — 2,5 м. Сеть lOBaseT может обслу-живать до 1024 компьютеров.

На рис. 6.26 показано, как сеть lOBaseT реализует преимуще-ства топологии звезда. Кабель UTP обеспечивает скорость пере-дачи данных 10 Мбит/с. Изменение конфигурации производитсяна коммутационных панелях — простым переключением шнураиз одного гнезда в другое. Эти изменения не затрагивают другиесетевые устройства.

Сеть такого типа ориентирована на тонкий коаксиальный ка-бель, или "тонкий Ethernet", с максимальной длиной сегмента185 м. Минимальная длина кабеля 0,5 м. Кроме того, существуетограничение на максимальное количество компьютеров, котороеможет быть размещено на 185-метровом сегменте кабеля, — 30 шт.

Компоненты кабеля "тонкий Ethernet": баррел-коннекторы,Т-коннекторы и терминаторы.

Сети на тонком Ethernet обычно имеют топологию "шина".Стандарты IEEE для "тонкого Ethernet" не предусматривают ис-пользования кабеля трансивера между Т-коннектором и компь-ютером. Вместо этого Т-коннектор располагают непосредствен-но на плате сетевого адаптера.

Баррел-коннектор, соединяя сегменты кабеля, позволяет уве-личить его общую длину. Например, вам нужен кабель длиной30 м, а у вас есть сегменты тонкого кабеля по 20 и 5 м. Соединитедвумя баррел-коннекторами эти сегменты, чтобы получить ка-бель нужной длины. Однако использование баррел-коннекторонжелательно свести к минимуму, поскольку они ухудшают каче-ство сигнала.

Сеть на "тонком Ethernet" — экономичный способ реализа-ции сетей для небольших отделений и рабочих групп. Использу-емый в такого типа сетях кабель относительно недорогой, npociв установке и легко конфигурируется.

По спецификации IEEE 802.3 сеть на "тонком Ethernet" мо-жет поддерживать до 30 узлов (компьютеров и репитеров) на одинкабельный сегмент. Но при этом необходимо соблюдать правило5—4—3. Поясним его суть. Сеть на "тонком Ethernet" может со-стоять максимум из 5 сегментов кабеля, соединенных 4 репитера-ми, но только к 3 сегментам могут быть подключены рабочиестанции. Таким образом, два сегмента остаются зарезервирован-ными для репитеров, их называют межрепитерными связями.Такая конфигурация известна как правило 5—4—3.

На рис. 6.27 имеется 5 магистральных сегментов и 4 репитера.К магистральным сегментам 1,2, 5 подключены компьютеры. Ма-гистральные сегменты 3 и 4 предназначены только для увеличе-ния общей длины сети.

Поскольку для сетей на "тонком Ethernet" ограничения слиш-ком жесткие, большие предприятия, чтобы соединить сегменты иувеличить общую длину сети до 925 м, используют репитеры.

230

WBase 5. Так называется эта технология в соответствии соспецификацией ШЕЕ. Известно и другое ее название — стан-дартный Ethernet.

Сети на толстом коаксиальном кабеле ("толстый Ethernet")обычно используют топологию шина. "Толстый Ethernet" можетподдерживать до 100 узлов на магистральный сегмент. Магист-раль — главный кабель, к которому присоединяются трансиве-ры с подключенными к ним рабочими станциями и репитерами(рис. 6.28). Сегмент "толстого Ethernet" может иметь длину 500 мпри общей длине сети 2500 м.

Расстояния и допуски для "толстого Ethernet" больше, чемдля "тонкого Ethernet".

Компоненты кабельной системы:• трансиверы. Они обеспечивают связь между компьютером

и главным кабелем ЛВС, совмещены с "зубом вампира", соеди-ненным с кабелем;

• кабели трансиверов (ответвляющиеся кабели). Они соеди-няют трансивер с платой сетевого адаптера;

• DIX-коннектор или AUI-коннектор. Расположен на кабелетрансивера;

• коннекторы N-серии (в том числе баррел-коннекторы) и тер-минаторы N-серии.

Компоненты "толстого Ethernet" работают так же, как ком-поненты "тонкого Ethernet".

Суть правила 5—4—3 для "толстого Ethernet" (рис. 6.29) состо-ит в следующем. Сеть на "толстом Ethernet" может состоять мак-симум из пяти магистральных сегментов, соединенных четырьмярепитерами, но только к трем сегментам могут быть подключеныкомпьютеры. При вычислении общей длины кабеля "толстыйEthernet" длина кабеля трансивера не учитывается, т.е. в расче:принимают только длину сегмента кабеля "толстый Ethernet".

Минимальное расстояние между соседними подключениями2,5 м. В это расстояние не входит длина кабеля трансивера. "Тол-

сгый Ethernet" был разработан для построения ЛВС в рамкахбольшого отдела или всего здания.

Обычно в крупных сетях используют "толстый" и "тонкийHthernet". "Толстый Ethernet" хорошо подходит в качестве ма-i истрали, а для ответвляющихся сегментов применяют "тонкийhthernet". Трансивер соединяется с кабелем "толстый Ethernet",Л UI-коннектор кабеля трансивера включается в репитер. Ответ-вляющиеся сегменты "тонкого Ethernet" соединяются с репите-рбм, а к ним уже подключаются компьютеры.

lOBaseFL. Эта топология представляет собой сеть Ethernet, вкоторой компьютеры и репитеры соединены оптоволоконным ка-йелем.

Основная причина популярности lOBaseFL — возможностьпрокладывать кабель между репитерами на большие расстояния(например, между зданиями). Максимальная длина сегментаlOBaseFL составляет 2 000 м.

Стандарты IEEE на 100 Мбит/с. Новые стандарты Ethernetпозволяют преодолеть скорость передачи в 10 Мбит/с. Эти но-iiue возможности разрабатываются для таких приложений, по-рождающих интенсивный трафик, как: CAD (Computer-AidedI )esign) — системы автоматизированного проектирования, САМ(Computer-Aided Manufacturing) — системы автоматизирован-ного производства, видео-, отображения и хранения документов.

Известны два стандарта Ethernet, которые могут удовлетво-рить возросшие требования:

• lOOBaseVG-AnyLAN Ethernet;• lOOBaseX Ethernet (Fast Ethernet).И Fast Ethernet, и lOOBaseVG-AnyLAN Ethernet работают при-

мерно в 5—10 раз быстрее, чем стандартный Ethernet. Кроме того,они совместимы с существующей кабельной системой lOBaseT.('ледовательно, переход от нее к этим стандартам осуществляет-ся достаточно просто и быстро.

6.8. СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ МОДЕЛИ OSI

Магистральный канал передачи данных состоит из отдельныхпиний связи и узлов коммутации, которые обеспечивают соедине-ние территориально удаленных абонентов между собой. Установ-иение соединения (физического или виртуального) осуществляется

233

с помощью того или иного метода коммутации. В зависимости о iметодов установления соединения и способов передачи данных о i 'одного узла к другому различают сети с коммутацией каналовкоммутацией сообщений и коммутацией пакетов [32], [33].

Коммутация каналов. В сетях с коммутацией каналов междувызывающей и вызываемой оконечными установками в течениевсего времени передачи имеется сквозное соединение (рис. 6.30)

Соединительный тракт состоит из ряда участков, которые ипроцессе установления соединения включаются последовательнодруг за другом. Тракт "прозрачен" в отношении кодов и методомуправления. Время распространения сигнала данных по соедини-тельному тракту постоянно.

В сеансе связи различают три фазы: установление соединения,передачу данных и разъединение соединения (рис. 6.31).

Процессом установления соединения управляет источник, м>торый посылает сигнал вызова, получает ответный сигнал (при

1лашение к набору номера) и вслед за этим передает адреснуюинформацию (знаки набора номера). Коммутационный узел об-рабатывает эту информацию, занимает один из каналов в пучкекабеля, ведущего к следующему коммутационному узлу, и пере-дает последнему знаки набора, необходимые для дальнейшегоусыновления соединения. Таким образом, постепенно, по участ-кам, вплоть до вызываемого абонента образуется соединитель-ный тракт. После завершения этого процесса от сети на вызыва-ющую и вызываемую оконечные установки поступают сигналы,и шещающие о том, что соединение готово к передаче данных.

В течение фазы передачи данных управление осуществляетсяоконечной установкой. В оконечной установке принимается ре-шение о мерах, которые необходимо принять для обнаружения иисправления ошибок передачи.

Разъединение может быть начато любой из двух связанныхмежду собой оконечных установок с помощью сигнала отбоя. По11 ому сигналу все коммутационные узлы, участвующие в образо-м.шии соединительного тракта, отключают соединения. Средиi с I ей передачи данных с коммутацией каналов различают два типа:шнхронные и асинхронные сети.

В синхронной сети с коммутацией каналов ход во время всехпроцессов передачи и коммутации определяется единым такто-пым синхросигналом. Он подводится ко всей аппаратуре и обо-рудованию сети, задает для всей сети жесткий временной растр иобеспечивает синхронизм всех процессов.

В асинхронных,, сетях общая синхронизация по элементам от-i у гствует, и для сети не задаются единые такты. Отдельные аппара-i ура передачи данных и коммутационные устройства имеют само-11 оятельные, независимые друг от друга тактовые генераторы.

Коммутация сообщений. В сети с коммутацией сообщений(рис. 6.32) между оконечными установками, обменивающимисяинформацией, нет сквозного соединения. В коммутационных уз-U.ix сообщения заносятся в память и передаются далее по участ-кам переприема от узла к узлу.

На оконечной установке, от которой необходимо передатьс ообщение, оно снабжается заголовком, содержащим адрес же-ысмого абонента, и по абонентской линии а передается на бли-

жайший коммутационный узел А В нем сообщение запоминает-i я, его заголовок обрабатывается, определяется, в какую из ис-\одящих линий далее его нужно направить, и, наконец, передается

235

на следующий коммутационный узел В. Если линия Ь, по кото-рой нужно передать сообщение далее, занята, то оно остается взапоминающем устройстве (буферном накопителе узла) до тех пор,пока не будут переданы все находящиеся перед ним в очередидругие сообщения. Поскольку на участке в магистральном кана-ле скорость передачи обычно выше, чем в абонентской линии а,длительность передачи по этому участку на временной диаграм-ме (см. рис. 6.32) показана более короткой.

Узел коммутации В, в котором сообщение обрабатывается также, как и в узле А, передает сообщение по линии с на узел С. Oiпоследнего оно передается по абонентской линии d на принимиющий модуль абонента.

Время ожидания, в течение которого сообщение хранится музле коммутации, зависит от длины очередей на линии связи, по-этому общее время прохождения сообщения между двумя око-нечными установками в сети может быть различным. Запись со-общений в память упрощает трансформацию скоростей различ-ного оборудования данных, осуществляемую в коммутационныхузлах. Использование на межузловых участках дуплексных высо-коскоростных линий связи позволяет более эффективно, чем 8сетях с коммутацией каналов, передавать требуемый объем ни- '

236

формации и использовать ресурсы сети. Однако экономию ли-ний связи необходимо сопоставлять с затратами, которых тре-буют запоминание и обработка сообщений в узлах коммутации.

Коммутация пакетов. Коммутация пакетов является разви-1ием метода коммутации сообщений. Она позволяет добитьсядальнейшего увеличения пропускной способности сети, скорос-ти и надежности передачи данных. В сети с коммутацией паке-тов сообщения разделяются на отдельные части — пакеты(рис. 6.33). Каждый пакет имеет, как правило, фиксированнуюдлину и снабжается заголовком, указывающим адрес пункта'^отправления, адрес пункта назначения и номер пакета в сооб-щении. Максимальная длина пакета лежит в пределах от10 до 2 • 10 бит. Разложение сообщения на пакеты и восста-новление его после передачи осуществляются оконечным обору-дованием источника и адресата.

В принимающем коммутационном узле каждый пакет прове-ряется на наличие ошибок. На пакеты, принятые без ошибок, во|вет направляется подтверждение-их приема (положительнаяквитанция ДА). Если же в пакете обнаружены ошибки, то посы-пается запрос на его повторную передачу (отрицательная кви-пшция НЕТ).

Для передачи отдельных пакетов каждого сообщения по сетимогут выбираться различные пути (рис. 6.34), что обеспечиваетГюлее гибкое и оперативное приспособление к состояниям заня-

237

тости тех или иных линий связи и узлов коммутации. При этоммогут возникнуть ситуации, при которых пакеты могут посту-пать в адрес получателя в неверной последовательности.

Известны два способа передачи пакетов в сети передачи данных: виртуальный и датаграммный. При работе в режиме вир-туального канала коммутационный узел пункта назначения сор-тирует поступившие на него пакеты перед их дальнейшей переда-чей на оконечную станцию. В датаграммном режиме передачисортировка возлагается на принимающую оконечную станцию.

Метод коммутации пакетов по сравнению с другими метода-ми обеспечивает наименьшую задержку при передаче данных инаибольшую пропускную способность сети.

На сетевом уровне в отличие от канального, в котором управле-ние идет между двумя точками, должно быть организовано управ-ление потоком по всему виртуальному каналу от источника до по-лучателя. При этом предполагается, что канальный уровень справ-ляется со своими задачами и ошибок в передаче между узлами нет.

Если в сеть поступает большое число пакетов, то заметно ра-стут задержки и производительность, измеряемая числом паке-тов, доставляемых по назначению в единицу времени, начинае!снижаться. Если поступающая нагрузка достаточно высока, мо-жет даже возникнуть тупиковая ситуация, когда все накопителиоказываются переполнены, поступление нагрузки прекращаетсяи производительность падает до нуля.

Для предотвращения возникновения тупиковых ситуаций су-ществуют специальные методы. Наиболее распространенным яв-ляется метод скользящего окна [36].

238

6.9. ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ

6.9.1. ПОЯВЛЕНИЕ И РАЗВИТИЕ СЕТИ

2 января 1969 г. Агентство перспективных исследовательскихпроектов (ARPA — Advanced Research Projects Agency), являю-щееся одним из подразделений Министерства обороны США,начало работу над проектом связи компьютеров оборонных орга-низаций. В результате была создана сеть ARPANET, в основефункционирования которой лежали принципы, использованныепозже при построении Интернета [35]. ARPANET, с одной сто-роны, должна была обеспечить сохранение коммуникаций в слу-чае ядерной атаки противника, с другой стороны, облегчить со-трудничество различных исследовательских учреждений.ARPANET обеспечивала связь между университетами, военны-ми учреждениями и предприятиями оборонной промышленнос-ти. В случае разрушения одной или нескольких линий связи сис-i ема должна была уметь переключаться на другие линии. Спустянекоторое время в систему были встроены программы перемеще-ния файлов и электронная почта.

Следующим этапом в развитии Интернета было создание сетиНационального научного фонда США (NSF — National Sciencel-oundation). Сеть NSFNET объединяла научные центры США.Основой сети стали пять суперкомпьютеров, соединенных междусобой высокоскоростными линиями связи. Все остальные пользо-натели могли подключаться к сети и использовать возможностиних суперкомпьютеров.

В 1987 г. был создан хребет сети NSFNET, состоящий из13 центров, соединенных высокоскоростными линиями связи. Цен-i ры располагались в разных частях США. Сеть NSFNET быстроишяла место ARPANET, и последняя была ликвидирована в1990 г. Таким образом появилась сеть Интернет в США.

Одновременно были созданы национальные сети в другихстранах. Они стали объединяться, и в 1990-х гг. возникла сетьИнтернет в ее нынешнем виде. Сейчас Интернет объединяет ты-сячи разных сетей, расположенных по всему миру, к ним имеютдоступ десятки миллионов пользователей.

В России сеть Интернет появилась недавно (сначала — электрон-ная почта). Бурный рост пользователей в России начался с 1996 г.

239

Интернет скоро станет основным средством связи. Не толькокомпьютеры, но телефоны, телевизоры, видеокамеры и другиеустройства будут подключаться напрямую к сети Интернет. Уме-ние работать в Интернете станет обязательным условием для до-стижения успехов практически в любой области деятельности.

6.9.2. СТРУКТУРА СЕТИ

Отличительной особенностью Интернета является высокаянадежность. При выходе из строя части компьютеров и линиисвязи сеть будет продолжать функционировать. Такая надежностьобеспечивается тем, что в сети Интернет нет единого центра уп-равления. Если выходят из строя некоторые линии связи и ком-пьютеры, то сообщения могут быть переданы по другим линиямсвязи. Как и любая другая компьютерная сеть, Интернет состой iиз множества компьютеров, соединенных между собой линиямисвязи (рис. 6.35), и установленных на этих компьютерах программИнтернет обеспечивает обмен информацией между всеми компь-ютерами, которые входят в сети, подключенные к ней. Тип ком-пьютера и используемая ими операционная система значения неимеют.

Основные ячейки Интернета — локальные вычислительныесети. Если ЛВС подключена к Интернету, то и каждая рабочаястанция этой сети также может подключиться к Интернету. Су-ществуют также компьютеры, самостоятельно подключенные кИнтернету. Это хост-компьютеры (host — хозяин).

"Центральная жила" Интернета — оптоволоконный кабель сочень высокой пропускающей способностью. Информацию мож-но переносить и с помощью спутниковых систем связи. Спутники позволяют передавать информацию между континентами че-рез космическое пространство.

Интернет представляет собой совокупность физически взанмосвязанных хост-компьютеров. Каждый подключенный к сеткомпьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки мира.

Пользователи Интернета подключаются к сети через компь-ютеры специальных организаций, которые называются постамщиками услуг сети Интернет — провайдерами (provider). Провамдеры имеют множество линий для подключений пользователей и

240

высокоскоростные линии связи для подключения к остальнойчасти Интернета. Мелкие поставщики подключены к более круп-ным и т.д. Все организации, соединенные между собой высоко-скоростными линиями связи, используют магистральный канал,или хребет (от англ. — backbon), сети Интернет. Если поставщикподключен непосредственно к хребту, то скорость передачи ин-формации будет максимальной.

Однако и одиночный пользователь, и ЛВС могут подклю-чаться высокоскоростной линией к хребту Интернета и статьпровайдерами.

Компьютеры, подключенные к Интернету, часто называютсясе узлами или сайтами (от англ, site — место). Узлы, установлен-ные у провайдеров, обеспечивают доступ пользователей к Ин-i ернету.

241

Многие фирмы создают в Интернете web-узлы (web — паути-на, сеть, сплетение), с помощью которых они распространяютинформацию о своих товарах и услугах.

Подключение к Интернету через провайдера означает, что выс помощью своего модема устанавливаете соединение с компью-тером поставщика, который связывает вас с Интернетом. В на-стоящее время используются четыре различных варианта подклю-чения к Интернету:

• постоянное подключение (24 часа в сутки). ЛВС подсоеди-няются с помощью выделенной линии связи, которая обеспечи-вает высокую скорость передачи информации. Используется сред-ними и крупными фирмами. Дорогой вариант;

• работа с помощью электронной почты. Дешевый метод;• коммутируемое соединение с помощью эмуляции терминала.

Ваш ПК — удаленный терминал поставщика — использует сис-тему поставщика. Сейчас этот способ используют в основномпрофессионалы, чтобы добиться некоторых нестандартных ре-зультатов, а раньше им пользовались многие;

• коммутируемое IP-соединение. Через обычную телефоннуюлинию ваш модем связывается с модемом провайдера. Это сеан-совое соединение, так как во время сеанса вы полноправныйпользователь Интернета, но по окончании сеанса связь с Интер-нетом разрывается.

6.9.3. ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ В ИНТЕРНЕТЕ

В сети Интернет используются два основных понятия: адреси протокол.

Свой уникальный адрес имеет любой компьютер, подключен-ный к Интернету. Даже при временном соединении по коммути-руемому каналу компьютеру выделяется уникальный адрес. Ад-рес должен иметь формат, позволяющий вести его обработку ав-томатически и несги некоторую информацию о своем владельце.

С этой целью для каждого компьютера устанавливаются дваадреса: цифровой IP-адрес и доменный адрес.

Цифровой адрес удобен для обработки на компьютере, а до-менный адрес — для восприятия пользователем.

242

i Цифровой адрес. Он имеет длину 32 бита, для удобства разде-лен на 4 блока по 8 бит, которые можно записать в десятичномвиде.

Например, адрес сети — 192.45; адрес подсети — 9; адрес ком-пьютера —150.

Полный адрес: 192.45.9.150Доменная адресация. Числовая адресация удобна для машин-

ной обработки таблиц маршрутов, но совершенно неприемлемадля использования ее человеком. Запомнить наборы цифр гораз-до труднее, чем мнемонические осмысленные имена. Для облегче-ния взаимодействия в сети сначала стали использовать таблицысоответствия числовых адресов именам машин. Эти таблицы со-хранились до сих пор и используются многими прикладнымипрограммами. Это файлы с именем hosts. Если речь идет о систе-ме типа Unix, то этот файл расположен в каталоге etc (табл. 6.3).

Последний столбец в этой таблице является необязательным.Пользователь для обращения к машине может использовать какIP-адрес машины, так и ее имя или синоним (alias). Обращения,представленные ниже, приводят к одному и тому же результа-ту — инициированию сеанса telnet с машиной Apollo:

telnet 144.206.160.40или

telnet Apolloили

telnet wwwОднако такой способ присвоения символьных имен был хо-

рош до тех пор, пока число пользователей Интернета было неве-пико. По мере роста сети стало затруднительным держать боль-шие списки имен на каждом компьютере. Для того чтобы решить> гу проблему, была придумана специальная система имен — DNS(Domain Name System).

243

Любая DNS является прикладным процессом, который рабо-тает над стеком TCP/IP. Таким образом, базовым элементом ад-ресации является IP-адрес, а доменная адресация выполняет рольсервиса.

Система доменных адресов строится по иерархическому прин-ципу. Однако иерархия эта нестрогая. Фактически нет единогокорня всех доменов. В 1980-е гг. были определены первые доменыверхнего уровня: gov, mil, edu, com, net. Позднее, когда сеть пе-решагнула национальные границы США, появились нацио-нальные домены типа uk, jp, au, ch и т.п. Для СССР также былвыделен домен (su). После 1991 г., когда республики Союза сталисуверенными, многие из них получили свои собственные домены.Однако домен СССР остался, ибо просто так выбросить домениз сервера имен нельзя, на основе доменных имен строятся адре-са электронной почты и доступ ко многим другим информацион-ным ресурсам Интернета. Поэтому гораздо проще оказалось вве-сти новый домен к существующему, чем заменить его. Таким об-разом, в Москве существуют организации с доменными именами,оканчивающимися на su (например, kiae.su) и на ru (например,mesi.ru).

Вслед за доменами верхнего уровня следуют домены, опреде-ляющие либо регионы, либо организации. Далее идут следующиеуровни иерархии, которые могут быть закреплены либо за не-большими организациями, либо за подразделениями большихорганизаций.

Сетевой протокол. Он предписывает правила работы компь-ютерам, которые подключены к сети. Стандартные протоколызаставляют разные компьютеры "говорить" на одном языке. Та-ким образом осуществляется возможность подключения к Интер-нету разнотипных компьютеров, работающих под управлениемразличных операционных систем.

На нижних (2-м и 3-м) уровнях используются два основныхпротокола: IP-протокол Интернета и TCP-протокол управленияпередачей.

Так как эти два протокола тесно связаны, то часто их объеди-няют и говорят, что в Интернете базовым протоколом являетсяTCP/IP. Все остальные протоколы строятся на их основе.

Конечными пользователями глобальной сети являютсяхост-компьютеры (или устройства), имеющие 32-битный адрес,разбитый на 4 байта и представленный в десятичном формате

244

(256.256.256.256), так как в двоичном виде он плохо воспринима-ется людьми.

Протокол TCP разбивает информацию на порции, нумеруетвсе порции, чтобы при получении можно было правильно со-брать информацию. Каждый пакет получает заголовок TCP, где,кроме адреса получателя, содержится информация об исправле1-нии ошибок и о последовательности передачи пакетов. Затем па-кеты TCP разделяются на еще более мелкие пакеты IP.

Пакеты состоят из трех различных уровней, каждый из которыхсодержит: данные приложения, информацию TCP, информацию IP.

Перед отправкой пакета протокол TCP вычисляет конт-рольную сумму. При поступлении снова рассчитывается конт-рольная сумма, если пакет поврежден, то запрашивается повтор-ная передача. Затем принимающая программа объединяет паке-ты IP в пакеты TCP, из которых реконструируются исходныеданные.

Протоколы TCP/IP обеспечивают передачу информации меж-ду компьютерами. Все остальные протоколы с их помощью реа-лизуют самые разные услуги Интернета.

6.9.4. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАРЕСУРСОВ ИНТЕРНЕТА

Информационные ресурсы Интернета — это вся совокупностьинформационных технологий и баз данных, которые доступныпри помощи этих технологий. К их числу относятся, например:

• электронная почта;• система телеконференций Usenet;• система файловых архивов FTP (File Transfer Protocol);• информационная сеть WWW;• информационная система Gopher;• информационная система WAIS (Wide Area Information

Service);• информационные ресурсы LISTSER V;• справочные книги Х.500;• справочная служба WHOIS;• информационные ресурсы Mailbase и TRICKLE;• удаленный доступ к ресурсам Telnet.

245

Главный режим доступа к информационным ресурсам Интер-нета — on-line. Даже серверы электронной почты обмениваютсяинформацией друг с другом в интерактивном режиме по прото-колу SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

В отечественных условиях, несмотря на бурное развитие те-лекоммуникаций, основным средством доступа к Интернету яв-ляется электронная почта.

Приведем краткую характеристику перечисленных выше ре-сурсов сети.

Электронная почта. Это один из важнейших информацион-ных ресурсов, самое массовое средство электронных коммуника-ций. Любой пользователь Интернета имеет свой почтовый ящикв сети. Если учесть, что через Интернет можно принять или по-слать сообщения еще в два десятка международных компьютер-ных сетей, некоторые из которых не имеют сервиса on-line вовсе,то становится понятным, что почта предоставляет возможностив некотором смысле даже более широкие, чем просто информа-ционный сервис Интернета.

Электронная почта во многом похожа на обычную почтовуюслужбу. Корреспонденция подготавливается пользователем насвоем рабочем месте либо программой подготовки почты, либопросто обычным текстовым редактором. Программа подготов-ки почты вызывает текстовый редактор, который пользовательпредпочитает всем остальным программам этого типа. Затемпользователь должен вызвать программу отправки почты (про-грамма подготовки почты вызывает программу отправки авто-матически). Стандартной программой отправки является sendmail,работающая как почтовый курьер, который доставляет обычнуюпочту в отделение связи для дальнейшей рассылки. В Unix-систе-мах sendmail сама является отделением связи. Она сортирует по-чту и рассылает ее адресатам. От пользователей персональны!компьютеров, имеющих почтовые ящики на своих машинах иработающих с почтовыми серверами через коммутируемые теле-фонные линии, могут потребоваться дополнительные действияТак, например, пользователи почтовой службы Relcom должнызапускать программу UUCP (Unix-to-Unix Copy Protocol), кою-рая осуществляет доставку почты на почтовый сервер.

Для работы электронной почты в Интернете разработан спе-циальный протокол SMTP, который является протоколом при-

246

кладного уровня и использует транспортный протокол TCP. Од-нако совместно с этим протоколом используется и UUCP, кото-рый хорошо подходит для использования телефонных линий связи.Большинство пользователей электронной почты Relcom реальнопользуются для доставки почты на узел именно этим протоко-лом. Разница между SMTP и UUCP заключается в том, что прииспользовании первого протокола sendmail пытается найти ма-шину — получателя почты и установить с ней взаимодействие врежиме on-line для того, чтобы передать почту в ее почтовыйящик. В случае использования UUCP почта достигает почтовогоящика получателя за считанные минуты и время получения сооб-щения зависит только от того, как часто получатель просматри-вает содержимое своего почтового ящика.

Система телеконференций Usenet. Система построена по прин-ципу электронных досок объявлений, когда любой пользовательможет поместить свою информацию в одну из групп новостейI Isenet, и эта информация станет доступной другим пользовате-иям, которые на данную группу новостей подписаны. Именноним способом распространяется большинство сообщений Ин-юрнета, например списки наиболее часто задаваемых вопросовI /\Q (Frequently Asked Questions) или реклама программных про-ектов. По Usenet можно получить и вирус, если заказывать ираспаковывать все подряд, что приходит на ваш почтовый адрес.I Kenet — хорошее место для объявления международных конфе-ренций и семинаров.

Система файловых архивов FTP. Это огромное распределен-ное хранилище всевозможной информации, накопленной за пос-к-дние 10—15 лет в сети. Любой пользователь может воспользо-||,| (ься услугами анонимного доступа к этому хранилищу и ско-пировать интересующие его материалы. Объем программногообеспечения в архивах FTP составляет терабайты информации, ипи один пользователь или администратор сети просто физическине может обозреть эту информацию. Кроме программ в FTP-ap-чивах можно найти стандарты Интернета RFC, пресс-релизы, кни-I I I по различным отраслям знаний, главным образом по компью-(срной проблематике, и многое другое. Практически любой ар-ч и в строится как иерархия каталогов. Многие архивы дублируютинформацию из других архивов (так называемые зеркала —mirrors). Для того чтобы получить нужную информацию, вовсене обязательно ждать, пока информация будет передана из Авст-

247

ралии или Южной Африки, можно поискать "зеркало" где-нибудь ближе, например в Финляндии или Швеции. Для этой цел)существует специальная программа Archive, которая позволяепросканировать FTP-архивы и найти тот, который устраивавпользователя по составу программного обеспечения и коммуникационным условиям.

WWW. Распределенная гипертекстовая информационная система World Wide Web (Всемирная паутина) — это последний хит Иитернета. World Wide Web предоставляет удобный доступ к больщинству информационных архивов Интернета. Особенностью сиетемы является механизм гипертекстовых ссылок, благодаря которомпользователь может просматривать материалы в порядке выборэтих ссылок. Многие интерфейсы данной технологии позволяювыбирать интересующий материал простым нажатием кнопки мыыина нужном слове или поле графической картинки. Система универсальных адресов дает возможность проадресовать практически всинформационные ресурсы Интернет. Многие издательства взял)WWW на вооружение для создания электронных версий своих журналов. В системе WWW существует большое количество различнаго рода каталогов, которые позволяют ориентироваться в сетиКроме того, пользователи могут выполнять даже удаленные программы или смотреть фильмы по сети. Такой сервис не обеспечив;)ется другими информационными системами Интернет.

Gopher. Это еще одна распределенная информационная систсма Интернета. В основу ее интерфейсов положена идея иерархических каталогов. Внешне Gopher выглядит как огромная файл овая система, которая расположена на машинах сети. Первоначально Gopher задумывался как информационная системуниверситета с информационными ресурсами факультетов, кафедр, общежитий и т.п. До сих пор основные информационныресурсы системы сосредоточены в университетах. Gopher считается простой системой, легкой в установке и администрировании, достаточно надежной и защищенной. Количество сервере:Gopher на 1994 г. превышало число серверов WWW в 1,5 раза, 1до 1995 г. темпы роста установок серверов Gopher опережали воостальные ресурсы сети. В России Gopher-серверы не так распространены, как во всем мире; профессионалам больше нравится World Wide Web.

WAIS. Это распределенная информационно-поисковая система Интернета. WAIS разработана четырьмя ведущими американ

248

скими компаниями, и первое времляаа бьбыла коммерческимпродуктом, пока не появилась свобода распрпространяемая вер-сия — free WAIS. В основу системьы шожежен принцип поискаинформации с использованием логичаеях запрпросов, основанныхна применении, ключевых слов. Клиеш обшадаривает" все серве-ры WAIS на предмет наличия на них . доументнтов, удовлетворяю-щих запросу. Система широко примемся какак поисковая маши-на в других информационных сервиасшИнтерернета, например вWWW и Gopher. Наиболее известньымроектктом, где была при-менена WAIS, является электронная ] веря эн энциклопедии "Бри-ганика".

LISTSER V. Это, строго говоря, i неервис ис Интернета, а сис-гема почтовых списков BITNET. Одьна» это оэ очень популярныйресурс в глобальных компьютерных i «их, и и в Интернете суще-с гвуют шлюзы для доступа к нему. L JSISER "V. V специально ори-ентирован на применение в качестве ттрспортрта электронной по-Ч 1 ы . Доступ к нему в интерактивном^ ршме :е затруднен. В миренасчитывается много сотен списков ]LIFSER;R V, которые орга-низованы по группам интересов, напприер су существуют группыразработчиков программ ядерно-физиичких ра расчетов EGS-4 илиi руппы любителей научной фантастиип LISTSTSER V во многомпересекается с Usenet, однако это не i мает су существованию какодной, так и другой системы.

Х.500. Это европейский стандарт ддлпомпьпьютерных справоч-ных служб. Базы данных Х.500 содер»>минфо|)ормацию о пользо-вателях сети, их электронные и обычнии адресреса, идентификато-ры и реальные имена, должности и ммеи слулужбы. Кроме того,хранится информация не только о ффическиких лицах, но и оборганизациях. В последнем случае дааш кратэаткое описание ос-новных направлений их деятельности и.

WHOIS. Это служба, аналогичнааяю назазначению системеХ.500, но являющаяся детищем Интеергга. Р, Работа с системойWHOIS несколько отличается от рабоошс Х.5С.500 в силу ее орга-низации. WHOIS — распределенная i «тема, а, поэтому запросыотравляются по всему множеству серрв(рв WWHOIS в Интернет,если только не указан адрес конкретнаоясервевера.

Mailbase. Это система, во многом^ юторяряющая описанныйиыше ресурс LISTSER V.

TRICKLE. Это доступ по почте к арряам R1RTF, который орга-низован через специальный шлюз. Этоотшюз го имеет иавигацион-

249

ные средствга для поиска нужной информации в сети, пользователь может шести с ним своеобразный диалог по почте, выбира:нужную инфюрмацию путем ввода специальных команд TRICKLE

Существуют и другие ресурсы, к которым можно получит!доступ по шочте.

Telnet — одна из самых старых информационных технологи!Интернета. Юна входит в число стандартов, которых насчитывается три десятка на полторы тысячи рекомендуемых официальных материаалов сети, называемых RFC (Request For Comments)

Под teliuet понимают триаду, состоящую из telnet-интерфейс;пользователш, telnet-процесса и telnet-протокола. Эта триада обеспечивает опшсание и реализацию сетевого терминала для доступ.к ресурсам удаленного компьютера.

В настодацее время существует достаточно большое количе-ство програшм — от Kermit до различного рода BBS (Bullet иBoard Systerm), которые позволяют работать в режиме удаленного терминалта, но ни одна из них не может сравниться с telnet п<степени проработанности деталей и концепции реализации.

Telnet каш протокол описан в стандарте RFC-854 (май, 1983 i )Его авторы , Дж. Постел (J.Postel) и Дж. Рейнолдс (J. Reynolds) и<введении к документу определили назначение telnet так: "Назплчение telnet-протокола дать общее описание, насколько это топко возможшо, двунаправленного, восьмибитового взаимодспствия, главшой целью которого является обеспечение стандартного метода взаимодействия терминального устройств;! итерминал-ориентированного процесса. При этом протокол м < »жет быть исспользован и для организации взаимодействия " к |"минал-термшнал" (связь) и "процесс-процесс" (распределенные ж.пчисления)".

Telnet стгроится как протокол приложения над транспорт! i ммпротоколом^ TCP. В основу telnet положены три фундамента и >ные идеи:

• концетция сетевого виртуального терминала NVT (Netwoi i|Virtual Terrminal);

• принщип договорных опций (согласование параметров и иимодействшя);

• симметгрия связи "терминал-процесс".При устгановке telnet-соединения программа, работающая

реальным тсерминальным устройством, и процесс обслуживай*

250

этой программы используют для обмена информацией специфи-кацию представления правил функционирования террминальногоустройства NVT. Спецификация NVT — это стандарртное описа-ние наиболее широко используемых возможностеей реальныхфизических терминальных устройств, позволяющее преобра-ювать в стандартную форму способы отображенния и вводаинформации.

6.9.5. КОММЕРЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕРНЕТА

До недавнего времени сеть Интернет (далее — ССеть) исполь-ювалась исключительно как глобальное средство облмена инфор-мацией. Однако в последнее время возможности Сетии, связанныепрежде всего с появлением сервиса WWW, создали (благоприят-ную почву для ведения бизнеса в Сети. Реальность такова, чтолюбые компании или бизнесмен могут рассматривать Сеть в ка-честве средства для реализации коммерческих целей}. Организа-ция виртуального (электронного) магазина для проведения ком-мерции через Сеть становится все более насущной потребностьюцля большинства фирм.

Сеть открывает доселе никому не ведомые возможкности веде-ния бизнеса. Любой деловой человек должен понять,, что толькоЦП, кто может наиболее полно и качественно использовать по-1епциал Интернета, имеет шанс значительно улуччшить своиконкурентные позиции.

Уже сейчас Сеть активно используется многими ккомпаниямикак оперативное средство связи. Причем речь идет и [ о коммута-ц и и внутри одной корпорации (допустим, между развными служ-им ми или отделами), и об обмене информацией межоду разнымифирмами, связанными партнерскими отношениями, кшторые вы-i |упают в роли заказчика и поставщика. Подобное i применениеt 'с i и (чаще всего в этом случае имеют в виду использоэвание элек-i ронной почты) позволяет оптимизировать информащионные по-тки и непосредственно ускорить и сделать более качественнымпроцесс ведения самого бизнеса. Другая активно пррименяемаямодель бизнеса в Сети связана с ее использование^ средствамассовой информации для распространения сведещий о самой|шрме и о ее продукции и услугах, или, проще говоряд, для рекла-

251

мы, а также в качестве инструмента маркетингового исследо-вания.

Число хост-компьютеров в Сети составляет сейчас более пятимиллионов и растет во всех регионах (Северная Америка, Евро-па, Азия и др.) с приблизительно одинаковой скоростью — 90—130% в год. В 1998 г. в Сети действовало около 400 тыс. активныхсайтов, в 1999 г. их было уже 850 тыс., а в 2002 г. — более 2 млнактивных сайтов.

Общий оборот индустрии Интернета в 2004 г., по оценкам,должен составить более 7 трлн долл. К тому времени в Сети бу-дет функционировать окол,о 10000 крупных коммерческих проек-тов, включая биржи, работающие в режиме on-line, а также зна-чительное число фирм, специализирующихся на обслуживании итехнической поддержке порталов.

В разных странах Интернет развивается неравномерно, по-этому количественные показатели часто несравнимы. В качествепримера возьмем показатели США как страны с наиболее разви-той Интернет-индустрией.

Количество рабочих мест в США, непосредственно связан-ных с организацией и поддержкой Интернет-сайтов, в течение1999 г. увеличилось на 36% и достигает в настоящее время 2,5 млн.Особенно быстро появляются новые рабочие места в инфраструк-туре Сети, где их рост составил 48%. За тот же период общиедоходы рынка Интернета в США во'зросли на 62%, достигну к524 млрд долл. в год. Доходы от Интернета продолжают расти ив 2000 г. составили 850 млрд долл. В 2003 г. интрасети, созданныена основе интернет-технологий, будут использоваться в 80% аме-риканских предприятий. В частном секторе около 37% абонен-тов будут подключаться к Сети, пользуясь новыми скоростнымитехнологиями, такими, как кабельные модемы (14%), линии XDSI.и IDSL (20%) и гибридные спутниковые каналы (3%).

Количество пользователей Интернета. В мире насчитывав ген250—300 млн пользователей Сети. По прогнозам аналитиков, м2003 г. их будет порядка 500—600 млн, а в 2005 г. — 6omv800 млн человек.

Уровень развития Сети в каждой стране тесно связан с ее ' > • •щим уровнем инфраструктуры телекоммуникаций и компыс>;>ризации. Неудивительно поэтому, что наиболее развитой c i p iной в этом смысле является в настоящее время США. Более 6.*>'американцев старше 12 лет имеют доступ к Интернету, а полони

252

на из них каждый день выходит в Сеть и проводит в ней не менеечаса.

Количество европейских пользователей Сети пока меньше, нобыстро растет. Доступ в Интернет сейчас имеют около 34% насе-ления Европы, а к 2004 г. эта цифра составит уже 79%. Здесь почислу пользователей лидирует Англия, имеющая 6,4 млн семей,подключенных к Интернету, что составляет около 27% населениястраны. На втором месте находится Германия с 7,1 млн семей(20,7% населения), а на третьем — Франция, где подключено около3 млн семей (12,1% населения). За один только 1999 г. количествопользователей во Франции, подключенных к Всемирной паути-не, выросло на 47%, в Германии — на 22% и в Англии — на 33%.Всего в этих странах подключилось около 9 млн человек.

Активно развивается также азиатский рынок Интернета. Вчастности, в Японии насчитывается более 27 млн пользователей.По мнению аналитиков, в 2005 г. их количество достигнет 76 млнчеловек. К Сети подключено около 78% японских предприятий.Широкое распространение получили интернет-технологии в Гон-конге, здесь подключено к Сети более 1,8 млн человек, что со-ставляет 37% населения в возрасте от 12 до 60 лет. За последнийгод число пользователей здесь возросло на 39%. Около 6—10 млнпользователей Сети живут в Китае, к 2003 г. их будет уже около21 млн человек. К 2003 г. существенно увеличится и армия индий-ских пользователей, достигнув численности в 9 млн человек. Го-довые темпы прироста количества пользователей в Китае и Ин-дии превышают 100%.

Продажи через Интернет. Если на начальном этапе своегоразвития Интернет служил лишь для общения и распростране-ния некоммерческой информации, сегодня уже очевидно, чтосетевые технологии могут успешно использоваться и в коммер-ческих целях.

Первыми в Сети несколько лет назад появились розничные•щектронные магазины типа В2С (business-to-customers), нацелен-ные на конечного потребителя. Затем быстро стали развиватьсясайты В2В (business-to-business), предназначенные для корпора-тивных покупателей. В настоящее время объемы заказов на по-купку через Интернет уже значительны и растут стремительнымиюмпами.

К настоящему моменту около 40% всех Интернет-пользова-юлей (более 100 млн человек) совершили хотя бы одну покупку в

253

магазинах, работающих в режиме on-line. Объем розничных про-даж в Сети составил около 40—50 млрд долл.

В 2000 г. клиентами электронных магазинов стали около 75%всех постоянных пользователей. Покупки в Сети делают около28,4 млн семей, из них 11 млн — впервые. Общие доходы элект-ронной коммерции с учетом корпоративных продаж достигают130 млрд долл., что составляет около 0,4% всех мировых продаж(31 трлн долл.). Данному росту, помимо увеличения числа пользо-вателей Сети, будет способствовать и появление большого коли-чества новых Интернет-магазинов.

В 2002 г. в журнале "Fortune" был опубликован список, из ко-торого следовало, что 70% компаний используют Интернет в сво-ем бизнесе. Объем электронных сделок при этом составлял 300—500 млрд долл., а доля корпоративного сектора выросла до 80%.

Прогнозы различных компаний на 2004—2005 гг., несмотряна значительные расхождения, свидетельствуют о мощных тем-пах роста электронной коммерции (от 60 до 150% в год). Годо-вой объем продаж в Сети к тому времени обещает достигнуть1,5—7 трлн долл. Таким образом, доля электронного сектора вэкономике может составить 5—10%. Вероятно, около половиныэтого объема сделок будет заключаться в США, а вторым новеличине станет азиатский рынок. С небольшим отрывом заним будет следовать европейская электронная коммерция, глав-ным образом Германия, Англия и Франция. На порядок мень-шим останется пока объем южноамериканского, африканскогои ближневосточного рынков. Особенно быстрые темпы разви-тия прогнозируются в корпоративном секторе. Объем продажпотребительских товаров в Сети через 5 лет может достигнуть800 млрд долл.

Факторы развития. Несмотря на высокий темп роста дохо-дов, рынок электронной коммерции нельзя назвать устойчивым.В то время как одни фирмы получают здесь гигантские прибыли,другие вынуждены пересматривать свои бизнес-планы для под-держания хотя бы минимальной прибыльности. Для создания иввода в действие электронного магазина требуется всего нескольконедель, поэтому соблазн выхода в этот сектор торговли крайневелик. Тем не менее для успеха на новом рынке необходимо пра-вильное построение стратегии бизнеса в каждом конкретном посегменте.

254

Одним из относительно надежных путей выхода на электрон-ный рынок является развитие нового направления бизнеса в ужесуществующей, хорошо зарекомендовавшей себя компании. Потакому пути успешно продвигаются, например, такие гиганты,как Dell, Deutsche Bank, Sony, Wal-Mart и Barnes&Noble. Стиму-нирующими факторами для таких компаний являются расшире-ние рынка за счет удаленных пользователей, а также снижениеi складных расходов на прием и обработку заказа за счет полнойавтоматизации данных процессов в электронных магазинах.В частности, среднюю стоимость обработки одной банков-ской трансакции удается снизить с 1 долл. до 1 цента, т.е. в100 раз.

Считается, что, используя Интернет-технологии, традицион-ные компании могут сократить издержки на 5—10%, что означа-ет увеличение прибыли на 50—100%. Поэтому компании и заин-i ересованы в организации электронных продаж и привлечении кним пользователей. Например, одна из последних моделей авто-мобиля "Форд" продается только по Сети в целях повышенияпопулярности именно электронного способа покупки и привле-чения к нему клиентов.

Однако возможна и принципиально другая схема построенияГшзнеса. Аналитики отмечают, что появление интернет-техноло-i ий маркетинга товаров и услуг, выполняемых в режиме on-line,может постепенно привести к разделению функций производстваи продажи между различными компаниями. Уже сейчас многиепроизводители заключают контракты на поставку своих това-ров с компаниями, применяющими новые технологии продвиже-н и я и продажи товаров, в том числе с помощью интернет-мага-I I I H O B .

Вместе с тем на электронном рынке набирает силу тенденцияк объединению компаний и их поглощению друг другом, подоб-но тому, как это происходило недавно в компьютерной и авто-мобильной промышленности. Любой рынок на начальном этапесвоего развития представляет собой множество мелких компа-ний. Более удачливые постепенно поглощают конкурентов и зах-n;i i ывают новые высоть!. К таким фирмам можно отнести Yahoo,Microsoft, Gateway, Amazon и т.д. Ресурсы поглощенных фирмпри этом не исчезают, а преображаются и интегрируются в болееуспешную модель.

255

Типы покупок. Ниже приведено процентное соотношение ин-тернет-покупателей по различным товарам и услугам.

Товар, услуга Доля, %

Книги 37—42Музыкальные компакт-диски 20—38Чаты 37Программное обеспечение 29Туристические услуги 28

Одежда 17—27Подарки 24Банковские операции 20Компьютерные компоненты 17Хозяйственные товары 16Операции с ценными бумагами 8

Исследования показывают, чтго интерес к различным интер-нет-проектам имеет региональную специфику. Так, в Европе,Южной Африке и Бразилии процветают онлайн-банки, а жителиЛатинской Америки чаще других "ищут" в Сети музыку. Самы-ми доходными категориями товаров пока являются аппаратноеи программное обеспечение, путешествия и финансовые услут и,обеспечивающие около 70% приблыли.

Кроме того, различаются покупки, сделанные мужчинами и жен-щинами: женщины интересуются в, Сети в основном информациейо косметике и медицинских средствах и гораздо меньше — о книгах,автомобилях, путешествиях, программном обеспечении и музыке.

На отдельные категории товафов в Сети спрос резко повы-шается. В частности, онлайновые продажи автомобилей в СШАи Канаде выросли за последние г<оды в 24 раза, косметических пгигиенических средств — в 8 раз, игрушек — в 5 раз. Аналитикиполагают, что крайне перспективной является также онлайнов.н!торговля книгами, музыкальными! и видеодисками. Темпы ее pa iвития вскоре могут поставить по,!д угрозу существование траднционных магазинов, способных тотерять рынки сбыта. В час!ности, доход от продажи музыкальных компакт-дисков в сети и1999 г. составил 170 млн долл. и мюжет достигнуть 5 млрд долл. и2005 г. Уже к концу 2000 г. болеге 10% продажи компьютером,книг и компакт-дисков в Севершой Америке осуществлялись мрежиме on-line.

Ниже приводятся данные о неккоторых активно развивают;^ся в этом направлении категория^ товаров и услуг.

256

Рынок автомобилей. Маркетинговые исследования показыва-ют, что 40—55% покупателей новых автомобилей используют впроцессе покупки информацию из Интернета. Их число вырослок 2003 г. до 80%. В частности, сайт, на котором можно получитьинформацию об автомобилях фирмы General Motors Corp., по-сещают 650 тыс. человек в месяц. Ожидается, что поток посетите-лей увеличится в 10—15 раз. Для развития электронного направ-ления своего бизнеса General Motors Corp. вступила недавно вальянс с компанией America Online. Аналогичное сотрудничествоосуществляют концерн Ford и электронная компания Yahoo.

Пока нельзя сказать, что рынок автомобилей в Интернетеразвит или стабилен. Когда речь идет о таких дорогостоящихпокупках, пользователи уделяют больше внимания вопросам га-рантии и безопасности. Так, только 4% из получивших информа-цию об автомобиле в Сети совершают покупку именно электрон-ным путем.

Тем не менее электронный вариант бизнеса развивается край-не активно и, по прогнозам некоторых экспертов, к 2005 г. мо-жет захватить до 50% всего автомобильного рынка.

Книги. Торговля книгами в Сети уже занимает существеннуючасть книжного рынка. И хотя 95% книг все еще покупаются тра-диционным способом, аналитики считают, что этот процент бу-дет быстро сокращаться с ростом числа пользователей Сети.

Кроме возможности заказать книгу, не выходя из дома, элек-фонные магазины предоставляют совершенно новые услуги.В частности, уже не редкость магазин, где любую книгу можнопросмотреть в Интернете и даже скопировать страницы в графи-ческом формате. "Электронная" книга может быть заказана и до-ставлена в течение нескольких минут. В связи с этим продажа врежиме on-line составляет очень серьезную конкуренцию тради-ционным книготорговцам и в первую очередь мелким магазинам.I) частности, в США за последнее время закрылось около 45%мелких книжных магазинов.

Рынок программного обеспечения для электронной коммерции.Развитие электронной коммерции привело к появлению совер-шенно нового вида программных продуктов — программногообеспечения для электронного бизнеса, позволяющего организо-иать в Сети сайт со всеми функциями электронного магазина иего взаимодействие с платежными системами. Объем рынка та-ких приложений в 2003 г. достигнет 15 млрд долл., что составит

257

около 1% всех затрат компаний на программное обеспечение. Есликрупные компании будут заказывать разработку специализиро-ванных продуктов для своих нужд, то мелкие фирмы смогут вос-пользоваться услугами провайдеров программных решений(Application Service Providers) для организации бизнеса.

Билеты. Продажа билетов — услуга, требующая быстрого оп-роса нескольких баз данных, вычислений стоимости билета и ски-док, формирования заказа и извещения о нем авиа- и железнодо-рожных компаний и других участников. Электронные системы ужедавно используются в этом бизнесе как совершенно необходимоесредство, и Интернет служит для пользователя недостающим зве-ном, позволяющим максимально удобно приобретать билеты. Ком-пании крайне заинтересованы во внедрении методов заказа биле-тов в режиме on-line, так как это позволяет сократить издержки наобработку заказов. Качество сайтов и удобство заказа могут craibздесь решающим фактором. Например, компания United Airlines вы-яснила, что многие посетители сайта делали мало заказов из-за не-достаточной информации об условиях заказа и слишком трудно! опроцесса оформления. В связи с этим компания организовала спе-циальное подразделение для оказания этих услуг.

В 1999 г. объем интернет-продажи билетов в США сосгавилоколо 6,5 млрд долл., а к 2005 г. достигнет 28 млрд долл. Крометого, в ближайшем будущем появятся дополнительные услуги дляпутешественников, связанные с использованием мобильных yci-ройств. Клиенты смогут быстро перепланировать свою поездку(в частности, переносить вылет) или, находясь в пути, заказы-вать номер в гостинице.

Интернет-рынок недвижимости. Удобства Интернета очевид-ны также для получения информации о недвижимости и ее по-купке: 90% покупателей недвижимости интересуются в Сети толь-ко списками продающихся домов, 30% — нуждаются в более под-робной информации. Популярны у покупателей виртуальныеэкскурсии по домам, выставленным на продажу, позволяющиетщательно осмотреть объект возможной покупки.

Акции. Благодаря удаленному доступу к биржевым системамабоненты могут торговать акциями по Сети. Например, в Европе в 2000 г. таких абонентов было около 4,5 млн, а в ближайшбудущее ожидается около 17 млн человек.

258

Всего в мире по Интернету управлялось около 7 млн инвести-ционных счетов.

Ожидается, что наибольшее развитие европейская электрон-ная торговля акциями получит в Германии, на втором месте ока-жется Швеция, на третьем — Великобритания.

Набор персонала. Кроме продажи товаров и услуг многие ком-пании используют Интернет для собственных нужд, в частностидля набора персонала. Новый способ подбора персонала в раз-ных странах и отраслях развивается неравномерно: в США импользуются в настоящее время 92% компаний, в Европе — 73%, вАзии — 68%. В отрасли высоких технологий подобным спосо-бом решают кадровые вопросы все компании, в торговле — 89%,» секторе финансовых услуг — 73%.

Мобильная коммерция. Электронная коммерция позволилапроизводителям и продавцам прийти непосредственно в дома иофисы своих клиентов. Следующий шаг — вынести свои услуги ипа мобильные терминалы пользователей, в частности на сотовые[елефоны. Технологическая основа для подобного продвиженияуже существует — это протоколы WAP и GPRS, позволяющие намини-дисплее мобильного телефона просматривать некоторыеweb-страницы и работать в Интернете. Новое направление по-иучило название "мобильная коммерция" (m-commerce), и ее ус-луги уже действуют в некоторых странах. Например, в Финлян-дии можно совершить покупку в уличном автомате, набрав оп-ределенный номер на сотовом телефоне.

Мобильный сектор развивается крайне быстрыми темпами.Если сейчас в США пользуются сотовыми телефонами 35% насе-ления, из которых только каждый десятый (3% населения) осуще-ствляет мобильный выход в Сеть, то уже через год их доля возра-стет до 80%). Практически все абоненты планируют пользоватьсямобильной электронной почтой.

В скором времени по мобильному телефону можно будет1акже делать различные покупки. По прогнозам экспертов, в2004 г. 60—90% всех мобильных телефонов будут совместимы спротоколом WAP, а объем мобильного сектора в электроннойкоммерции может достигнуть 5—10%. В 2005 г. ожидается, чток мире будет эксплуатироваться 600—700 млн мобильных теле-фонов (из них 240 млн — в Европе), а около 500 млн потенци-альных пользователей услуг m-commerce сформируют рынокобъемом до 200 млрд долл.

259

В России сейчас более 3 млн пользователей сотовых телефо-нов. Растет число мобильных пользователей Сети, планируетсяслияние платежных систем операторов мобильной связи и про-вайдеров Интернета.

Намечается дальнейшее совершенствование мобильной ком-мерции. Например, будет возможно определение местоположе-ния абонента для предложения ему подходящих услуг. Кроме того,ведется работа по созданию мобильных устройств для выполне-ния специальных задач, которые могут быть встроены в раз-личные приборы. В частности, с помощью сотового телефонаможно будет дистанционно отключить зажигание в угнанноймашине.

Разрабатываются также специальные средства доступа в Ин-тернет с более широкими возможностями. В частности, компа-ния Intel создала устройство, позволяющее делать телефонныезвонки, просматривать интернет-страницы и работать с элект-ронной почтой.

Объемы и перспективы сетевой рекламы. Для тех, кто привыкпользоваться Интернетом, поиск в Сети является наиболее быст-рым и простым способом получения нужной информации. Какбыло отмечено выше, информацию о товарах в Интернете полу-чает большая часть потенциальных покупателей; их доля посто-янно увеличивается. На рекламу в Сети всегда возлагались боль-шие надежды, поскольку основная масса ее посетителей — отно-сительно молодые люди с доходами выше средних, т.е. крайнепривлекательная для продавцов категория клиентов. Некоторыефирмы даже предлагали клиентам бесплатный компьютер с вы-ходом в Интернет при условии, что по краям экрана мониторавсегда будет присутствовать несколько рекламных полос, обнов-ляемых по Сети.

Нельзя сказать, что надежды, возлагаемые на сетевую рекла-му, не оправдались. В 1990 г. расходы на традиционную рекламувыросли на 7,6%, достигнув 464,4 млрд долл. Объемы сетевойрекламы растут заметно быстрее: в 1999 г. они составляли 3—4,5млрд долл., в 2000 г. — 6—7 млрд долл. В 2005 г. планируютсярасходы в 28—40 млрд долл., что составит более 6% расходоввсего рекламного рынка. Этот рост будет стимулироваться в ос-новном увеличением числа новых пользователей Сети. Сейчас Се-верная Америка несет 75% всех расходов на интернет-рекламу вмире, Европа — около 12% и Азия — 7%. Некоторые исследова-

260

юли полагают, что в 2005 г. объем Интернет-рекламы в СШАможет составить более 22 млрд долл. и превысить объемы теле-1ШЗИОННОЙ рекламы.

Тем не менее эффективность воздействия рекламы на каждогопользователя постепенно падает. Аналитики склонны объяснять>го исчезновением эффекта новизны. Сейчас уже ставится подсомнение рекламное воздействие обычных прямоугольных бан-псров (banner — знамя, флаг, заголовок крупными буквами). Еслиполгода назад около 1% потребителей, видевших баннер, инте-ресовались его содержанием, то теперь эта цифра сократилась до0,5%. Рекламодатели стали более избирательно относятся к мес-i у размещения своей рекламы. В отличие от телевидения, радио идругих традиционных средств массовой информации (СМИ) рек-намные площади в Сети потенциально не ограничены, и увеличе-ние количества рекламы далеко не всегда ведет к росту объемовпродажи. С увеличением числа сайтов падает спрос на рекламныеплощади каждого из них, а следовательно, сокращаются и дохо-ды сайтов. Например, доля рекламы, приходящаяся на универ-сальные порталы, упала в 1999 г. с 60 до 40% и снизилась к 2002 г.до 30%. Это связано с тем, что пользователи уходят на специали-шрованные ресурсы, полнее отвечающие их интересам. Чтобыисправить положение, многие сайты используют свои площадидля рекламы собственных проектов или спонсоров. При этом онистараются поддерживать иллюзию дефицита рекламного места исоответственно цены на него. Тем не менее, по некоторым про-i нозам, к 2005 г. в Сети будет продаваться только 20% возмож-ных рекламных площадей. Уже сейчас собственные объявлениясайтов составляют 20—30% всей рекламы в Интернете.

Кроме того, рекламодатели озабочены отсутствием объектив-ных критериев определения стоимости рекламы в Сети. Для ра-дио и телевидения подобным критерием являются методики ус-тановления цен, основанные на независимых исследованиях ауди-тории и рейтинга программ.

Интернет в России. Хотя развитие Интернета в России от-стает от США, Европы и Азии, темпы его роста по многим пока-штелям не уступают и даже превышают зарубежные. По итогам1999 г. Россия вошла в список 15 стран, в которых доля пользо-вателей Интернета в общем населении страны наиболее значи-1ельна. По некоторым оценкам, российская аудитория Интерне-i а составляет 5—6 млн человек (5—6% взрослого населения стра-

261

ны), из них 1,5—2 млн пользуются доступом в Сеть регулярно (ниреже одного раза в месяц). В 2002 г. число постоянных пользовате-1лей увеличилось до 5,2 млн человек, причем в значительной мере этсгпроизошло за счет регионов. По некоторым прогнозам, в 2003 iдоступ к Сети в России будут иметь около 20 млн человек.

Одна из причин сравнительно медленного развития частногосектора в российской Сети состоит в относительно низком уров-не телефонизации. Если в США на 100 жителей приходится око-ло 64 телефонов, то в России — всего 19.

В домене .ru в настоящее время числится около 50 тыс. серве-ров. Почти 2 млн россиян старше 18 лет проводят в Сети не мена1 часа в неделю, из них около 500 тыс. — москвичи. Среди посто-янных пользователей Интернета: 70% — моложе 34 лет, 80%мужчины, 20% — женщины. Исследователи российского рынкиИнтернета выяснили также, что основную массу российской ауди-тории (83%) составляют люди умственного труда, в том числе17% — руководители, 43% — служащие и 23% — учащиеся. Приэтом в состав первых двух групп в основном входят люди с дохо-дами выше средних.

Объемы электронных продаж в России. Объемы электронныхпродаж в России, конечно, несравнимы с американскими или емропейскими. Это вызвано не только более низким зуровнем жични, но и меньшей степенью развития единой банковской сиси-мы, механизмов оплаты по банковским чекам и кредитным картам. Тем не менее все эти инструменты активно {развиваютсяподдерживая высокие темпы роста электронной коммерции.

Считается, что коммерческие интернет-услуги в России облидают большим потенциалом, хотя скачок в этой области произойдет не ранее 2004—2005 гг. Российские курьерские фирмыожидают, что к 2005 г. около 20% всех заказов по экспресс-дос-тавке будет производиться через Интернет. Кроме того, соглас-но исследованиям только в Москве более 300 тыс. человек явля-ются потенциальными клиентами электронных банковских yciiyiв то время как сейчас ими пользуются не более 4000) человек.

Сетевая реклама в России. В 2001 г. произошел рэезкий скачоккапиталовложений (до 30 млн долл.), затем темп роста долженстабилизироваться на уровне 110—130% в год. В 20С02 г. отчие нения на рекламу составили 70 млн долл., а в 2003 г. ожидаем ч150 млн долл.

262

До сих пор основную массу рекламодателей в российской ча-сти Интернета составляли компьютерные гиганты Intel, Microsoft,Hewlett Packard, Compaq, IBS и другие IT-компании, дающиеболее 65% всей рекламы. Ниже приведены данные, характеризу-ющие состав рынка рекламы, выполняемой в режиме on-line, поофаслям.

Отрасль Доля,%

Intel, Microsoft, Compaq, Hewlett Packard 45Остальные IT-компании 20

Финансовые услуги и связь 10

Реклама потребительских услуг 10

Остальные v 15

Платежные средства в Сети. Постоянно растущая армияпользователей Интернета проводит много времени в Сети, ска-нируя, "киберпространство" в поисках информации, нужной имдня работы или учебы, либо просто развлекаясь. Соответствен-но маркетинговый потенциал Сети растет с увеличением количе-г i ва пользователей Сети, с одной стороны, и организаций, заин-юресованных в размещении коммерческой рекламы в Интерне-i с, — с другой.

Начиная со второй половины 1994 г., коммерческая рекламааала составлять значительную долю гипертекстовой информа-ции, доступной в Сети. Однако возможности делового использо-иания глобальных цифровых коммуникаций не ограничиваютсяразмещением рекламы, какие бы изощренные ее формы ни при-менялись. Товар или услуга должны быть представлены потенци-альному покупателю, но у него также должна быть возможностьих приобретения "не отходя от витрины" (в данном случае —ннртуальной). С того же года возможность расчетов и платежейс использованием компьютерных сетей публичного доступа пе-решла из разряда теоретических проблем в разряд практическихin дач.

В основе всех предлагаемых сегодня систем расчетов и плате-жей с использованием Сети лежат самые продвинутые крипто-i рафические технологии обеспечения конфиденциальности инфор-мации и аутенгичности коммуникантов.

263

Средства электронных расчетов в Интернете. Предложенныена сегодня системы (их чуть больше десятка) можно разбить натри категории. Это суррогатные расчетные средства, расшире-ния существующих несетевых расчетных систем, таких, как чекии пластиковые карточки, а также сетевые электронные наличные

Суррогатные расчетные средства. Цифровые купоны и жето-ны — суррогатные средства расчетов в Сети — предлагаются инастоящее время несколькими компаниями, из которых наиболееизвестны First Virtual Holdings и Software Agents (знакомая бо-лее по торговой марке NetBaiik). Клиент за наличный или безна-личный расчет приобретает у "банка" на некоторую сумму пос-ледовательности символов (для них "банк" гарантирует нетри-виальность алгоритма генерации и уникальность каждоюэкземпляра), которыми расплачивается с торговцем. Торговец во i-вращает их в "банк" в обмен на ту же сумму за вычетом комисси-онных. При этом на "банке" лежит обязанность контролирован,валидность поступающих жетонов (проверяя их наличие в регис-тре исходящих) и их единичность (проверяя отсутствие в регис iре входящих). Стороны могут использовать криптографическиесредства защиты информации с открытыми ключами, чтобы и tбежать перехвата жетонов.

Такая схема проста в реализации и эксплуатации. Однако правовой статус сделок с использованием подобных суррогатов ос-тается расплывчатым, равно как и фискальные обязанности кли-ентов, приобретающих товары и услуги у торговцев, находящихсяпод другой юрисдикцией.

Расширения несетевых расчетных систем. По другому пу i ипошла компания CyberCash, первой предложившая технологию,позволяющую использовать пластиковые карточки для расчетомв Сети. Предлагаемое этой компанией программное обеспечениеиспользует криптографические средства защиты информации •открытым ключом для конфиденциальной передачи данных о н истиковой карточке от покупателя к торговцу.

Сетевые электронные наличные. Д. Чом (David Chaum), и imстный ученый-криптолог и бизнесмен, а также ряд его колш iвыдвинули идею электронной (или цифровой) наличности — i m . iтежного средства, которое объединит удобство электронных p. uчетов с конфиденциальностью наличных денег. В Интернете представлены две технологии, реализующие эту идею. КомпанииMondex, возглавляемая Т. Джонсом (Timothy Jones), предогалаа

264

сетевую версию электронного кошелька, реализованную в видеаппаратно-программного комплекса. Компания DigiCash под ру-ководством Д. Чома представила технологию сетевых "электрон-ных" денег (e-cash — электронный кошелек) в чисто програм-мном варианте. Рассмотрим это решение.

В ядре технологии лежит все тот же прием криптозащиты с0 [крытыми ключами. Эмитент электронной наличности (банк)имеет, кроме пары обычных ключей, аутентифицирующей его,еще и последовательность пар ключей, в соответствие которымаавятся номиналы "цифровых монет".

Снятие наличных со счета производится следующим образом.3 ходе сеанса связи клиент и банк (точнее, их программы-предста-мтели) проверяют аутентичность друг друга. Затем клиент генери-)ует уникальную последовательность символов, преобразует ее пу-№м "умножения" на случайный множитель (blin-ding factor), "зак-ивает" результат открытым ключом банка и отправляет "монету"1 банк. Банк "раскрывает монету", используя свой секретный ключ,'заверяет" ее электронной подписью, соответствующей номиналу'монеты", "закрывает" ее открытым ключом клиента и возвращает« клиенту, одновременно списывая соответствующую сумму с его

^чета. Клиент, получив "монету", "открывает" ее с помощью своегосекретного ключа, затем "делит" ее символьное представление на|. темненный случайный множитель и сохраняет результат в "ко-шельке". Трансакция завершена. Теперь банк готов принять этумонету, от кого бы она ни поступила (разумеется, лишь один раз).

Использование множителя blin-ding factor и составляет сутьприема "слепой подписи", предложенного Чомом в дополнение кобычному методу криптозащиты с открытыми ключами. Благо-пря использованию "слепой подписи" банк не в состоянии на-

к.шливать информацию о плательщиках и в то же время сохранятьтмможность следить за однократным использованием каждой"монеты" данным клиентом и идентифицировать получателя каж-l o i o платежа. Чом называет такую логику взаимодействия сто-

рон "односторонней безусловной непрослеживаемостью" плате-i ей. Покупатель не может быть идентифицирован даже при сго-норе продавца с банком. В то же время покупатель при желанииможет идентифицировать себя сам и доказать факт осуществле-н и я сделки, апеллируя к банку. Такая логика призвана воспре-пятствовать криминальному использованию "электронной" на-инчности.

265

Для вложения наличности клиент просто связывается с бан-ком и отправляет ему полученную "монету", закрыв ее откры-тым ключом банка. Банк проверяет, не была ли она уже исполь-зована, заносит номер в регистр входящих и зачисляет соответ-ствующую сумму на счет клиента.

Сделка между двумя клиентами предполагает лишь передачу"монеты" от покупателя к продавцу, который может либо сразупопытаться внести ее в банк, либо принять ее на свой страх ириск без проверки. Вместе с "монетой" передается некоторая до-полнительная информация, которая сама по себе не может по-мочь идентификации плательщика, но в случае попытки дваждыиспользовать одну и ту же "монету" позволяет раскрыть его лич-ность.

Надо отметить, что при несомненной оригинальности зало-женных в платежной системе идей, защищенных рядом патентов,неуклюжая маркетинговая стратегия компании DigiCash, заклю-чающаяся в политике уполномоченных банков: "одна страна -один электронный банк", сузила привлекательность платежнойсистемы и в конце концов привела компанию к банкротствуИ это несмотря на то, что электронная платежная система в Ин-тернете была в опытной эксплуатации в ряде крупных банков,среди которых в первую очередь можно назвать Deutsche Bank.

Система PayCash. В этой системе невозможен случайный илипредумышленный обман любого участника платежной системыбанком или другим участником. С точки зрения пользователя,покупателя или продавца денежные средства могут находитьсяна счете в банке системы PayCash и/или непосредственно в ком-пьютере пользователя в специализированном программном обес-печении — "кошельке". Счет системы PayCash может управлять-ся только через Интернет при помощи того же "кошелька", ко-торым он был открыт.

На владельца "кошелька" налагается полная ответственностьза сохранность '"кошелька" как средства управления счетом исовершения сделок при помощи электронных денег. На денеж-ные средства, находящиеся на счете, могут начисляться банков-ские проценты, как на депозитные или вкладные счета. Но не-посредственно электронные деныи появляются в момент пере-вода денег со счета системы PayCash на платежную книжку в"кошельке" пользователя. Применение так называемой проце-дуры слепой подписи дает возможность пользователям плагеж-

266

мой системы получать электронные денежные обязательства, ко-юрые не могут быть не признаны банком. Если пользоватьсяаналогиями привычного мира, то технология слепой подписианалогична процедуре передачи пин-кода держателю банковс-кой карты. После генерации пин-кода он распечатывается наматричном принтере без печатающей ленты на бланке, поме-щенном в запечатанный конверт вместе с копировальной бума-i ой. Принтер формирует оттиск пин-кода непосредственно ввпечатанном конверте; это позволяет считать, что данный кодне известен никому, даже служащему банка, выдающему карты.Технология слепой подписи по сути предоставляет возможностьклиенту PayCash выпустить специальный электронный бланк,или, если употребить термин системы PayCash, — платежнуюкнижку, на которую банк может поместить определенную сум-му денег. Подобно этому клиент, запечатав бланк и копиро-нальную бумагу в конверт и отослав конверт в банк, можетполучить на бланке денежные обязательства банка, напечатан-ные на бланке, не вскрывая конверта. Уничтожив конверт,пользователь может пользоваться этими банковскими обязатель-авами. Но благодаря тому, что бланк или платежная книжкасделаны пользователем и он имеет в "кошельке" банковскиеквитанции о проведенных операциях, о величине денежныхобязательств банка, пользователь всегда может доказать, чтоплатежная книжка принадлежит ему.

Специальная процедура, применяемая в системе PayCash, по-шоляет принимать эти денежные обязательства частями по меренеобходимости. Клиент может неоднократно пополнять платеж-ную книжку в банке и использовать ее для платежей на любуюсумму в пределах находящихся на его платежной книжке средств,не задумываясь о необходимости их размена. Любые изменениясостояния платежной книжки делаются только по инициативе вла-дельца "кошелька" и обязательно подтверждаются банком. Неподтвержденные банком изменения через определенное время илино инициативе пользователя отменяются, и на платежной книж-ке восстанавливается прежняя сумма.

Любая операция в системе PayCash обязательно подтвержда-емся электронными цифровыми подписями ее участников. Кроменепосредственно электронных денег "кошелек" передает инфор-мацию, на основе которой проводится та или иная операция. Рас-смотрим более подробно цепочку информационных сообщений,путешествующих в системе PayCash.

267

Договор — "кошелек" продавца отсылает "кошельку" покупателя требование заплатить, содержащее подписанный электрон-ной цифровой подписью текст договора.

Платежные данные — "кошелек" покупателя предъявляет вла-дельцу текст договора. Если покупатель соглашается платить (придостаточном количестве денег у покупателя), то "кошелек" поку-пателя отправляет "кошельку" продавца электронные деньги иподписанный электронной цифровой подписью покупателя до-говор. "Кошелек" принимает платежи только на основании до-говоров, переданных потенциальным покупателям. Для "кошель-ка" можно определить период, в течение которого он будет при-нимать платежи по отосланным договорам. Таким образоммагазин может удалять из своей базы данных устаревшие нео-плаченные заказы. После проверки этих условий он отсылает элек-тронные деньги в банк для авторизации.

Платежные данные — банк, получив электронные деньги отпродавца, проводит их авторизацию и в случае успеха зачисляетсоответствующую сумму денег на счет продавца в системе PayCashСообщение об этом передается "кошельку" продавца вместе сэлектронной квитанцией для покупателя.

Квитанция — получив ответ из банка, "кошелек" передаетмагазину данные авторизации и сообщение об успешном зачис-лении денег на счет продавца. Электронная квитанция из банкапересылается "кошельку" покупателя.

При совершении операции покупки при помощи системыPayCash вместе с электронными деньгами передается и договоркупли-продажи между участниками сделки. В процессе платежаэтот договор оказывается автоматически подписанным электрон-ными цифровыми подписями владельцев "кошельков", принима-ющих и передающих деньги согласно этому договору. Таким об-разом, у покупателя в "кошельке" остается экземпляр электрон-ного документа, подтверждающего товарные обязательств;!продавца с его электронной цифровой подписью.

Система PayCash предполагает возможность участия в немнеограниченного числа банков, каждый из которых может выпу-стить собственные электронные деньги, которые могут находить-ся в одном "кошельке", но на разных книжках, и управление счстами в разных банках будет осуществляться при помощи одно! си того же программного обеспечения. В следующей версииPayCash будет реализован вариант, при котором банки, кроме

268

локальной платежной системы, могут организовать глобальнуюплатежную систему, в которой несколько банков оперируют содними и теми же электронными денежными единицами.

На систему PayCash в России получены приоритеты по двумпатентам: защищающим платежную систему в целом и на методполучения слепой цифровой подписи. Аналогичное патентова-ние ведется в странах, вступивших в договор о патентной коопе-рации PCX (Patent Cooperation Treaty).

В настоящее время в рамках системы PayCash в России рабо-тают два банка. Первый из них — Демобанк создан с тестовымицелями и оперирует с "игрушечными" деньгами, которые можнозаказать и получить на сайте совершенно бесплатно. В демонст-рационных магазинах системы PayCash можно приобрести де-монстрационные версии электронной словарной оболочки и не-сколько прикладных словарей, прогноз погоды, оплатить пуб-ликацию объявления и некоторые другие товары. Второй —Пилот-банк оперирует реальными денежными единицами —ЭРТами (Электронные Расчетные Телекоммуникационные едини-цы), приравненными к российскому рублю. Уже сейчас в торго-вом ряду системы выставлены на продажу весь спектр антиви-русных программных продуктов, разработанных И. Даниловым(лаборатория САЛД) и В. Лозинским (Диалог-Наука), услуги до-ступа к интернет-телефонии санкт-петербургских провайдеров.

Практика показала неспособность продавцов корректно ра-ботать с электронными деньгами из-за невозможности правиль-но учитывать отгрузку товаров и приход денежных средств черезплатежную систему. Учитывая многочисленные обращения тор-гующих организаций, в рамках системы PayCash организованЦентр приема платежей, обеспечивающий прием платежей в счетсторонних интернет-магазинов с последующим банковским пе-реводом денег владельцу товара. Подобная схема предназначенадля магазинов, опасающихся по каким-либо причинам устанав-ливать "кошелек" системы PayCash у себя на сайте. Работа с Цен-тром приема платежей не требует от владельцев интернет-мага-зинов существенной программной доработки и сводится к уста-новке на сайте формы, осуществляющей связь с Центром приемаплатежей.

После поступления оплаты на счет стороннего магазина Центрприема платежей уведомляет по электронной почте владельца Ин-тернет-магазина о приходе платежа за товар, выставленный на

269

сайте. Одновременно с посылкой этого сообщения на сервереЦентра приема платежей формируется закрытая страница, накоторой владелец интернет-магазина может посмотреть динами-ку своих операций через систему PayCash. Сообщения подписы-ваются электронной цифровой подписью Центра приема плате-жей и служат основанием для удовлетворения финансовыхобязательств Центра перед интернет-магазином. На основе при-шедшего сообщения интернет-магазин может осуществлять дос-тавку товара покупателю, а все финансовые обязательства запокупателя несет Центр приема платежей системы PayCash.

Известная британская консультационная фирма Ovum, зани-мающаяся изучением рынка, провела исследование на тему "Элек-тронные деньги: перспективы для банков и поставщиков инфор-мационных технологий". В результате анализа полученных дан-ных были сделаны следующие выводы о перспективах развитияэлектронных платежных систем.

Залогом начала широкого внедрения электронных денег явля-ется операционная совместимость конкурирующих схем. В на-стоящее время в большинстве систем эмитируются квазиэлект-ронные деньги (по которым предусмотрен клиринг трансакций),но в долгосрочной перспективе победа может остаться за ано-нимными электронными деньгами.

Контроль трансакций с электронными деньгами осуществимлишь при условии, что обмен электронными деньгами между фи-зическими лицами запрещен (или исключен из области контро-ля). Поставщики, которые запрещают обмен электронными день-гами между физическими лицами, делают это на свози страх и риск,поскольку на такие обмены приходится до 50% общего оборотналичности. Признание клиентами электронных денег будет оп-ределяться тем, насколько приблизятся они к реагоьным деньгамв эквивалентных трансакциях.

Электронные деньги открывают новые возможшости предпри'имчивым небанковским компаниям, прогрессивно) и дальновид-но мыслящим, для получения прибыли и все больше разрушаю!барьеры, мешающие этим компаниям войти IB банковскийбизнес.

Сеть банкоматов может стать пассивом для башков, которыепродолжают инвестировать в нее средства. Если кшиенты усвоя Iпрактику получения электронных денег по телефЬону или черечИнтернет, банкоматы сохранятся только в учебнииках истории.

270

К 2006 г. общая масса обращающихся электронных денег до-стигнет 8,63 млрд долл.

Возможность доступа к фондам и депозитам в реальном вре-мени приведет к буму продаж персонального программного обес-печения для управления финансами. По оценкам компании Ovum,к 2006 г. число инсталлированных программных пакетов превы-сит 42 млн экземпляров.

Вопросы для самопроверки

1. В каких вычислительных системах процесс обмена данными про-

является наиболее ярко?2. Какова классификация вычислительных сетей?

3. В чем состоит отличие локадьных и глобальных вычислительных1 сетей?4. Перечислите и поясните базовые топологии вычислительных

сетей.

5. Расскажите о маркерных и тактированных кольцевых сетях.6. Нарисуйте схемы комбинированных топологий компьютерных

сетей.

7. Поясните суть однородных сетей и сетей, созданных на основе

сервера.X. Нарисуйте и поясните типовую топологию глобальной вычисли-

тельной сети.'). Расскажите о методах коммутации в компьютерных сетях, дайте

их сравнительную оценку.К). В чем заключается суть базовой эталонной модели открытых сис-

тем и функций каждого из семи уровней?I I . На каких уровнях эталонной модели расположена транспортная

и абонентская службы?I 2. Что такое протокол обмена данными в компьютерной сети? Ка-

кова иерархия протоколов эталонной модели открытых систем?

I '. Какие функции выполняет процедура передачи данных? На ка-ком уровне эталонной модели она реализуется?

14. В чем состоит преимущество фазовой модуляции перед другими

видами модуляции?I *i. Расскажите об устро йстве, назначении модемов, дайте их харак-

теристику.

271

16. Для чего выполняется операция кодирования сообщений при пе-

редаче? Объясните принципы кодирования.

17. Что такое емкость канала связи? Каким фактором она опреде-

ляется?

18. Что такое уплотнение канала связи? Какие существуют виды

уплотнения?

19. Какие приняты стандарты скорости передачи данных по каналам

связи?

20. Перечислите, объясните и дайте сравнительную оценку протоко-

лов канального уровня.

21. Какова схема организации фаз коммуникаций?

22. Сделайте сравнительный количественный анализ производитель-

ности протоколов с остановками и ожиданием и с N-возвращени-

ями (с непрерывной передачей).

23. Определите скорость передачи полезной информации и оптималь-

ной длины кадра.

24. Какие методы случайного доступа к сети Вы знаете? Дайте их

сравнительную оценку.

25. В чем особенность манчестерского кода?

26. Перечислите спецификации Ethernet.27. Объясните правило 5—4—3 в Ethernet.28. Что такое Интернет?29. Нарисуйте схему сети Интернет.30. Какова система адресации в Интернете?31. Какие сетевые протоколы применяются в Интернете?32. Расскажите об услугах Интернета.33. Каково количество пользователей Интернета?34. Что такое электронный рынок? Продажи каких товаров пронзи'

дятся через Интернет?35. Каковы объемы и перспективы интернет-рекламы?36. Как используется Интернет в России?37. Как производятся в Сети финансовые расчеты?

272

Глава

7 ИНФОРМАЦИОННЫЙПРОЦЕСС

ПРЕДСТАВЛЕНИЯЗНАНИЙ

Определяющим фактором, влияющим на снижение эффектив-ности существующих ЭИС, является применение жестких (фор-мализованных) моделей, не адекватных реальным объектам и про-цессам. Строгий математический аппарат, применяемый для син-юза формализованных моделей, не позволяет учесть всемногообразие факторов, влияющих на состояние и поведениеобъекта управления. Поэтому на практике большинство лиц,принимающих решения, как правило, дополнительно использу-ю г собственные эвристические, интуитивные модели и алгорит-мы решения прикладных задач. Решения, получаемые при этом,не оптимальны в математическом смысле, тем не менее они учи-'I ывают сложную природу взаимосвязи реальных объектов, про-цессов и их элементов между собой и с внешней средой. В резуль-тате синтез моделей объектов или процессов, которые учитыва-ют еще и профессиональные знания (опыт, интуицию) ЛПР,позволяет повысить обоснованность принимаемых решений идобиться нового качества управления сложными организацион-ными системами.

Одним из основных путей повышения качества управлениясложными организационными системами является создание ин-теллектуальных информационных технологий (ИИТ).

Создание ИИТ связано с решением комплекса проблем син-теза базы знаний (БЗ) в экспертных системах (ЭС) [23], [25], [34].Синтез БЗ является не только сложной научной проблемой, но идлительным, трудоемким и слабоструктурированным процессом.До 90 % времени при создании систем с базой знаний расходует-ся на процесс приобретения и формализации знаний. Эффектив-

273

ность экспертных систем в значительной степени определяетсязнаниями, введенными в БЗ. Экспертная система — это средствоинформационной технологии, автоматизирующее процесс пред-ставления знаний и его процедур — получения и генерации (вы-вода) знаний.

Создание и модификация базы знаний осуществляются совме-стными усилиями эксперта и инженера по знаниям. Для этой целисоздается интеллектуальный редактор БЗ, представляющий собойпрограмму диалогового взаимодействия, облегчающую работу сбазой знаний. Решатель (блок логического вывода) производи'!вывод (генерацию) нового знания, т. е. решает поставленную за-дачу на основе имеющихся в базе знаний. При желании пользо-ватель ЭС может получить объяснение того, как была решешзадача. Для этого в ЭС включают блок объяснений. Взаимодей-ствие с экспертной системой пользователя происходит при по-мощи интерфейса пользователя. Центральным блоком эксперт-ной системы является база знаний.

7.1. СВОЙСТВА И ТИПЫ ЗНАНИЙ

Обязательным элементом, определяющим эффективность фун-кционирования любой системы искусственного интеллект;!(СИИ), являются знания. В таких системах, в частности в облас-ти интеллектуальных автоматизированных информационных тех-нологий, нет общепризнанного формального определения поня-тия "знания". Наиболее близко к рассматриваемой проблеме при-обретения и представления знаний находится следующееопределение: знания — это специальная форма представленияинформации, позволяющая человеческому мозгу хранить, воспро-изводить и понимать ее.

Однако далеко не вся информация выступает в виде знания,которое рассматривается как ее высшая и притом совершенноособая форма. Знания — это информация, зафиксированная ивыраженная в языке. Поэтому основные типы отношений, онределяющие связь знаний с внеязыковым миром, друг с другоми системой человеческих действий, должны подчиняться особымзакономерностям (правилам) семантики, синтаксиса и прагматики.

274

Таким образом, знания — это не только особая форма ин-формации, но и особая система отношений.

В качестве рабочего можно принять следующее определение:чтния — это особая форма информации, представляющая собойсовокупность структурированных теоретических и эмпирическихположений предметной области, которые представлены в различ-ной форме, обладают определенными свойствами, связаны син-таксическими, семантическими и прагматическими отношениямиц позволяют решать прикладные задачи.

Грань, отделяющая информацию от знаний, условна. Обще-Признано, что знания имеют пять важных свойств, позволяющихСчитать их таковыми: внутреннюю интерпретируемость, рекур-сивную структурируемость, взаимосвязь единиц, наличие семан-шческого пространства с метрикой и активность.

Сущность этих свойств знаний заключается в следующем.Внутренняя интерпретируемость. Вместе с информационной

гчиницей, представляющей собственно элемент данных, в памяти)НМ стало возможным хранить систему имен, связанную с та-

кой информационной единицей. Наличие системы имен позволя-1 - 1 системе "знать", что хранится в ее памяти, и, следовательно,\ меть отвечать на запросы о содержании памяти, которые могутпорождаться в процессе выполнения программ в самой системеп н и поступать извне от пользователей либо других систем.

Рекурсивная структурируемость. Информационные единицымогут при необходимости расчленяться на более мелкие и объе-диняться в более крупные по принципу матрешки. Для этих опе-раций могут использоваться родовидовые отношения и принад-пежность элементов к классу. В действительности число структу-рообразующих отношений насчитывает более 200.

Взаимосвязь единиц. Между единицами возможно установле-ние самых разнообразных отношений, отражающих семантику ипрагматику связей явлений и фактов. Когда между информаци-онными единицами в памяти системы возникает система отноше-ний, фрагментами этой структуры начинают определяться новыеинформационные единицы.

Наличие семантического пространства с метрикой. Оно ха-рактеризует близость-удаленность информационных единиц.Специалисты в области когнитивной психологии (психологиипочнания) считают, что знания не могут быть бессистемным "сбо-рищем" отдельных информационных единиц, а должны быть вза-

275

имосвязанными и взаимозависимыми в некотором общем для нп\когнитивном семантическом пространстве.

Активность. В программировании процедурам всегда отводилась роль активизирующего начала. Они отражали спосоьрешения задачи, активизировали необходимые данные, пассиино лежащие в памяти системы. Эта "безгласность" данных иЭВМ не находит аналогов у человека. Для когнитивных структур в нашей памяти характерна внутренняя активность: мы используем те или иные процедуры при возникновении опредсленной ситуации. То или иное соотношение между информационными единицами побуждает нас к тем или иным действиямдля реализации которых должны быть выполнены определен

процедуры. Активность базы знаний позволяет СИИ формировать мотивы, ставить цели и строить процедуры для н\выполнения.

В настоящее время не создано баз знаний СИИ, в которых мполной мере были бы реализованы все свойства знаний. Осноиными причинами этого являются: ограниченные возможное inиспользуемых моделей представления знаний, неполнота знаниипредметных областей, несовершенство методов приобретет! >знаний и несоответствие типов-используемых знаний и мод ел ших представления. Справедливость этого вывода подтверждасн iпрактикой создания СИИ, в частности экспертных систем.

Знания существуют в различных формах: в памяти человек,!(эксперта); материализованные (канонизированные) знания (ученники, монографии и т.п.); полуформализованная структурированная модель (поле) знаний; формализованное знание на некотором языке представления; в базе знаний. Знания в СИИ прелставлены на внешнем, логическом и физическом уровнях.

Существуют различные подходы к классификации знати!Предлагаемые классификации носят открытый характер. Таивыделяют декларативные и процедурные знания, глубинные, новерхностные и мягкие знания. Рассматривают теоретические иэмпирические знания в зависимости от уровня их осмысленийСодержание знаний служит основой для выбора структуры и>представления.

. В практике разработки СИИ обозначилась тенденция персхода от использования поверхностных знаний к глубинным имягким. Глубинные знания образуются как результат обобщении

276

первичных понятий в некоторые абстрактные структуры, кото-рые могут и не иметь вербального описания. Мягкие знания до-пускают множественные, расплывчатые решения и приводят кразличным вариантам рекомендаций.

Использование глубинных и мягких знаний позволяет создать1)3 большой мощности. Глубинные знания обладают такими важ-ными особенностями, как гибкость и аддитивность (лат. additio —прибавление; получаемый путем сложения).

Поверхностные знания представляют собой совокупность эм-пирических ассоциаций и отношений между понятиями предмет-ной области для стандартных рассуждений и ситуаций.

Наибольший интерес для построения баз знаний СИИ пред-с i авляют концептуальные и экспертные знания. Концептуальныетания выражают свойства объектов, процессов и ситуаций че-рез понятия (базовые элементы) соответствующей области. Опи-сание понятий включает описание его компонентов, указания вза-имосвязи с другими понятиями, а также операциональную часть,содержащую зависимости между компонентами понятий. Кон-цептуальные знания — более глубинные и жесткие. Применятьих целесообразнее при решении задач анализа.

Экспертные знания — это знания специалистов предметной об-ласти. Они аккумулируют накопленный практический опыт, навы-ки и приемы в соответствующей области. Этот тип знаний играетнаиболее важную роль в слабоструктурированных предметных об-ластях, в которых отсутствуют формальные модели. Их роль такженелика в тех областях, где применимы формальные методы, но при) i ом необходимо принимать решения и делать выбор в первую оче-редь на основе опыта. Экспертные знания более мягкие и поверхно-С1ные. Совместное использование концептуальных и экспертныхшаний является крайне важным и перспективным, ибо они вместепокрывают значительную часть плоскости знаний СИИ и позволя-ют сочетать ассоциативные и логические рассуждения для решенияi.iдач при низких вычислительных затратах.

Синтаксические знания характеризуют синтаксическую струк-i уру описываемого объекта или процесса, которая не зависит отi мысла и содержания используемых при этом понятий. Семанти-ческие знания содержат информацию, непосредственно связаннуюi-o знанием и смыслом описываемых объектов и процессов. Праг-матические тания описывают объекты и процессы относитель-но целей решаемой задачи.

277

К понятию знание близко примыкает понятие предметнойобласти. В научной литературе сформировалось обобщенноеопределение предметной области (ПрО) как совокупности эле-ментов, объектов, явлений, процессов, их количественных и ка-чественных характеристик, а также связей между ними, объеди-ненных общей идеей, определенным смыслом или понятием бо-лее высокого уровня. Эта область может быть описана в виденекоторой совокупности сведений о ее структуре, основных ха-рактеристиках, процессах, протекающих в ней, а также в видеспособов решения задач. Значительную роль играют отношения.Именно они определяют смысловую сторону, окончательно фор-мируют конкретную ПрО, выделяя ее из других областей или слу-чайного скопления фактов. Упорядоченная и систематизирован-ная совокупность знаний образует модель знаний ПрО.

7.2. МОДЕЛИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЗНАНИЙ

Представление знаний в СИИ — это не только фундаменталь-ное понятие, но и решающий аспект их разработки. Выбор моде-ли представления знаний (МПЗ) очень сложен ввиду их многооб-разия и размытости критериев выбора и важен, ибо он оказыва-ет огромное влияние на любую часть СИИ и предопределяет ихвозможности (свойства и характеристики). Последствия неудач-ного решения проблемы представления знаний могут быть ката-строфическими. Кроме того, используемый в СИИ формализмпредставления знаний определяет характер их получения и на-копления, в результате которого создается БЗ, ориентированнаяна определенную структуру представления, а не на сущность са-мих знаний. Выбор модели, не адекватной типам знаний, приво-дит к потере многих существенных деталей прикладной задачи ипорождает тривиальный интеллект.

Проблемы представления знаний в компьютерных системахрешаются на трех уровнях:

• техническом — реализация сложных представлений знаний,требующая электронной вычислительной техники с чрезвычайносложной функциональной архитектурой, обеспечивающей парал-лельные вычисления и гарантирующей протекание процесса пред-

278

ставления знаний в режиме реального времени, а также мощны-ми запоминающими устройствами;

• программном (логическом) •— создание программ, которыеобеспечивают выполнение всех алгоритмов, необходимых дляпредставления знаний;

• концептуальном — выработка концепций, моделей, образу-ющих методологию искусственного интеллекта.

Под представлением знаний подразумевают соглашение о том,как описывать реальную ПрО (понятия и отношения). Иногда1акое соглашение называют нотацией. Каждая модель знанийопределяет форму представления знаний и является формализ-мом, призванным отобразить объекты, связи между ними и от-ношения, иерархию понятий ПрО и изменение отношений междуобъектами.

Для решения проблемы представления знаний разработаныразнообразные модели представления знаний (МПЗ). В систе-мах искусственного интеллекта используются в основном четыреinna МПЗ: логические, продукционные, семантические сети ифреймы.

Логические модели представляют знания в виде фюрмул, кото-рые состоят из констант, переменных, функций, предикатов, ло-гических связок и кванторов. Каждая логическая формула даетчастичное описание состояния предметной области..

В основе всех логических моделей представления знаний ле-жит понятие формальной системы М, задаваемой четверкой:

M = <T,P,A,F>,

i дс Т — множество базовых элементов (алфавит формальной системы);Р — множество синтаксических правил, позволяющих строить син-

таксически правильные выражения А из Т;А — множество априорно истинных аксиом (любое мшожество син-

таксически правильных выражений);F — правила вывода, позволяющие расширять множество аксиом.

Среди реализаций логических моделей представления знаний раз-ипчают системы дедуктивного типа (имеют фиксиров-анную систе-му правил вывода) и индуктивного типа (правила вывода порожда-нмся системой на основе конечного числа обучающих примеров).

В логических моделях синтаксис задается набором правил по-I11 роения правильных синтаксических выражений, а семантика —

279

набором правил преобразования выражений и разрешающейпроцедурой, позволяющей однозначным образом и за конечноечисло шагов определить, является ли данное выражение семанти-чески правильным. П р е и м у щ е с т в а м и логических схем пред-ставления знаний являются: высокий уровень модульности зна-ний, лаконичность представления, наличие тела анализа и опре-деление понятия логического вывода, позволяющее получитьформальным путем новые знания.

Однако им свойственны и н е д о с т а т к и : чрезмерный уро-вень формализации знаний; слабая наглядность, трудность про-чтения логических формул и сложность их понимания; низкаяпроизводительность СИИ при обработке знаний и большая тре1

буемая память; отсутствие выразительных средств для отраже-ния особенностей ПрО и структурирования знаний; громоздкое 11 ,при описании больших объемов знаний.

Логические модели в силу присущих им недостатков самое i < >ятельно применяются в СИИ крайне редко. Обычно они испош,зуются в сочетании с другими МПЗ.

Продукционные модели. Продукционные правила (продукции:задаются в виде выражений:

ЕСЛИ условие ТО действие;ЕСЛИ причина ТО следствие;ЕСЛИ ситуации ТО решение.

Суть этих выражений заключается в том, что если выполняемся условие, то нужно произвести некоторое действие. Продукционные модели могут быть реализованы как процедурно, так идекларативно. В процедурных системах присутствуют три компонента: база данных, некоторое число продукционных праниисостоящих из условий и действий, а также интерпретатор, коюрый последовательно определяет, какие продукции могут 6i.niактивированы в зависимости от содержащихся в них услониИВ базе данных хранятся известные факты выбранной ПрО.

Продукционные правила (продукции) содержат специфич.,кие знания предметной области о том, какие еще дополни пиные факты могут быть учтены, есть ли специфические дани i .ибазе данных. В системах искусственного интеллекта, построен!ина использовании продукционных МПЗ, база данных преде i м>ляет собой переменную часть, а правила и интерпретатор IK п

280

меняются. Благодаря свойству модульности, присущему продук-ционным МПЗ, можно добавлять и изменять знания (правила,факты). Поэтому продукционные МПЗ применяются в ПрО, гдеист четкой логики и задачи решаются на основе независимыхправил (эвристик).

Правила продукции несут информацию о последовательнос-ти целенаправленных действий.

Продукционные модели благодаря причинно-следственномуХарактеру правил (продукций) хорошо отражают прагматичес-кую составляющую знаний.

СИИ продукционного типа проявляют свои сильные сторо-Ны, если решается небольшая задача. При увеличении объема зна-Ний эффективность СИИ падает.

Следующим шагом на пути выявления структуры, присущей зна-I |иям, являются модели, в которых в явной форме выделяются всеI ггнощения, образующие эту структуру, с описанием их семантики.

Семантические сети основываются на результатах изученияч анизации долговременной памяти человека. Характерной осо-

'ц i шестью для семантических сетей является то, что они для об-i' i ювания своей структуры используют два компонента — поня-1 1 1 я и отношения. Вершинам сети соответствуют понятия (объек-' 11 события, процессы, явления), а дугам, их соединяющим, —чппошения между понятиями.

В зависимости от структуры узлов и характера отношенийч г жду ними различают следующие сети: простые, иерархические,"и юродные и неоднородные. Последние делятся на функциональ-и i . i с сети, сценарии и семантические сети.

В семантических сетях знания представлены в терминах есте-i пенного языка и отношений между ними (элемент — класс;

Класс — подкласс; функциональные дуги).Основные характеристики семантических сетей:• объекты описываются на естественном языке;• все знания накапливаются в относительно однородной

Структуре памяти;• на сетях определяются унифицированные отношения меж-

.fly объектами, которым соответствуют унифицированные мето-•ш вывода;

• методы вывода в соответствии с запросами определяют уча-гткп семантического знания, имеющего отношение к поставлен-• 11 *адаче, формулируя акт понимания запроса и некоторую цепь1 1 подов, соответствующих решению задачи.

281

Семантические сети обладают следующими д о с т о и н с т в ами: повышенной гибкостью за счет наличия свойств ассоциатииности и иерархичности; гармоничным и естественным сочетанпем декларативного и процедурного, синтаксического и семантического знания; наглядностью отображения объектов, связейотношений в силу присущей им возможности .графической нотации; легкой читаемостью и понимаемостыо знаний; высокой ст спенью структуризации знаний.

Среди н е д о с т а т к о в сетевого представления выделяюiсложность и трудность разработки алгоритмов их анализа ввид\нерегулярности структуры и большого количества дуг, несущи^синтаксическую информацию; пассивность структуры сети, дл >обработки которой необходим сложный аппарат формально) iвывода и планирования; разнообразие типов вершин и связенпроизвольность структуры, требующей большого разнообразимпроцедур обработки; трудность представления и обработки неточных и противоречивых знаний.

В целом семантические сети позволяют представлять семамтику ПрО, а также осуществлять за счет наличия связей и отношений между понятиями целевую ориентацию и таким обра юнотражать прагматическую составляющую знаний.

В связи с указанными недостатками предприняты попытки у еевершенствования семантических сетей, которые в основном нашлены на организацию процессов обобщения в сети, решение прсблемы поиска и повышения их изобразительных возможностей

Фреймы — это особые познавательные структуры, дающн'целостное представление о явлениях и их типах. Фреймыжают концептуальную основу организации памяти человека.

Структура фрейма имеет вид:

I:(<Vl,ql,pl>,<V2,q2,p2>,-,<Vk,qk,pk >},

где / — имя фрейма;

<Vk^k'Pk >}>k = l,n — слот;

Vk — имя слота;qk — значение слота;pif — процедура (необязательный элемент).

Слоты — это некоторые структурные элементы фрейма,полнение которых приводит к тому, что фрейм ставится в со

282

нетствие некоторой ситуации, явлению, объекту или процессу.I) качестве слота может быть указано имя другого фрейма.

Значениями слота могут быть конкретные данные, процеду-ры и даже продукция. Слот может быть пустым (незаполненным).

Из всех ранее рассмотренных МПЗ только фреймам свойствен-ны высокая структурируемость, внутренняя интерпретируемость

посредством имен и значений и связность слотов и их значений.Кроме того, фреймы обладают высокой наглядностью и модуль-

ностью, объединяют достоинства декларативного и процедурногопредставления знаний. Однако фреймы наиболее эффективны при

обработке семантической составляющей знаний. У фреймов, какiK у семантических сетей, отсутствуют универсальные процедуры

нх обработки, что приводит к неэффективному использованиюЬесурсов вычислительной техники (памяти и быстродействия).

Г Рассмотренные МПЗ наследуют ряд структур данных и явля-ются в некотором смысле их разновидностями, хотя и использу-ются в СИИ для обработки знаний.

Общими слабыми сторонами моделей представления знанийяются ограниченные выразительные возможности для описа-

:ия экспертных знаний, невозможность описания знаний слож-

ной структуры, недостаточная эффективность нотации (вычис-ипгельная эффективность).

Одной из попыток расширения возможностей СИИ является

использование сочетания различных МПЗ: фреймов и продукций(продукционные правила в слотах фрейма являются формой при-соединения к фрейму процедурных знаний); семантических сетейп логических моделей; семантических сетей и продукций. Однакопростое объединение в одной базе знаний нескольких МПЗ, по-иучивших название комбинированных или смешанных, как прави-

ио, малоэффективно. Различные МПЗ не обязательно несовмес-i и мы друг с другом, однако они отличаются по степени соответ-i i пия конкретным внутренним представлениям эксперта.

Сейчас ведется поиск новых МПЗ, базирующихся на идеях,и i личных от формальной системы или сети понятий, ориентиру-ющихся на языковые конструкции (семантику естественного

и 1ыка).

283

7.3. ПРИОБРЕТЕНИЕ И ФОРМАЛИЗАЦИЯЗНАНИЙ

Ключевой проблемой при построении системы искусственно-го интеллекта является приобретение знаний. От качества и пол-ноты знаний, введенных в БЗ, в решающей степени зависят эф-фективность работы СИИ и качество решения задач.

7.3.1. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРИОБРЕТЕНИЯЗНАНИЙ

В теории ЭС принята методология постепенно нарастающейразработки, которая базируется на концепции быстрого прото-типа.

Прототип ЭС представляет собой один или несколько вари-антов усеченной версии ЭС, демонстрирующих жизнеспособностьвыбранного подхода и правильность принятых решений. В усло-виях отсутствия формальных методов работы со знаниями тех-нология "быстрого прототипа" считается эффективной, так какона позволяет эмпирически проверить правильность принятыхпроектных решений на каждом этапе создания ЭС.

Технология разработки ЭС включает шесть этапов: выборпроблемы, разработку прототипа, доработку прототипа до про-мышленной ЭС, оценку ЭС, стыковку ЭС, поддержку ЭС. Вто-рой этап, в свою очередь, состоит из шести подэтапов: иденти-фикация проблемы, приобретение знаний, структурирование иформализация знаний, реализация прототипа и тестирование.

При проектировании экспертной системы разрабатывают де-монстрационный, исследовательский и действующий прототипы,в ходе которых производятся их модификация и (или) последова-тельное расширение.

Особую важность имеет процедура приобретения знаний(рис. 7.1), так как мощность ЭС зависит в первую очередь от ко-личества и качества знаний, хранимых в ней.

Процессу приобретения знаний присущи проблемы психоло-гического, гносеологического и лингвистического свойства. Ука-занные проблемы рассматриваются в плане облегчения и повы-шения эффективности взаимодействия эксперта и инженера по

284

Рис. 7.1. Процедура приобретения знаний

шаниям, повышения степени адекватности модели знаний пред-метной области реальной ПрО, построения языка структуриза-ции и формализации относительно синтаксиса, семантики и праг-ма гики семиотических моделей представления знаний.

В данном процессе задействованы инженеры по знаниям, про-i раммисты и источники знаний, в качестве которых могут высту-пи гь эксперты, материализованные источники (учебники, моно-i рафии, статьи, инструкции и т.п.) и (или) эмпирические факты,примеры и данные ПрО.

Инженеры по знаниям и эксперты в процессе приобретенияшаний могут выполнять различные функции в зависимости отприменяемых методов извлечения, получения и формированияимний, а также наличия и степени развитости средств автома-|Ц тции.

В общем случае инженер по знаниям в процессе получения зна-ки и выполняет следующие основные взаимосвязанные функции:\ правления процессом коммуникации в форме последовательнос-i и содержательных сообщений; переработки, включающей все воз-можные способы, процедуры анализа и синтеза информации, иден-шфикации и конструирования понятий, выяснения и фиксации их< мысла, а также установления отношений между ними и когнитив-ными элементами; хранения информации путем запоминания, вы-борки и документирования.

Процесс приобретения знаний и разработки прототипа ЭС< i рсмятся максимально автоматизировать. Основная задача ав-

285

7.3.2. МЕТОДЫ ПРИОБРЕТЕНИЯ ЗНАНИЙ

Рассматривая методы приобретения знаний, будем использо-нать следующие термины: извлечение, получение, формирование,приобретение знаний и обучение БЗ. Определим сущность ука-|;щных терминов. Под извлечением знаний будем понимать про-цесс приобретения материализованных знаний из текстологичес-ких источников информации с помощью некоторой совокупнос-1И методов и процедур, позволяющих переходить от знаний вюкстовой форме к их аналогам для ввода в базу знаний СИИ.Получение знаний — это процесс приобретения вербализуемых ипсвербализуемых знаний эксперта, основанный на использова-нии непосредственно им самим или инженером по знаниям соот-ветствующих приемов, процедур, методов и инструментальныхсредств.

Формирование знаний — это процесс автоматического приоб-рс!ения (порождения) системой искусственного интеллекта илиинструментальным средством нового и полезною знания из ис-ходной и текущей информации, которое в явном виде не форми-руют эксперты, в целях освоения новых процедур решения при-ммдных задач на основе использования различных моделей ма-шинного обучения. Под приобретением знаний будем пониматьпроцесс, основанный на переносе знаний из различных источни-ков в базу знаний путем использования различных методов, мо-делей, алгоритмов и инструментальных средств.

Понятие получение знаний соотносится с понятиями извлече-ние, приобретение, формирование знаний как часть — целое.

Обучение базы знаний — это процесс ввода (переноса) приоб-рс!снных знаний в СИИ на основе применения совокупностимс I одов, приемов и процедур в целях ее заполнения, расширенияи модификации. Термин обучение рассматривается как свойствоЛи )ы данных, как совокупность методов, приемов и процедурииода знаний в БЗ и как процесс переноса знаний в СИИ.

Большинство методов извлечения и получения знаний осно-H i i i i o на прямом диалоге с экспертом.

Методы извлечения знаний. Они состоят из текстологическихмподов и методов автоматической обработки текстов.

Текстологические методы предназначены для получения ин-ьспсром по знаниям знаний из материализованных источников,

287

в качестве которых выступают монографии, учебники, статьиметодики, инструкции и другие носители профессиональных зниний. Текстологические методы, несмотря на их простоту и тривиальность,- являются наименее разработанными. Эти методыосновываются не только на выявлении и понимании смысла текста, но и на выделении базовых понятий и отношений, т. е, формировании семантической (понятийной) структуры ПрО.

Процесс понимания является сложным и неформализуемымна него существенно влияют когнитивный стиль инженера inзнаниям и его интеллектуальные характеристики. В инженериизнаний разработана методика анализа текстов в целях извлечьния и структурирования знаний. Методика предусматривает о»ладение инженером по знаниям микроструктурой текста, вычл;нение им ключевых слов (компрессия или сжатие текста) и последующее формирование поля знаний.

Сжатие текста служит методологической основой для исполгзования текстологических процедур извлечения знаний. Текстлогические методы самые трудоемкие, они применяются, как привило, на начальном этапе создания СИИ.

Существенное развитие получили методы извлечения знатипри использовании современных информационных технологи!'в частности гипертекстовой технологии.

Гипертекст — это организация нелинейной последоватсл!ности записи и чтения информации, объединенной на основе шсоциативной связи. Синтез этой концепции и полиморфизма приводит к новой концепции гипермедиа, в рамках которой межиинформацией, представленной в различной форме (текстовойграфической и других), организуются ассоциативные связи.

Эти новые концепции работы со знаниями создают пред! исылки для решения проблемы эффективности процесса приоПртения знаний. Усилия исследователей в области инженерии шний направлены на создание формальных методов извлечетзнаний. К их числу можно отнести метод автоматической обрботки текстов на основе статистической обработки семантичгких единиц. Метод и программные средства автоматизиронлного извлечения знаний из текстов базируются на формалыппроцедурах обнаружения в текстах семантических единиц разлпной выраженности.

Семантические единицы получаются путем статистичесмобработки текстов, в основе которой лежат универсальные мех

288

иизмы определения частотных характеристик терминов. Задачаизвлечения знаний решается в два этапа: сначала формируется1ерминологическая сеть (поле знаний), а затем определяется ас-социативная близость терминов на основе статистически опре-деленной меры ассоциации. Достоинство рассмотренного мето-да состоит в автоматическом выявлении значимых слов и связейс учетом статистической информации о гипертексте в целом.

Указанные новые подходы к автоматизации извлечения знанийЮка находятся на стадии исследований и не нашли применения в1рактике создания СИИ. Однако результаты исследований позво-юют надеяться на создание эффективных методов и систем искусст-юнного интеллекта, позволяющих снизить трудозатраты при из-итечении знаний на начальном этапе синтеза баз знаний СИИ.

Методы получения экспертных знаний. К ним относятся, на-1ример, коммуникативные методы (пассивные и активные), ос-нованные на прямом диалоге экспертов и инженеров по знаниям!ак без использования СИИ, так и с применением СИИ (техно-

логии окон, меню).Коммуникативные методы получения знаний рассматривают-

i я как разновидности интервьюирования. Основные особеннос-I I I коммуникативных методов:

1. Не имеют формального определения и носят качественныйхарактер. Полученные с их помощью знания несут отпечаток са-монаблюдений эксперта и субъективную интерпретацию инже-нера по знаниям.

2. Требуют словесного выражения экспертом своих знаний,•но является непростой задачей. Неточность и неадекватность1 ювесных описаний мыслительных процессов и применяемыхmдиетических приемов, используемых при решении задач, ведути серьезным последствиям.

3. Сложность выражения процедурных знаний при их словес-ном описании.

4. Крайняя сложность явного описания знаний, которые яв-пнотся результатом компиляции и автоматизма процессов мыш-исния, а также интуиции эксперта. В психологии доказано, чтоинтуиция на самом деле является способностью распознаватьчГфазы. Однако словесное описание способности к распознава-нию образов дать крайне трудно.

5. Трудоемкость организации и неэффективность взаимодействияинженера по знаниям и эксперта. На них приходятся большие ин-

289

• устранять устаревшие знания, быстро находить требуемыепроверять непротиворечивость накопленных знаний;

• осуществлять интеллектуальный интерфейс между пользователем и знаниями.

Вопросы для самопроверки

1. В чем состоит особенность и чем определяется эффективное иинтеллектуальных информационных технологий?

2. Что такое знания, каковы их основные свойства?3. Назовите типы знаний. В чем состоят их особенности?4. Определите понятие предметной области. Как она может бы и

описана?5. Какие модели представления знаний существуют в настоящо

время? Каковы их особенности, достоинства и недостатки?6. Нарисуйте обобщенную схему процедуры приобретения знаний и

объясните существо этой процедуры. Каковы стратегии автомитизации процедуры приобретения знаний?

7. Расскажите о методах приобретения знаний.8. Какие средства автоматизации создания экспертных систем с\

шествуют в настоящее время?9. Перечислите основные функции, которые должна выполнять им

теллектуальная информационная технология.

Глава

8 ОРГАНИЗАЦИЯ ИПРОЕКТИРОВАНИЕ

ИНФОРМАЦИОННОЙТЕХНОЛОГИИ

НА ПРЕДПРИЯТИИ

Основная функция информационной технологии на предпри-и — создание информационного продукта, позволяющего

|">рмировать управляющие воздействия на производство. Целью11 производства, как известно, является создание конкурентос-п'чобной продукции с минимальными затратами, обеспечиваю-щ и м и наибольшую прибыль.

Для реализации этой цели разрабатывается модель выпускае-мом продукции, отражающая различные аспекты, — от техноло-П1ЧССКИХ до маркетинговых, организуются производство и сис-i \ ia управления этим производством. Последняя необходима дляи ч о, чтобы удерживать производство в рамках разработанной|" (ели продукции при неизбежных внешних возмущениях. Для

повышения эффективности управления создается автоматизиро-ч тая экономическая информационная система управления пред-

приятием, в которой основным компонентом является контур ин-формационной технологии.

В.Т. БАЗОВАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯТЕХНОЛОГИЯ В УПРАВЛЕНИИ ПРЕДПРИЯТИЕМ

Информационная технология в управлении предприятием\'1нтывает сложившиеся информационные потоки и их содержа-ние в его организационной структуре. На любом крупном пред-

293

приятии, где имеет смысл создавать автоматизированную систе-му управления предприятием (АСУП), можно выделить типовыеблоки организационной структуры (рис. 8.1).

Во главе предприятия стоит директор, решения которого реа-лизуются в производстве администрацией. Обычно в администра-ции состоят заместитель директора по экономике, руководящийпланово-экономическим отделом (ПЭО) и бухгалтерией; службаглавных специалистов (СГС), включающая и главного инженера,под чьим руководством находится служба технической подготов-ки производства (СТПП), и заместителя директора по общим воп-росам, в функции которого входит решение различных вопросов,не отнесенных к перечисленным службам, а также руководство служ-бой хранения и сбыта продукции. Администрация со своими служ-бами управления организует, планирует и регулирует основноепроизводство, которое состоит из производственных подразделе-ний, таких, как производственные бригады, производственные уча-стки, цеха. Именно в подразделениях основного производствамодель продукции воплощается в готовый продукт.

В контур автоматизированного организационного управле-ния предприятием может быть включен контур АСУТП (автома-тизированной системы управления технологическими процесса-ми), охватывающий основное производство и службы главныхспециалистов.

294

При автоматизированном управлении предприятием выпол-няется несколько основных фаз управления (рис. 8.2), позволяю-щих выдерживать сформулированную в общей математическоймодели управления траекторию достижения цели — производ-ства запланированной продукции.

Производство организуется в соответствии с планом, разра-ботанным в фазе планирования и отражающим модель выпускае-мой продукции. На производство оказывают влияние внешниевозмущающие воздействия U, что приводит к отклонению отпараметров, заданных планом.

Фиксация текущего состояния производства проводится вфазе учета. На следующей фазе, фазе анализа, Определяетсястепень отклонения производства от заданного плана и выра-батывается стратегия устранения возникшего отклонения. Не-посредственное воздействие на производство путем регулирова-ния его параметров осуществляется в фазе регулирования, кото-рая и позволяет вернуть производство на заданную траекториюдвижения.

На разных фазах управления производством приходится ре-шать многочисленные функциональные задачи управления, ко-торые агрегируются в комплексы функциональных задач (КФЗ).При решении функциональных задач средствами информацион-ной технологии (СИТ) они должны быть преобразованы в вы-числительные задачи, алгоритмизированы и введены в ЭВМ.

Функциональные задачи формируются на основе информа-ционных моделей управления. Общая математическая модель уп-равления (ОММУ) порождает комплексы взаимосвязанных фун-кциональных задач (рис. 8.3), определяющих проблематику фаз

295

управления. Частные математические модели управления (ЧММУ).вытекающие из общей модели, порождают функциональные задачи (ФЗ), выделяемые из комплексов. На основе концептуальноймодели (КМ) решения из функциональной модели формируется вычислительная задача (ВЗ), пригодная к решению средствами илформационной технологии. Однако для решения задачи управлсния на ЭВМ необходимо иметь алгоритм (А) ее решения, которыйразрабатывается на основе логической модели (ЛМ).

Таким образом, от концептуальной модели управления, оп-ределяющей фазы управления и их содержание, через системыматематических и алгоритмических моделей и функциональныхзадач, составляющих логический уровень управления, переходя iк физическому уровню решения задач управления средствамивычислительной техники.

Каждая фаза управления производством включает ряд комилексов задач, описываемых соответствующими математическимимоделями. Решение этих задач дает необходимую для данной фазырезультатную информацию.

Фаза планирования. На этой фазе управления в различныхвременных режимах решается несколько комплексов функцио-нальных задач планирования (рис. 8.4): перспективное планиро-вание (на 3—5 лет), годовое и оперативное (менее года).

Перспективное планирование. Математические модели перспек-тивного планирования призваны описать состояние и стратегиюразвития производственного предприятия через 3—5 лет. Естествен-но, такие планы являются прогнозными, и для их создания при-

296

влекаются математические методы и модели, позволяющие "про-игрывать" поведение управляемого объекта при различных про-гнозируемых параметрах самого объекта и окружающей среды.

В качестве "внутренних" параметров прогнозируются ресур-сы производства, его организационная структура и т.д. На раз-работку перспективного плана сильнейшее влияние оказываетпрогноз состояния внешней среды: спрос на производимую про-дукцию, рынки сбыта продукции, состояние конкуренции, поли-i ическая и экономическая ситуация в регионе и стране, измене-ние вкусов и обеспеченности потребителей и т.п. Точно спрогно-шровать значение внешних параметров на перспективу в 3—5нет невозможно, поэтому используются вероятностные методы иметоды математической статистики, позволяющие выявить покрайней мере предполагаемую тенденцию изменений параметроввнешней среды, влияющих на состояние предприятия. При этомшироко пользуются производственными функциями как аппара-i ом моделирования и имитационными моделями.

297

Годовое планирование. Комплекс задач годового планирова-ния более конкретен, поэтому для моделирования "образа"-про-изводства предприятия (т.е. плана) используются детерминиро-ванные модели, поскольку определить значение производствен-ных параметров и параметров внешней среды на ближайшуюперспективу можно с достаточной степенью точности. Для раз-работки годового плана (фактически — концептуальной моделипроизводства) используются модели производственного балансаи оптимального программирования (как правило, линейного).Стратегической входной информацией этого комплекса являетсяперспективный план производства. В результате решения комп-лекса задач годового планирования формируется бизнес-планпредприятия, в котором должны быть представлены в сбаланси-рованном виде ресурсные, производственные и маркетинговыевозможности предприятия, объединенные сквозной целью.

Если комплекс задач перспективного планирования решаетсяв основном для предприятия в целом и оперирует агрегирован-ной информацией, то комплекс задач годового планированиярешается в различных модификациях как для предприятия в це-лом, так и для его производственных подразделений.

Оперативное планирование. На этом уровне планированияпроизводства используются модели календарного планирования,управления запасами, теории массового обслуживания, сетевыемодели, модели оптимального программирования. Результатомрешения задач этого комплекса являются планы и графики работпроизводственных подразделений.

Информация фазы планирования является ориентирующейвходной информацией объекта управления (производства), и всоответствии с ней организуется технологический производствен-ный процесс.

Параметры производства, заданные в фазе планирования,неизбежно испытывают возмущающее воздействие окружающейсреды и отклоняются от запланированных значений. Для тогочтобы возвратить производство в очерченные планом рамки,необходимо его оперативное регулирование. Заметим, что регу-лирование возможно лишь при наличии резервов производствен-ных ресурсов. Содержание резервов (запасов) ресурсов приво-дит к издержкам, увеличивает себестоимость продукции, поэто-му точность решения комплексов задач годового и особеннооперативного планирования имеет большое значение.

298

Для эффективного регулирования производства требуетсяшание направления и степени его воздействия на производство,поскольку как недорегулирование, так и перерегулирование при-иодит к неустойчивости производственного процесса. Поэтому вуправлении предприятием важное значение приобретают фазыучета и анализа.

Фаза учета необходима для констатации истинного состоя-ния параметров производства. Фаза анализа позволяет опреде-лить размер и направление отклонений значений этих парамет-ров, а также предугадать тенденции изменений.

Фаза учета. Комплекс задач, решаемых в этой фазе, относит-ся в основном к задачам бухгалтерского учета и имеет в своемсоставе такие задачи, как учет основных средств и материальныхценностей, учет труда и его оплаты, учет себестоимости продук-ции, учет денежных и расчетных операций и т.п. Математическиемодели здесь достаточно просты, а результатной информациейявляются бухгалтерские ведомости учета и отчетности, характе-ризующие состояние производства (рис. 8.5).

Выходная информация фазы учета используется фазой анали-за, на вход моделей которой поступает также выходная инфор-мация фазы планирования как эталон состояния производства.

Фаза анализа. Здесь решаются задачи анализа состояния от-дельных параметров производственного процесса по отношениюк заданным значениям (плану). Это задачи по анализу выпускае-мой продукции и ее себестоимости, трудовых ресурсов и тру-дозатрат, состояния материальных и финансовых ресурсов

299

(рис. 8.6). На логическом уровне эти задачи описываются математическими моделями одно- и многофакторного анализа, аналитических и оптимизационных расчетов.

В фазе анализа в результате решения функциональных зад.пполучают аналитические таблицы, графики, рекомендации по / > <гулированию производства. Выходная информация этой фазы ниступает к ЛПР, который с учетом дополнительных факторов принимает решение о размерах и направлениях регулирования производства. В сложных ситуациях в фазе анализа используею!информация экспертов, в качестве которых могут выступать какопытные специалисты, так и компьютерные экспертные систем ы(при возможности). Использование в фазе анализа моделей представления и формализации знаний существенно повышает обоскованность и корректность принимаемых решений.

Фаза регулирования. Здесь решаются функциональные задачикалендарного планирования и диспетчирования производсшл

' (рис. 8.7), т. е. на основе информации и принятых решений в фл канализа происходит оперативное воздействие на параметры производственного процесса. Для формального описания задач |чгулирования привлекаются методы и модели календарного и * >тевого планирования, транспортные модели и модели опера i и иного управления. Результатной информацией этой фазы являю: i >i

300

календарные и сетевые графики производства продукции, марш-руты, алгоритмы диспетчирования.

Комплексы задач различных фаз управления производствен-ным предприятием имеют разные периодичность решений и объе-мы перерабатываемой информации. В фазе планирования пери-одичность решений наибольшая, особенно для задач перспектив-ного планирования (3—5 лет), объемы же перерабатываемойинформации наименьшие по сравнению с другими фазами. Наи-большая информационная нагрузка ложится на фазу учета, гденекоторые задачи решаются ежедневно. Фаза анализа оперируетболее агрегированной информацией и с большим периодом ре-шения задач. В фазе регулирования номенклатура функциональ-ных задач существенно меньше, но решаются они ежедневно и навсех уровнях производства.

Математические модели и методы решения функциональныхзадач тесно переплетаются в различных фазах управления, по-этому естественно, что алгоритмическое и программное обеспе-чение фаз управления является общим и составляет обобщеннуюалгоритмическую модель процесса обработки данных.

Целью базовой информационной технологии на предприя-тии является создание информации, позволяющей определить "об-раз" конкурентоспособной продукции и осуществить управлениеее производством. Фазы управления производством реализуют-ся на концептуальном уровне информационной технологии со-вокупностью базовых информационных процессов (рис. 8.8).

В настоящее время все большая часть производственной ин-формации, необходимой для управления предприятием, обраба-

301

тывается на уровне данных. Тем не менее постановка и наполне-ние информацией функциональных задач (ФЗь...,ФЗ„) прово-дятся, как правило, на основе документооборота, существующе-го на предприятии и составляющего базу для обмена производ-ственной информацией между функциональными задачами. С .по-мощью частных математических моделей функциональные задачипреобразуются в вычислительные (ВЗь...,ВЗ„), и, таким образом,выполнение информационных функций управления производствомпереходит на уровень данных.

При решении вычислительных задач основным технологичес-ким информационным процессом является процесс обработки дан-ных, управляемый процедурой организации вычислительного про-цесса (ОВП). Информационное взаимодействие вычислительныхзадач с другими информационными процессами осуществляетсяпроцессом обмена данными. Необходимость такого взаимодей-ствия объясняется тесной связью алгоритмов решения вычисли-тельных задач и общностью внутримашинной информационнойбазы для всех задач управления. Обработка данных происходи!с помощью процедур организации и планирования вычислитель-ных работ, а необходимое информационное отображение резуль-татов решения задач (РРЗь-,РРЗ„) — с помощью процедуры ото-бражения. При обработке из первичных данных получают про

302

межуточные и выходные (результатные) данные, которые с по-мощью процессов обмена и накопления поступают в базу данных,создаваемую процедурой ОИБ (организация информационнойбазы). Эта процедура позволяет перевести концептуальное пред-ставление базы данных через инфологическую модель и логичес-кую схему к ее физическому представлению. Процесс накопления,описываемый на логическом уровне моделями выбора, храненияи актуализации данных, позволяет создать базу данных, необхо-димых для решения задач управления предприятием.

Особое место среди процессов информационной технологииуправления предприятием занимает процесс представления зна-ний, в силу ряда причин еще не нашедший широкого распростра-нения в ИТ. Но именно в сельскохозяйственном производствезадачи управления характеризуются большим числом взаимосвя-занных и трудноформализуемых факторов, позволяющих полу-чить решение либо в достаточно общем, либо в весьма прибли-женном виде. Поэтому при решении задач управления на сельс-кохозяйственном предприятии часто требуется мнение экспертов,что в ИТ может быть учтено с помощью экспертных систем, яв-ляющихся одной из форм реализации процесса представлениязнаний.

На физическом уровне информационная технология реализу-ется с помощью программно-аппаратных средств информацион-ной технологии, объединенных в соответствующие подсистемы:управления, обмена, накопления, обработки, представления зна-ний (см. рис. 3.3). Широкое распространение персональных ком-пьютеров, быстрое увеличение их функциональных возможнос-ти, стремительное улучшение их основных параметров (произ-водительности, емкости оперативной и внешней памяти), заметноснизившаяся стоимость сетевого программного обеспечения иоборудования позволяют организовать' на предприятии распре-деленные системы обработки и накопления данных. В этом слу-чае частные функциональные задачи управления решаются на ав-i оматизированном рабочем месте (АРМ) специалиста. Под АРМпонимают рабочее место специалиста-управленца (обычно пись-менный стол), укомплектованное персональным компьютером спрограммным обеспечением, позволяющим в автоматизирован-ном режиме решать возложенные на специалиста задачи. Есте-ственно, специалист должен быть обучен работе с установлен-ным на компьютере программным обеспечением.

303

Для повышения эффективности информационной технологии,реализуемой с помощью АРМ, последние должны быть объеди-нены в локальные сети с выходом в корпоративную и глобаль-ную сети. Физическая реализация информационной технологиив управлении предприятием, как правило, содержит в себе чертыорганизационной структуры (см. рис. 8.1) и для административ-ного здания может представлять собой шинную "клиент-сервер-ную" сеть, разбитую на сегменты, обмен между которыми осуще-ствляется через мост (Мет) — устройство коммутации (рис. 8.9).

Сегмент администрации содержит АРМ директора и главныхспециалистов. К шине этого сегмента подключен сервер, на кото-

ром хранятся основное функциональное црограммное обеспече-ние и банк данных предприятия. Шинная технология сегментапозволяет обмениваться данными между главными специалистамипредприятия и директором, а через мост связываться с АРМ службглавных специалистов (ПЭО, бухгалтерии, СГС и т.д.).В этом сегменте подготавливаются и принимаются решения по уп-равлению. Службы главных специалистов выделены в сегменты ичерез мост могут взаимодействовать между собой и АРМ главныхспециалистов. На компьютерах этого сегмента вычислительной сетипредприятия разрабатываются производственные планы, ведутсяучет и анализ производственных параметров, подготавливаютсяагрегированная информация и рекомендации по управлению про-изводством для сегмента администрации. Производственная ин-формация, характеризующая динамику производственного про-цесса на предприятии, собирается и проходит первичную обра-ботку в сегментах производственных подразделений.

Сервер вычислительной сети предприятия для расширенияфункций информационной технологии в управлении предприя-тием должен быть через устройство сопряжения подсоединен кмагистральному каналу, дающему выход в корпоративные сети исеть Интернет.

На крупных предприятиях и в корпорациях производствен-ные подразделения нередко удалены от административного зда-ния, что требует каналов связи для подключения удаленных сег-ментов. Для этой цели может быть использована коммутируемаятелефонная сеть, передача данных по которой осуществляется спомощью модема (Мдм). В этом случае сегменты производствен-ных подразделений подключаются через удаленные мосты и мо-демы к телефонной сети. К ней же через модем подключается либоадминистративный сегмент, либо мост вычислительной сети ад-министративного здания.

Передача данных по телефонной сети общего пользованияотличается низкими качеством и скоростью. Поэтому для надеж-ного подключения сегментов производственных подразделений ксети администрации предприятия желательно иметь выделенныетелефонные линии. Правда, это стоит дороже.

Устойчивая и бесперебойная работа сложной вычислитель-ной сети невозможна без управления. Функции управления се-тью должны быть возложены на специалиста — администратора

305

сети. В его функции входят физическая и программная организа-ция работы сети, управление трафиком, поддержание в рабочемсостоянии сетевого программного обеспечения и оборудования.

Процесс накопления данных на предприятии может быть ре-ализован путем организации банка данных предприятия на сер-вере и локальных баз данных на АРМ. В банке данных должныхраниться данные стратегического и тактического характера, влокальных базах — данные оперативного, промежуточного и ин-формационного характера.

Современные персональные компьютеры и серверы с каж-дым годом позволяют накапливать и обрабатывать все боль-шие объемы данных, благодаря чему мощность и производи-тельность информационных технологий на предприятиях воз-растают, внося весомый вклад в рост эффективности управленияпроизводством.

Полной автоматизации информационных процессов в уп-равлении крупным предприятием можно достичь внедрением,например, наиболее известной в мире системы R/3 (кратко опи-сана в гл. 9).

8.2. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕСИСТЕМЫ УЧЕТА

Информационные технологии в учете позволяют в пределахфункций бухгалтерского учета полностью регламентировать ав-томатизированное получение: данных, необходимых как для ве-дения оперативного, синтетического и аналитического учета, таки для составления форм бухгалтерской и синтетической отчетно-сти; данных, необходимых пользователям для выработки и при-нятия решений, а также для системного контроля за ходом про-изводственных процессов. При использовании информационныхтехнологий на предприятии можно посредством отчетной инфор-мации установить иерархическую взаимосвязь различных уров-ней управления.

Под информационными технологиями в учете следует пониматьчеловеко-машинные системы, созданные на базе современныхсредств вычислительной техники, обеспечивающих автоматизи-рованное7 выполнение функций бухгалтерского учета.

306

Ведение учета на основе ИТ выполняется бухгалтерами, учет-чиками, заведующими складами в организационной структуреАРМ, технически и программно объединенных в локальную вы-числительную сеть. Учет реализуется на основе типовых норма-тивных актов, т.е. положений о главных (старших) бухгалтерах,о бухгалтерских отчетах и балансах, о документах и записях вбухгалтерском учете, о плане счетов и др. При этом используют-ся традиционные элементы метода бухгалтерского учета (доку-ментация, инвентаризация, счета, двойная запись и т.д.). Однакоих реализация в условиях использования ИТ имеет некоторыеособенности.

В частности, в первичных документах (ПД) отражаются толькооперативные (переменные) данные, а постоянная информация хра-нится в базе данных. ПД составляют в основном с помощью персо-нальных компьютеров. Формирование ПД и первичная обработкаих данных преимущественно проводятся в местах выполнения хо-зяйственных операций, т.е. в подразделениях, на складах.

Процедуры записи на счетах бухгалтерского учета, закрытиябухгалтерских счетов, заполнения Главной книги, составлениябаланса и других форм отчетности осуществляются программно.Выявление результатов инвентаризации и составление соответ-ствующих ведомостей и других отчетных регистров бухгалтерс-кого учета выполняет ПК.

К организации информационной технологии в бухгалтерскомучете предъявляется ряд требований:

• повышение качества обслуживания аппарата управленияинформацией о состоянии производства. Это предусматриваетавтоматизированное выполнение функций учета и анализа, а так-же составление форм годовой и периодической отчетности;

• повышение качества учета за счет расширения аналитичес-ких показателей, достоверности и оперативности исходных дан-ных, внедрения оптимальных методов работы бухгалтеров с пер-вичными документами и выходными документами в режиме "зап-рос — ответ";

• улучшение организации учета и снижение его трудоемкостиза счет автоматизации учетно-вычислительных функций и, какследствие, повышение производительности труда работниковучетного аппарата.

С учетом функционального состава задач, эксплуатационныхвозможностей современных средств автоматизированной обра-

307

ботки учетной информации и требований, предъявляемых к ин-формационным технологиям, они должны развиваться на прин-ципах: рационализации форм учета, системности, целостности,адаптации информационных технологий к внешней среде, интег-рации данных, банковской организации массивов, автоматиза-ции документооборота, автоматизации учетных функций.

Информационные технологии в учете обеспечивают решениеследующих задач.

1. Учет труда и его оплаты:• формирование базы данных по учету кадров;• формирование первичных документов по учету труда и! его

оплаты;• обобщение данных по начислению оплаты труда по табель-

ным номерам, бригадам, цехам и предприятию в целом;• обобщение операций по счету "Расчеты по оплате труда";• распределение затрат на заработную плату по объектам каль-

куляции;• формирование выходных документов по учету труда и его

оплаты.2. Учет основных средств:• формирование инвентарных карточек и других первичных

документов по движению основных средств;• формирование инвентаризационных ведомостей;• исчисление и распределение износа по объектам калькуляции;• расчет переоценки основных средств.3. Учет материальных ценностей:• формирование первичных документов по движению мате-

риальных ценностей;• распределение затрат на материальные ценности по объек-

там калькуляции.4. Учет работы автотранспорта предприятия.5. Учет денежных средств:• обработка информации по учету кассовых операций;• обработка информации по учету банковских операций;• обработка информации по расчетам с поставщиками и под

рядчиками.6. Учет затрат и калькулирование себестоимости продукцш

и услуг производства:• учет продукции;

308

• создание массивов по учету затрат производства по отдель-ным видам продукции;

• закрытие счетов бухгалтерского учета.7. Обработка информации по сводному синтетическому и ана-

литическому учету:• получение шахматного баланса и Главной книги;• разработка баланса;• составление форм бухгалтерской и статистической отчетности.Рассмотрим особенности организации информационной тех-

нологии на некоторых участках учета.Процесс производства связан с затратами не только овеще-

ствленного (в средствах и предметах труда), но и живого труда.Труд является важнейшим элементом производственного процесса.Повышением его производительности обусловлен рост эффектив-ности производства, а следовательно, его рентабельности, при-быльности.

Вместе с тем процесс производства сопровождается потреб-лением живого труда, величина которого измеряется количествомотработанных человеко-часов. Отсюда вытекает необходимостьисчисления размера оплаты труда каждому работнику и отнесе-ния затрат по оплате труда на издержки производства.

В действующей системе организации и оплаты труда пред-приятиям предоставляются значительные права в выборе формоплаты труда и обеспечении механизма защиты работников понижнему уровню оплаты труда, минимальной продолжительно-сти трудового отпуска, льготам для отдельных категорий пер-сонала и др.

Учет труда и его оплата ведется на основе первичных докумен-тов: наряд на выполненную работу, учетный лист тракториста-машиниста, учетный лист выполненных работ, ведомость начис-ленной заработной платы, табель учета рабочего времени, расчетначисления оплаты труда работникам животноводства и др.

Для определения общей суммы заработной платы, подлежа-щей выплате за месяц, первичные документы группируются, сум-мируется заработок за выработанную продукцию и производят-ся удержания. Документы, обобщающие данные о причитающейсяи подлежащей выплате заработной плате, называются соответ-ственно расчетной и платежной ведомостями.

Учет труда и его оплаты — наиболее трудоемкий и ответствен-ный участок бухгалтерского учета. Эта задача многоэлементная,

309

ее составными частями, например, на сельскохозяйственном пред-приятии являются:

• начисление оплаты труда работникам с фиксированным ок-ладом или часовой тарифной ставкой;

• начисление оплаты труда работникам растениеводства(трактористам-машинистам, рабочим, занятым ручным трудом);

• начисление оплаты труда водителям автотранспорта;• начисление сумм дополнительной оплаты труда;• расчет подоходного налога, профсоюзных и других взносов;• распределение заработной платы по направлениям произ-

водственных затрат;• формирование производственных отчетов подразделений;• формирование данных по использованию машинно-трак-

торного и автомобильного парка;• формирование и выдача на печать машинограмм.Периодичность решения задач по учету труда и его оплаты обус-

ловливается уровнем автоматизации первичного учета: по начисле-нию оплаты труда (аванс) — два раза в месяц; по учету труда —подекадно. Это позволяет повысить качество текущего анализа иоперативного управления трудовыми ресурсами хозяйства.

Учетные задачи характеризуются массовостью информациипри низком коэффициенте сложности расчетов — это типичныезадачи обработки данных.

УЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЗАПАСОВ

Под производственными запасами понимают различные веще-ственные элементы производства, используемые в качестве пред-метов труда в производственном процессе. Они целиком потреб-ляются в каждом производственном цикле и полностью перено-сят свою стоимость на себестоимость произведенной продукции.

Например, к производственным запасам — предметам тру-да— на предприятиях агропромышленного комплекса относя i-ся: посадочный материал, семена, минеральные удобрения, запас-ные части и другие материальные ценности, необходимые для производства сельскохозяйственной продукции и деятельное!иобслуживающих, вспомогательных и подсобных производств.

Материальные ценности занимают значительный удельный вечв издержках производства, и рациональное управление ими (кош-

310

роль, учет, анализ) имеет решающее значение в снижении себесто-имости продукции и повышении эффективности производства.В выполнении этой задачи большое место отводится автоматиза-ции учета с использованием современной компьютерной техники.

Особенностью автоматизированной обработки информациипо учету производственных запасов является необходимость опе-ративной обработки многих документов.

В связи с тем, что информация, введенная в память ПК, и по-лученные выходные документы могут иметь юридическую силубухгалтерского документа, появляется реальная возможность ин-теграции оперативного и бухгалтерского учета. Это может бытьобеспечено тем, что на ПК будут формироваться и распечаты-ваться первичные документы по учету товарно-материальныхценностей (ТМЦ).

Особенно перспективным является применение ПК, объеди-ненных в вычислительную сеть, что позволяет осуществить дис-танционную передачу информации и проводить ее оперативнуюобработку, установив компьютер в местах возникновения инфор-мации — на материальных складах.

Технологией обработки информации предполагается разра-батывать материальный отчет на ПК непосредственно в цент-ральной бухгалтерии, в дальнейшем отчет представляется для свер-ки на склад материально ответственным лицам.

Обработка информации по учету производственных запасовосуществляется в строгом соответствии с имеющимися инструк-тивными материалами бухгалтерского учета. При этом решают-ся задачи контроля за сохранностью материальных ценностей вместах их хранения и на всех стадиях обработки, за правильными своевременным документированием всех операций по движе-нию материальных ценностей, за расчетом остатков материаль-ных ценностей по местам их хранения и статьям баланса.

УЧЕТ ОСНОВНЫХ СРЕДСТВ

Основные средства (ОС) представляют собой совокупностьматериально-вещественных объектов и ценностей, действующихи неизменной натуральной форме в течение длительного перио-да. Это средства, создающие материально-техническую базу иусловия производственно-хозяйственной деятельности предпри-

311

ятия. Основные средства подразделяются на производственные инепроизводственные.

К производственным основным средствам (фондам) относятздания, сооружения, оборудование, машины, транспортные сред-ства и другие объекты, функционирующие в сфере материально-го производства. Сохраняя первоначальную натуральную фор-му, они переносят свою стоимость на производимую продукцию,выполняемые работы или оказываемые услуги частями в сумменачисленной амортизации (износа).

К непроизводственным основным средствам (фондам) относя iобъекты основных средств, функционирующие в отраслях непро-изводственной сферы (жилищно-коммунальное хозяйство, учреж-дения культуры, здравоохранения и т.п.).

В практике учета к основным средствам относятся предмеп.1стоимостью выше 100 ММОТ (минимальная месячная оплаттруда) и сроком службы более года.

Классификация основных средств учитывается при созданиисправочников для базы данных.

В базе данных учитываются многие экономические и учетныехарактеристики основных средств: год сдачи в эксплуатацию ОС,инвентарный номер, заводской номер, подразделение и матери-ально ответственное лицо, за которым закреплены ОС, шифр инорма амортизации, балансовая стоимость, износ и др.

Основные средства оцениваются по первоначальной, воссш-новленной (рыночной) и остаточной стоимости. Фиксируемая нбухгалтерском учете первоначальная стоимость — это величип.1затрат на приобретение или возведение объектов. Она относительно постоянна.

В базе данных фиксируется балансовая стоимость ОС, ко i орая отражается в отчетности и балансе.

В процессе эксплуатации ОС изнашиваются, стоимостная неличина износа фиксируется в базе данных. Если из балансовойстоимости ОС вычесть износ, получим расчетную величину txтаточной стоимости ОС, которая также фиксируется в БД.

Учет поступления ОС ведется в разрезе классификационныхгрупп, инвентарных объектов, подразделений и материально oiветственных лиц.

При поступлении ОС в эксплуатацию оформляется акт приемки-передачи, в котором проставляются все перечисленные рек

312

визиты и корреспонденция счетов. А к г приемки-передачи ОСсоставляют на каждый объект в отдельности, а информация со-храняется в БД.

Каждому объекту ОС, принятому на учет (программно наПК), присваивается инвентарный номер. При этом используетсяпорядковый код. Присваивать вновь поступившим ОС инвентар-ные номера выбывших объектов нельзя.

Перемещение ОС из одного подразделения в другое оформля-ют накладной на внутреннее перемещение. При подготовке ее кобработке на ПК наряду с другими реквизитами проставляюткорреспонденцию счетов.

Учет наличия и движения ОС ведется на активном балансо-вом счете 01 "Основные средства".

Стоимостный износ компенсируется за счет накапливаниясредств путем включения в себестоимость продукции амортиза-ционных отчислений. Величина амортизационных отчислений)ависит от балансовой стоимости объекта ОС и нормы амор-тизации.

В условиях рыночной экономики степень интенсивности амор-тизации ОС определяется характером финансовой политики истратегии предприятия. При благоприятной конъюнктуре сбытаи цен оно стремится быстрее амортизировать стоимость актив-ной части ОС, а с ухудшением конъюнктуры замедлить темпыамортизации.

В нашей стране запрещено начислять амортизацию и износпо полностью амортизированным объектам.

Годовые нормы амортизации ОС утверждаются централизр-ванно и являются едиными для всех предприятий независимо отформ собственности. Не начисляется амортизация по объектамжилищного фонда, книжному фонду, продуктивному скоту.

Амортизацию (износ) начисляют ежемесячно по вновь при-нятым на учет ОС начиная с 1-го числа месяца, следующего замесяцем поступления. По выбывшим объектам начисление амор-шзации прекращается с 1-го числа месяца, следующего за меся-цем выбытия из эксплуатации.

Расчет амортизации по автотранспорту производится отдель-но с учетом фактического пробега автотранспорта за отчетныймесяц. Все это необходимо учитывать при автоматизированнойобработке данных.

313

8.3. ОФИСНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯТЕХНОЛОГИЯ

Предприятие, управляемое ее помощью информационной тех-нологии, связано информационнными потоками с внешним ми-ром, и принять оптимальное реешение без их учета невозможно.Поэтому информационный (смьысловой) обмен между людьми какв рамках предприятия, так и за • его пределами происходит оченьинтенсивно.

На современный офис (так наазывают службу управления пред-приятием) обрушивается колоссеальный поток информации. При-чем с каждым годом его объем ззаметно возрастает. Значительнаячасть этого потока поступает в i виде разного рода сообщений —•щектронных писем, факсов, голлосовых сообщений. В последнеевремя к этому добавились еще ин видеофрагменты, пересылаемыес помощью электронных средстгв связи.

Коммерческий успех предприиятия в значительной степени за-висит от того, насколько его сотррудникам удается, во-первых, ос-мысливать и упорядочивать входцящую информацию, во-вторых,оперативно отвечать на поступанющие запросы. Для решения обе-их проблем крайне желательно ниспользовать технологию, благо-даря которой можно было бы оббращать внимание только на со-держание сообщений, в максимаальной степени абстрагируясь отих конкретной формы — будь тго факс, электронное письмо илиголосовое сообщение. Так родиллась идея создания единой средыобмена сообщениями (unified messaging), при которой вся входя-щая информация — голосовые и с факсимильные сообщения и элек-тронные письма (возможно, с влаожениями) — попадает в один иют же входной почтовый ящик. . С содержимым этого почтовогоящика пользователь может ознашсомиться, используя настольныйкомпьютер, телефон или переносвной компьютер. С помощью ком-пьютера пользователь может расссмотреть список полученных со-общений и краткие аннотации. ШДелкнув мышью на нужном сооб-щении, можно просмотреть или* прослушать его независимо оттого, в какой форме оно поступиило. С другой стороны, с помо-щью телефона пользователь получчает возможность прослушать го-иосовые сообщения, переслать фааксы на находящийся поблизостифаксимильный аппарат. Электроонные письма можно либо пере-слать туда же по факсу, либо проослушать в голосовом виде.

315

Еще раз подчеркнем главное: во-первых, при работе в единойсреде обмена сообщениями их физическая форма оказывав юяпочти полностью скрытой от пользователя, что дает ему возмож-ность полностью сосредоточиться на содержании сообщения; во-вторых, пользователь всегда может ознакомиться с любыми по-ступившими на его имя сообщениями независимо от формы со-общений, своего местонахождения и времени суток, причем дляэтого требуются минимальные технические средства.

В своем развитии офисная информационная технология y>i >прошла три этапа.

Сначала офисные системы обмена сообщениями разных нидов существовали независимо друг от друга: факсы приходили 11 iфаксимильный аппарат, электронные письма обрабатывалж iпочтовой программой, а для работы с голосовой почтой исгахш.зовался обычный телефонный аппарат (рис. 8.10).

нидеть на экране список голосовых сообщений, прослушиватьизбранные сообщения, тут же надиктовывать ответ и т.д. — вобщем, с голосовыми сообщениями работать стало так же удоб-но, как и с электронными письмами. И все же относительно струк-|уры системы обмена сообщениями разных типов оставалисьразъединенными. В частности, при работе с такими программа-ми оказалось невозможным выдавать на экран единый списоксообщений, отсутствовали также какие бы то ни было "мостики"между сообщениями разных типов.

Первые попытки объединить сообщения разных форм былиоснованы на том, что оцифрованное голосовое сообщение, хра-нимое в системе голосовой почты, в принципе ничем не отлича-0 гея от оцифрованного факсимильного сообщения или электрон-ного письма, поэтому, несколько видоизменив клиентское про-1 раммное обеспечение для работы с системой электронной почты,можно заставить его выдавать на экран единый список сообще-ний независимо от того, в какой форме они были получены. При• юм сами хранилища сообщений никак не затрагиваются, онипродолжают оставаться разделенными.

При таком подходе часто бывает необходимо, чтобы в базеданных электронных писем имелись записи, соответствующиеi олосовым и факсимильным сообщениям; при этом сами сообще-ния хранятся отдельно и управление соответствующими базамиданных осуществляется независимо от почтовой базы. Так воз-никает задача синхронизации баз, в процессе решения котороймогут возникнуть дополнительные трудности. Кроме того, сис-I емкому администратору приходится управлять несколькимибазами по отдельности. Наконец, даже при этом, более совер-шенном подходе, "мостики" между сообщениями разных типовоказываются "за кадром" (рис. 8.11).

В 1997 г. появились системы, в которых все сообщения неза-висимо от их формы хранятся в единой базе данных (рис. 8.12).Обычно такие системы представляют собой надстройку над про-i раммои электронной почты или системой поддержки коллектив-ной работы (groupware), обеспечивающую интеграцию сообще-ний разных типов в готовую систему обмена сообщениями.В частности, существуют программы, организующие единую средуобмена сообщениями на базе Microsoft Exchange, Lotus Notes иNovell Group Wise. При этом управление базой сообщений осуще-ствляется средствами той программы, на которой базируется

317

надстройка unified messaging. Кроме вссг о прочего в этом случаезначительно удобнее выполнять преобразование между разнымитипами сообщений.

До тех пор пока в качестве аппаратной базы для систем голо-совой почты использовались учрежденческие АТС, т. е. большиезакрытые системы, всегда существовала проблема обмена инфор-мацией между вычислительной и телефонной сетью: не наладив та-кой обмен, единую среду обмена сообщениями построить нельзя.

Ситуация значительно упростилась с появлением компьютер-но-телефонного оборудования на базе открытых стандартов — платрасширения для компьютера, из которых, как из детского конст-руктора, можно строить большие и достаточно интеллектуальныесистемы. Системы, построенные на базе плат компьютерной теле-фонии, работают под управлением обычных компьютерных про-грамм, написанных на языке высокого уровня, поэтому получитьот них необходимую информацию оказывается гораздо легче.

Компания Octel Communications предлагает своим клиентампрограмму Octel Unified Messenger, представляющую собой "над-стройку" над системой Microsoft Exchange, благодаря которой всеголосовые сообщения попадают в Exchange Inbox. Данный про-дукт обеспечивает единое управление электронными письмами иголосовой почтой. Тип сообщения (голосовой фрагмент или элек-тронное письмо) указывается в поле заголовка. Как и другие со-временные продукты, Octet Unified Messenger позволяет знако-миться с содержанием голосовых сообщений и электронных пи-сем в дистанционном режиме, с использованием компьютера илителефона. В последнем случае (чтение электронного письма потелефону) в игру вступает преобразование "текст — речь". Полу-чатель может немедленно дать голосовой ответ на письмо, не ве-шая трубку. Записанный речевой фрагмент будет тут же пере-правлен отправителю электронного письма.

При работе с программой Octel Unified Messenger для хране-ния всех сообщений независимо от их типа используется ExchangeServer. В целом в архитектуре можно выделить следующие основ-ные компоненты: Exchange Server, Octel Server, клиентское про-i раммное обеспечение для рабочих станций, линии связи в уч-режденческой АТС. Адресация всех сообщений осуществляетсячерез каталог Exchange Server, поэтому нет необходимости сле-дить за актуальностью адресов во всех каталогах, имеющихся в

319

сети: изменения в каталоге одного из серверов автоматическивлекут за собой изменения во всех прочих каталогах. Аналогичным образом использование Exchange Server в качестве единогохранилища значительно упрощает выполнение административных задач.

Еще одна характерная черта Octel Unified Messenger — высокая степень масштабируемости системы. По мере необходимостив сети можно устанавливать новые серверы Exchange и Octel Serverувеличивая тем самым количество обслуживаемых пользователей

Как следует из вышеизложенного, Octel Unified Messengerэто единая среда обмена сообщениями третьего поколения, гдевсе сообщения содержатся в одном и том же хранилище.

8.4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

При создании новых и модернизации старых автоматизированных экономических информационных систем необходимо руководствоваться общеотраслевыми руководящими методическими материалами, суть которых раскрывается ниже.

8.4.1. ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Под проектированием автоматизированных экономических ипформациоцных систем понимается процесс разработки техничес-кой документации, связанный с организацией системы получсния и преобразования исходной информации в результатную, iе. с организацией информационной технологии.

Документ, полученный в результате проектирования, ноет

название проект.Целью проектирования является подбор технического и фор

мирование информационного, математического, программной'и организационно-правового обеспечения.

Подбор технического обеспечения должен быть таким, чтобыобеспечить своевременный сбор, регистрацию, передачу, храпение, наполнение и обработку информации.

320

Информационное обеспечение должно предусматривать со-здание и функционирование единого информационного фондасистемы, представленного множеством информационных масси-вов, набором данных или базой данных.

Формирование математического обеспечения систем включа-ет комплектацию методов и алгоритмов решения функциональ-ных задач. При формировании программного обеспечения сис-тем особое внимание обращается на создание комплекса программи инструкций пользователя и выбор эффективных программныхпродуктов.

Основные задачи проектирования:• оказание влияния на улучшение организации учетной, пла-

новой и аналитической работы;• выбор оборудования и разработка рациональной техноло-

гии решения задач и получения результатной информации;• составление графиков прохождения информации как внут-

ри, так и между производственными и функциональными под-разделениями;

• создание БД, обеспечивающей оптимальное использованиеинформации, касающейся планирования, учета и анализа хозяй-ственной деятельности;

• создание нормативно-справочной информации.Разработка и внедрение системы автоматизированной обра-

ботки информации осуществляются в очередности, установлен-ной техническим заданием. Содержание первой очереди системыопределяется составом задач учета, анализа, планирования и опе-ративного управления, наиболее поддающихся автоматизации иимеющих существенное значение для принятия управленческихрешений на предприятии. В процессе разработки последующихочередей системы происходят наращивание исходного комплек-са функциональных задач, расширение и интеграция информа-ционного и математического обеспечения, модернизация комп-лекса технических средств.

При создании первой очереди ЭИС техническое задание раз-рабатывается на всю систему, а технический и рабочий проек-ты — на задачи и подсистемы, входящие в состав первой очередисистемы.

321

11-1909

8.4.2. АНАЛИЗ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИИНФОРМАЦИИ. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГОЗАДАНИЯ

Обследование — это изучение и диагностический анализ суще-ствующей системы обработки информации. Материалы, получен-ные в результате обследования, должны быть использованы:

• для обоснования разработки и поэтапного внедрения систем;• для составления технического задания на разработку систем;• для разработки технического и рабочего проектов систем.Обследование проводится разработчиками совместно с зака *-

чиком после издания приказа заказчика о проведении работ попредпроектному обследованию.

Обследование начинается с изучения производственно-эконо-мических характеристик объекта, основных функций, осущестнляемых подразделениями и их руководителями. Далее изучаютсязадачи, обеспечивающие реализацию функций управления, opr;iнизационная структура, штаты и содержание работ по управле-нию на предприятии и в объединении, а также характер подчпненности вышестоящим органам управления. В процессе обсле-дования должны быть выявлены:

• инструктивно-методические и директивные материалы, на о*,нове которых определяются состав подсистемы и перечень задач

• возможности применения новых методов решения задач.При изучении каждой функциональной задачи управления pat

сматриваются:• назначение задачи; сроки и периодичность ее решения;• степень формализуемости задачи;• источники информации, необходимые для решения задачи• показатели и их количественные характеристики;• порядок корректировки информации;• действующие алгоритмы расчета показателей и возможньи

методы контроля;• действующие средства сбора, передачи и обработки инфор

мации;• действующие средства связи;• принятая точность решения задачи;• трудоемкость решения задачи;

322

• действующие формы представления исходных данных и ре-зультатов их обработки в виде документов;

• потребители результатной информации по задаче. При об-следовании документооборота следует составить схему маршру-та движения документов, которая должна отразить:

• количество документов;• место формирования показателей документа;• взаимосвязь документов при их формировании;• маршрут и длительность движения документа;• место использования и хранения данного документа;• внутренние и внешние информационные связи;• объем документа в знаках.По результатам обследования следует установить перечень

задач управления, решение которых целесообразно автоматизи-ровать, и очередность их разработки.

В отчете по обследованию, называемом технико-экономичес-ким обоснованием (ТЭО), приводятся: характеристика материаль-но-технической базы производства предприятия (объединения),численность работников по категориям, основные технико-эко-номические показатели производства и реализации продукции,краткое описание функций подразделений и должностных лиц,схемы информационных связей и объем информации по перио-дам, схемы маршрутов движения документов, данные об уровнеавтоматизации управленческого труда и методах управления.

В ТЭО обосновываются предложения по совершенствованиюсистемы управления, выделяются функции, подлежащие автома-тизации, указываются первоочередной комплекс задач и предва-рительный перечень средств системы, проводится ориентировоч-ная оценка экономической эффективности создания ЭИС.

Техническое задание на систему разрабатывается заказчикомпри непосредственном участии разработчика.

Техническое задание — это документ, утвержденный в уста-новленном порядке, определяющий цели, требования и основныеисходные данные, необходимые для разработки автоматизиро-ванной системы управления, и содержащий предварительнуюоценку экономической эффективности системы.

Утвержденное техническое задание является документом, ко-торым разработчики должны руководствоваться на всех этападсоздания системы и проектирования задач. Изменения, вносимыев техническое задание, должны оформляться протоколом, явля-

323

ющимся частью технического задания. Протокол должен утверждаться заказчиком.

При разработке технического задания следует:• установить общую цель создания ЭИС, определить состаи

подсистем и задач;• разработать и обосновать требования, предъявляемые i

информационным подсистемам;• разработать и обосновать требования, предъявляемые i

информационной базе, математическому и программному обсчпечению, комплексу технических средств (включая средства свя ши передачи данных);

• установить общие требования к проектируемой системе;• определить перечень задач и исполнителей;• определить этапы создания системы и сроки их выполнения• провести предварительный расчет затрат на создание систем!.!

и определить уровень экономической эффективности ее внедренияТехническое задание должно включать следующие разделы.

Введение.1. Основание для разработки системы.2. Общие положения.3. Функциональная часть системы.4. Обеспечивающая часть системы.5. Организация работ и исполнители.6. Этапы разработки и внедрения системы.7. Предварительный расчет затрат на создание системы и э к < >

комической эффективности от ее внедрения.После утверждения технического задания разрабатываю н >

координационный план создания системы, сетевой график раб> > iи проводится расчет затрат на разработку системы.

8.4.3. ОРГАНИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТА

Основанием для разработки технического проекта системыслужит техническое задание, утвержденное заказчиком.

Технический проект системы — это техническая документ'ция, утвержденная в установленном порядке, содержащая общо-системные проектные решения, алгоритм решения задач, а такжеоценку экономической эффективности автоматизированной сис«

324

темы управления и перечень мероприятий по подготовке объек-та к внедрению.

Технический проект разрабатывается в целях определенияосновных проектных решений по созданию системы. На этом этапеосуществляется комплекс научно-исследовательских и эксперимен-i альных работ для выбора наилучших вариантов решений, про-нодятся экспериментальная проверка основных проектных реше-ний и расчет экономической эффективности системы.

Фактически технический проект содержит комплекс экономи-ко-математических и алгоритмических моделей.

Полный комплект технического проекта на систему включаети себя 10 документов:

1. Пояснительная записка.2. Функциональная и организационная структура системы.3. Постановка задач и алгоритм решения.4. Организация информационной базы.5. Альбом форм документов.6. Система математического обеспечения.7. Принцип построения комплекса технических средств.8. Расчет экономической эффективности системы.9. Мероприятия по подготовке объекта к внедрению системы.10. Ведомость документов.Из приведенного перечня документ 3 "Постановка задач и

алгоритм решения" выполняется для каждой отдельной задачи,включаемой в ЭИС, остальные документы — общие для всей си-стемы. Кроме того, документы 1, 2, 5, 8 и 9 могут разрабаты-ваться для отдельных подсистем.

Все перечисленные документы можно сгруппировать и пред-сгавить в виде четырех основных частей технического проекта:жономико-организационная, информационная, математическая,техническая.

Экономико-организационная часть технического проекта со-держит пояснительную записку с обоснованием разработки сис-1емы, перечень организаций разработчиков, краткую характери-с гику объекта с указанием основных технико-экономических по-казателей его функционирования и связей с другими объектами,краткие сведения об основных проектных решениях по функцио-нальной и обеспечивающей частям системы.

В разделе технического проекта, посвященном организацион-ной и функциональной структуре системы, даются: обоснование

325

выделяемых подсистем, их перечень и назначение; перечень за-дач, решаемых в каждой подсистеме, с краткой характеристикойих содержания; схема информационных связей между подсисте-мами и между задачами в рамках каждой подсистемы.

Для каждой задачи, включенной в комплекс первоочередныхзадач, выполняются ее постановка и алгоритм решения. В этотраздел технического проекта включаются:

• организационно-экономическая сущность задачи (наимено-вание, цель решения, краткое содержание, метод, периодичностьи время решения задачи, способы сбора и передачи данных, связьзадачи с другими задачами, характер использования результатоврешения, в которых они используются);

• экономико-математическая модель задачи (структурная иразвернутая форма представления);

• входная оперативная информация (характеристика показа-телей, их значность и диапазон изменения, формы представления);

• нормативно-справочная информация (НСИ) — содержаниеи формы представления;

• информация, хранимая для связи с другими задачами;• информация, накапливаемая для последующих решений дан-

ной задачи;• информация по внесению изменений (система внесения из-

менений и перечень информации, подвергающейся изменениям);• алгоритм решения задачи (последовательность этапов рас-

чета, схема, расчетные формулы);• контрольный пример (набор заполненных данными форм

входных документов, условные документы с накапливаемой ихранимой информацией, формы выходных документов, заполнен-ные по результатам решения экономико-технической задачи и всоответствии с разработанным алгоритмом расчета).

В документе "Расчет экономической эффективности системы"содержится сводная смета затрат, связанных с эксплуатацией си-стем, приводится расчет годовой экономической эффективности,источниками которой являются оптимизация производственнойструктуры хозяйства (объединения), снижение себестоимостипродукции за счет рационального использования производствен-ных ресурсов и уменьшения потерь, улучшения принимаемыхуправленческих решений.

В документе "Мероприятия по подготовке объекта к внедре-нию системы" приводятся перечень организационных мероприя-

326

тий по совершенствованию сложившейся структуры управления,перечень работ по внедрению системы, которые необходимо вы-полнить на стадии рабочего проектирования, с указанием сро-ков и ответственных лиц.

Информационная часть технического проекта объединяет до-кументы 4 и 5. В документе "Организация информационной базы"отражаются: источники поступления информации и способы еепередачи для решения первоочередного комплекса функциональ-ных задач; совокупность показателей, используемых в системе;состав документов, сроки и периодичность их поступления; ос-новные проектные решения по организации фонда НСИ; составНСИ, включая перечень реквизитов, их определение, значность,диапазон изменения и перечень документов НСИ; перечень мас-сивов НСИ, их объем, порядок и частота корректировки инфор-мации; предложения по унификации документации, контрольныйпример по внесению изменений в НСИ; структурная форма НСИс описанием связи между элементами; требования к технологиисоздания и ведения фонда; методы хранения, поиска, внесенияизменений и контроля, определения объемов и потоков инфор-мации НСИ.

"Альбом форм документов" содержит формы НСИ.Математическая часть технического проекта содержит обо-

снование структуры математического обеспечения, обоснованиевыбора системы программирования, в том числе перечень стан-дартных программ.

Техническая часть технического проекта включает: описаниеи обоснование схемы технического процесса обработки данных;обоснование требований к разработке нестандартного оборудо-вания; обоснование и выбор структуры комплекса техническихсредств и его функциональных групп; комплекс мероприятий пообеспечению надежности функционирования технических средств.

8.4.4. ОРГАНИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИРАБОЧЕГО ПРОЕКТА

Рабочее проектирование заключается в разработке материа-лов, обеспечивающих эксплуатацию автоматизированной систе-мы обработки информации.

327

Рабочий проект — это техническая документация, утвержден-ная в установленном порядке, содержащая уточненные данные идетализированные общесистемные проектные решения, програм-мы и инструкции по решению задач, а также уточненную оценкуэкономической эффективности автоматизированной системы уп-равления и уточненный перечень мероприятий по подготовкеобъекта к внедрению.

Рабочий проект разрабатывается на основе технического про-екта, утвержденного заказчиком.

На этапе рабочего проектирования заказчик должен закон-чить работы по подготовке объекта к внедрению системы, под-готовить помещения для установки компьютеров, организоватьучебу работников всех звеньев организационной структуры, раз-местить заказы на изготовление нестандартного оборудования.

Разработчиками на этом этапе создания системы уточняетсясетевой график выполнения рабочего проекта, проводятся экс-периментальные исследования для изыскания путей реализациипринятых проектных решений, обосновываются дополнительныепроектные решения, разрабатывается технологический процесссбора и обработки информации, составляется рабочая доку-ментация, уточняются расчеты экономической эффективное inсистемы.

В состав рабочей документации проекта входят документы:1. Пояснительная записка.2. Функциональная и организационная структура.3. Должностные инструкции.4. Инструкция по заполнению входных оперативных документен.5. Инструкция по использованию выходных документов.6. Инструкция по организации и ведению нормативно-спра-

вочной информации.7. Инструкция по организации хранения информации в архиве.8. Инструкция по подготовке информации к вводу в ПК.9. Расчет экономической эффективности системы.10. Мероприятия по подготовке объекта к внедрению.11. Ведомость документов.Экономико-организационная часть рабочего проекта содержи i

уточненный перечень задач, решаемых каждой подсистемой, суказанием периодичности и сроков их решения; инструкции каж-

328

дому должностному лицу с описанием действии при нормальномрежиме функционирования системы и при его нарушениях; по-рядок и правила использования входных документов и маршру-ты их движения.

Расчет экономической эффективности проводится на основеуточненных сметно-финансовых расчетов на создание системы.Мероприятия по подготовке объекта и внедрению системы вклю-чают общий перечень работ, наименование подразделений и от-ветственных исполнителей, срок исполнения и формы заверше-ния отдельных этапов.

Информационная часть рабочего проекта включает материа-лы с перечнем показателей, используемых в задачах различныхподсистем; описание порядка формирования массивов информа-ции; описание методов внесения изменений в информацию и ме-тодов организации контроля информации; перечень показателей,выдаваемых по запросу аппарата управления. '

Кроме того, приводятся альбомы документов и рабочие ин-струкции: по формированию исходных данных для решения за-дач, по организации массивов информации, внесению в них из-менений, по хранению и обновлению информации.

Математическая часть рабочего проекта содержит уточне-ние в составе экономико-математических моделей; описаниеметодов, алгоритмы и программы решения задач; описание ме-тодов организации массивов информации; выбранную системупрограммирования; используемую операционную систему; биб-лиотеку стандартных программ и инструкции для их использова-ния; эталоны программ для решения задач и для работы с НСИ.

Техническая часть рабочего проекта предусматривает опре-деление технических средств (тип ЭВМ, периферийные устрой-ства, средства связи и передачи данных); описание технологичес-кого процесса обработки данных; расчет и составление графиказагрузки комплекса технических средств; описание режима функ-ционирования комплекса технических средств.

Проектная документация, включая техническое задание, тех-нические и рабочие проекты, оформляется в соответствии с тре-бованиями Единой системы конструкторской документации(ЕСКД).

329

8.4.5. ВНЕДРЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Рабочий проект служит основой для внедрения системы. Вне-дрение системы представляет собой процесс, включающий под-готовку объекта, опытную эксплуатацию и приемку ЭИС в про-мышленную эксплуатацию.

Внедрение системы — это процесс постепенного перехода отсуществующей системы учета и анализа к новой, предусмотрен-ной документацией рабочего проекта на всю систему. Внедрениеотдельных задач и подсистем может проводиться параллельно сразработкой рабочего проекта на всю систему.

Основными этапами внедрения системы являются:• подготовка объекта к внедрению системы;• сдача задач и подсистем в опытную эксплуатацию;• проведение опытной эксплуатации;• сдача задач, подсистем, системы в целом в промышленную

эксплуатацию.Опытная эксплуатация ЭИС заключается в проверке алгорит-

мов, программ и звеньев технологического процесса обработкиданных в реальных условиях. Она проводится для окончатель-ной отладки программ и отработки технологического процессарешения задач; проверки подготовленности информационнойбазы; отработки взаимосвязи задач системы;'приобретения наБЫКОВ работы персоналом предприятия.

Сдача задач в опытную эксплуатацию осуществляется после пред-ставления рабочей документации заказчику и оформляется актом.

Началу опытной эксплуатации должно предшествовать изда-ние приказа, определяющего степень участия и ответственное л.заказчика и разработчика, а также сроки ее проведения.

Опытная эксплуатация задач проводится на основе реальнойинформации о производственно-финансовой деятельности пред-приятия в установленном режиме функционирования с дублиро-ванием работ персонала объекта. На данном этапе разработчикпроводит обучение персонала работе на компьютере по конк-ретным программам.

Срок проведения опытной эксплуатации устанавливается икаждом конкретном случае.

После окончания опытной эксплуатации задач составляетсяпротокол о ходе и результатах опытной эксплуатации. Сдача за-

330

дач в промышленную эксплуатацию оформляется актом, подпи-сываемым заказчиком и разработчиком.

Опытная эксплуатация подсистем проводится в целях комп-лексной проверки всех ее элементов, подготовленности инфор-мационной базы, отладки технологического процесса сбора иобработки информации, обучения персонала работе в условияхфункционирования подсистемы.

Опытную эксплуатацию подсистемы следует осуществлять наоснове полного объема реальной информации в установленномрежиме функционирования с необходимым дублированием работ.

Сдача подсистемы в промышленную эксплуатацию проводитсяпосле сдачи в промышленную эксплуатацию задач пускового ком-плекса данной подсистемы.

Опытная эксплуатация всей информационной системы про-водится в целях комплексной проверки функционирования ее за-дач, проверки подготовленности обеспечивающей части системык функционированию, окончательной отладки технологическогопроцесса сбора и обработки информации.

Опытная эксплуатация системы должна осуществляться наоснове необходимого объема информации о деятельности объектав установленном режиме функционирования.

После окончания опытной эксплуатации системы составляет-ся отчет о внедрении. При положительных результатах опытнойэксплуатации система сдается в промышленную эксплуатацию.

- Промышленная эксплуатация ЭИС. В ходе промышленной экс-плуатации ЭИС проводится анализ функционирования системы.Целями анализа функционирования системы являются проверкаэффективности реализованных проектных решений в условиях еепромышленной эксплуатации, выработка рекомендаций по даль-нейшему развитию системы и формирование типовых решений.

Анализ функционирования системы предусматривает проверку:• функционирования технических средств;• функционирования задач и подсистем в условиях автомати-

зированной обработки;• действий персонала в условиях функционирования системы.Результаты анализа используются для оценки качества систе-

мы и ее реальной экономической эффективности.Работы по анализу функционирования системы проводятся

разработчиком в порядке авторского надзора на основе догово-ра с заказчиком после некоторого периода эксплуатации ЭИС

331

(не менее 6 месяцев). Проведение авторского надзора осуществ-ляется за счет средств, выделенных на создание системы.

Программа работ по проведению анализа составляется раз-работчиком и согласовывается с заказчиком. Анализ функцио-нирования системы начинается после издания приказа о прове-дении этой работы. В приказе указываются сроки и объекты об-следования (согласно программе), а также назначаютсяпредставители заказчика, участвующие в этой работе, и лица, о i -ветственные за своевременное и полное представление необходи-мых материалов разработчику системы. Сбор всех данных (за-полнение необходимых форм, регистрация в журнале и др) осу-ществляется представителем заказчика и контролируетсяразработчиком. Накопленные данные передаются в сроки, ука-занные в программе, представителям разработчиков для pa iработки.

Результаты обработки данных по каждому исследованном \элементу ЭИС (или групп однотипных элементов) протоколируются разработчиком с участием представителей заказчика. H.Iоснове оформленных протоколов разработчик после завершениявсех работ, предусмотренных программой, составляет отчет поанализу функционирования ЭИС.

Сдача заказчику отчета по анализу функционирования сие кмы является завершающим этапом работы разработчика.

В процессе анализа функционирования задач, подсистем идействий персонала в условиях внедрения ЭИС проводятся p,iботы, аналогичные обследованию объекта по параметрам каждои функции подсистем ЭИС, с учетом применяемого комплекс,iтехнических средств и следующих факторов:

• своевременности поступления к управленческому nepcon.iлу необходимой информации;

• повышения достоверности информации;• улучшения технико-экономических показателей работы пред-

приятия.Качество функционирования отдельных задач и подсистем

оценивается по показателям достоверности и своевременное mинформации, повышения качества соответствующих управление!ких решений.

По результатам анализа функционирования системы разр.1батываются предложения для дальнейшего развития ЭИС.

332

8.4.6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Внедрение информационных технологий сопряжено с капи-тальными вложениями как на приобретение техники, так и наразработку проектов, выполнение подготовительных работ иподготовку кадров. Поэтому внедрению должно предшествоватьэкономическое обоснование целесообразности внедрения ЭИС.Это означает, что должна быть рассчитана эффективность при-менения ИТ.

Под эффективностью автоматизированного преобразованияэкономической информации понимают целесообразность приме-нения средств вычислительной и организационной техники приформировании, передаче и обработке данных. Различают расчет-ную и фактическую эффективность. Первую (расчетную) опреде-ляют на стадии проектирования автоматизации информацион-ных работ, т.е. разработки технорабочего проекта; вторую (фак-тическую) — по результатам внедрения технорабочего проекта.

Обобщенным критерием экономической эффективности явля-ется минимум затрат живого и овеществленного труда. При этомустановлено, что чем больше участков управленческих работ ав-томатизировано, тем эффективнее используется техническое ипрограммное обеспечение.

Экономический эффект от внедрения вычислительной и орга-низационной техники подразделяют на прямой и косвенный.

Под прямой экономической эффективностью ИТ понимают эко-номию материально-трудовых ресурсов и денежных средств, по-лученную в результате сокращения численности управленческогоперсонала, фонда заработной платы, расхода основных и вспо-могательных материалов вследствие автоматизации конкретныхвидов планово-учетных и аналитических работ.

Не исключено, что внедрение ИТ на первом этапе не приведетк уменьшению числа работников планово-учетных служб. В этомслучае учитывают косвенную эффективность, проявляющуюся вконечных результатах хозяйственной деятельности предприятия.Ее локальными критериями могут быть: сокращение сроков со-ставления сводок, повышение качества планово-учетных и ана-литических работ, сокращение документооборота, повышениекультуры и производительности труда и т.д. Основным же пока-

333

зателем является повышение качества управления, которое, как ипри прямой экономической эффективности, ведет к экономииживого и овеществленного труда. Оба вида рассмотренной эко-номической эффективности взаимоувязаны.

Экономическую эффективность определяют с помощью тру-довых и стоимостных показателей. Основным при расчетах явля-ется метод сопоставления данных базисного и отчетного перио-дов. В качестве базисного периода при переводе отдельных ра-бот на автоматизацию принимают затраты на обработкуинформации до внедрения ИТ (при ручной обработке), а при со-вершенствовании действующей системы автоматизации экономи-ческих работ — затраты на обработку информации при достиг-нутом уровне автоматизации. При этом пользуются абсолютны-ми и относительными показателями.

Например, на ручную обработку сельскохозяйственных сче-тов-фактур следует затратить 100 чел./ч (То), а при использова-нии ИТ — 5 чел./ч (Т\).

Абсолютный показатель экономической эффективности Тэк

составляет:

Тж = Т0 - TI = 100 - 5 = 95 чел./ч.

Относительный индекс производительности труда*

/п.т = 0,05.

Это значит, что для обработки счетов-фактур при автомат)зации требуется по сравнению с ручной обработкой только 5'времени. Используя индекс производительности труда /п.т, мойно определить относительный показатель экономии трудовых'затрат. При обработке счетов-фактур в результате примененияИТ экономия составит 95%.

Наряду с трудовыми показателями необходимо рассчитыватьи стоимостные показатели, т.е. определять затраты на обработ-ку информации при базисном (Ci) и отчетном (Со) вариантах вденежном выражении.

Абсолютный показатель стоимости Сэк определяется отно-шением:

Ож = С\ - CQ.

334

8.4.7. ЭСКИЗНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕИНФОРМАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ РЕШЕНИЯЧАСТНЫХ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ

Экономист любой специализации, будь то менеджер, бухгал-тер, плановик, финансист или аналитик, должен уметь опреде-лить возможность и целесообразность применения автоматизи-рованной информационной технологии в своей профессиональ-ной деятельности. Для этого он должен уметь проводитьупрощенное эскизное проектирование информационной техно-логии, автоматизирующей выполняемые им функции.

Как правило, на специалиста возлагается обязанность реше-ния частных задач управления, входящих в состав функциональ-ного комплекса. (Например, задачи учета основных средств вхо-дят в состав комплекса учетных задач системы управления пред-приятием.) Тем не менее при эскизном проектировании нужноучитывать, что информационная технология — это система, все 'ееэлементы взаимосвязаны, и решение частных задач должно увязы-ваться с целями и критериями задач, решаемых на соседних уров-

335

нях управления. При эскизном проектировании такой частнойинформационной технологии выполняются те же стандартизиро-ванные этапы проектирования автоматизированных систем, толь-ко в упрощенном виде, доступном неспециалисту-системщику.Краткое содержание этапов упрощенного эскизного проектиро-вания изложено ниже.

Элементы предпроектного анализа:• анализ организационной структуры существующей систе-

мы управления и определение места специалиста;• анализ функциональной структуры системы управления и

определение места и структурных связей автоматизируемыхфункций;

• анализ информационных потоков (документооборота), их мар-шрутов, узлов пересечения, содержания, периодичности, объемов.

Элементы технического проектирования:• выбор хранимых данных (показателей);• определение функциональных (алгоритмических) зависимо-

стей показателей;• организация информационной базы; -• определение форм входных и выходных документов.Элементы рабочего проектирования:• выбор технических средств реализации частной информа-

ционной технологии;• выбор базовых и функциональных программных средств.Элементы внедрения:• приобретение и установка технических и базовых программ-

ных средств;• приобретение, адаптация и настройка функционального

программного обеспечения;• создание внутримашинного информационного фонда (за-

полнение базы данных).. На стадии упрощенного предпроектного анализа основная

задача состоит в определении узла пересечения информационныхпотоков, в котором находится рабочее место специалиста, и де-тальном выявлении их содержания, периодичности возникнове-ния, объемов (в байтах). Точное определение этого узла невоз-можно без знания общей организационной и функциональнойструктуры предприятия. В этом и состоит системность предпро-ектного анализа, увязывающего частные задачи (функции) спе-

336

циалиста со всей организационной и функциональной системойуправления предприятием.

Знание содержания (т.е. документов) информационных пото-ков, частоты обработки и объемов информации позволяет оце-нить минимально необходимые ресурсы (производительность иемкость запоминающих устройств) вычислительной техники.Обычно для информационного узла заполняется специальнаяшблица (рис. 8.13). Напоминаем, что один символ (цифра, бук-ва, знак) в документе — это один байт.

Рис. 8.13. Пример таблицы документов информационного узла

Организационная и функциональная структуры системы ото-бражаются в виде схем, которые при физическом (рабочем) про-ектировании помогают выбрать топологию компьютерной сетипредприятия. Кроме того, вдумчивый анализ существующих орга-низационной структуры и документооборота, как правило, по-зволяет внести предложение по их оптимизации.

Стадия упрощенного технического проектирования дает обоб-щенную концептуальную модель решаемой задачи и позволяет ча-стично провести логическое проектирование процессов накопле-ния и обработки данных. Для создания информационной базыданных необходимо прежде всего определить состав хранимыхпоказателей, т.е. первичной независимой информации. К такойинформации относится, во-первых, нормативно-справочная ин-формация, помещаемая в справочники баз данных, и, во-вторых,входная информация функциональных задач. Для формализован-ного определения состава хранимых элементов данных, помимосправочных, все показатели, характеризующие .функциональную

337

задачу, сводят в одну или несколько (в зависимости от сложностизадачи) таблиц (матриц) смежности (см. разд. 5.1) и с их помощью,определяют как входные (подлежащие хранению), так и промежу-1точные и выходные показатели. Одновременно эти таблицы по-зволяют определить состав функционально зависимых показате-лей, а для каждого из них — перечень показателей-аргументов.

После выявления наборов входных, промежуточных и выход-ных показателей (элементов данных) определяют математичес-кие функции для зависимых показателей. Набср этих функций исоставляет математическую модель решаемой задачи.

Для того чтобы выбранные хранимые показатели занести вбазу данных ЭВМ, необходимо представить их в виде, соответ-ствующем модели организации данных в БД. На персональныхкомпьютерах в основном используют реляционные (табличные)БД, поэтому процесс организации информационной базы приупрощенном эскизном проектировании сводится к разработкепростых таблиц, содержащих входные (хранимые) показатели.При отсутствии форм входных и выходных документов разраба-тываются новые или модернизируются старые формы.

При выполнении элементов рабочего проектирования произво-дится выбор аппаратно-программных средств, решающих функци-ональную задачу в автоматизированном режиме Тип компьютерадолжен выбираться с учетом перспективы развития информацион-ных технологий на предприятии и расширения состава решаемыхспециалистами задач. Кроме того, должны учитываться ресурсыкомпьютера, необходимые для установки базового программногообеспечения и программ, которые повсеместно используются в ежед-невной профессиональной деятельности экономиста.

Простые задачи (расчет одной или нескольких таблиц), а так-же работы с матрицами смежности при выборе хранимых дан-ных могут быть запрограммированы с помощью электронныхтаблиц (например, Excel), что фактически является элементомавтоматизации этапов технического и рабочего проектирования.

Помимо усилий, направленных на организацию автоматизи-рованного решения собственных функциональных задач, эконо-мисту в отчете о проведенном упрощенном эскизном проектиро-вании будет неплохо предложить топологию и схему компьютер-ной сети, которую можно разработать на основе анализаорганизационно-функциональной структуры \. маршрутов ин-формационных потоков предприятия.

338

После обсуждения и уточнения упрощенного эскизного про-екта информационной технологии решения частных задач насту-пает стадия внедрения, состоящая в приобретении, установке иизучении технических (компьютер, притер, сетевые компонен-ты и т.п.) и программных средств (базовое и функциональноепрограммное обеспечение) реализации этой технологии. Приоб-ретаемые функциональные программные средства, как правило,являются многофункциональными, а их базы данных пустыми,т.е. содержат только программную оболочку (структуру). Поэто-му в задачу специалиста входит после изучения инструкцийпользователя выбрать те функции программы, которые им будутиспользоваться, а затем заполнить базу данных информацией,подготовленной на этапе упрощенного технического проектиро-вания. Как правило, эта работа состоит в заполнении с клавиа-туры ПК справочников, предназначенных для хранения входнойи нормативно-справочной информации. При проектированииавтоматизации решения простых задач специалист может само-стоятельно подготовить их решение с помощью базовых про-граммных средств (например, Excel и Access). После удовлетво-рительного решения задач на контрольных примерах (т.е. зада-чах с заранее известным ответом) можно приступить кэксплуатации спроектированной информационной технологии.

8.5. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯЭКОНОМИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХСИСТЕМ

Рассмотренные выше стандартные этапы создания информа-ционных систем позволяют выделить три стадии их проектирова-ния. Это предпроектный анализ (ПА), позволяющий разработатьтехнико-экономическое обоснование и техническое задание, тех-нический проект (ТП) и рабочий проект (РП). Автоматизирован-ные системы появились практически с первыми ЭВМ и прошлидостаточно долгий путь развития. Опыт их создания показал, чтовсе стадии проектирования являются чрезвычайно трудоемкими.Поэтому, естественно, не прекращаются работы по созданию ме-тодов и средств автоматизации проектирования ЭИС. Сформи-ровались четыре подхода к автоматизации процессов создания

339

проектных решений: элементный, подсистемный, объектный имодельный. Элементный подход предполагает использование ти-повых проектных решений по отдельным функциональным зада*чам управления. Подсистемный подход использует накопленныйопыт разработок по проектированию функциональных подсистем(планирование, учет, анализ и т.д.). При объектном подходе ис-пользуются типовые решения для целого класса объектов (напри-мер, ЭИС консервного комбината, ЭИС предприятия). К сожале-нию, эти подходы оказались малоэффективными, так как требуютзначительных доработок, связанных с непохожестью конкретногореального предприятия на типовое, к которому привязаны типо-вые проектные решения. Кроме того, эти подходы ускоряют толь-ко третью стадию создания ЭИС — рабочее проектирование. Са-мыми же трудоемкими стадиями являются предпроектный анализи техническое проектирование, где используют модельный подход.

8.5.1. МОДЕЛЬНЫЙ ПОДХОД

Модельный подход к автоматизации проектирования ЭИ(является наиболее перспективным и базируется на тех же прин-ципах, что и информационная технология. Это позволяет рас-сматривать модельный подход как информационную технологиюавтоматизации проектирования ЭИС, поскольку автоматизациялюбого процесса, будь то проектирование или управление, предполагает наличие контура информационной технологии.

Суть модельного подхода состоит в последовательном пре-образовании управления: от общей математической модели уиравления до алгоритмической модели решаемой функциональномзадачи [32]. На рис. 8.14 приведена укрупненная схема такой последовательной декомпозиции и преобразования моделей в процессе проектирования ЭИС.

Основой здесь является общая матемашческая модель управ-ления (ОММУ), отражающая критерий и целевую функцию уп-равления с учетом налагаемых на объект управления ограниче-ний. В результате предпроектного анализа общая модель управ-ления декомпозируется на частные математические моделиуправления (ЧММУ) объектом, отражающие частные задачи уп- .равления и их цели. Техническое проектирование (ТП) включаетв себя концептуальное (КП) и логическое проектирование (ЛП).Концептуальный проект позволяет из частных моделей управле-ния создать содержательный образ (концептуальную модель —КМ) проектируемой автоматизированной системы, а результа-том логического проектирования являются алгоритмические мо-дели (AM) решаемых в системе задач управления. Физическое про-ектирование (ФП) дает рабочий проект программно-аппаратнойреализации информационной технологии в ЭИС.

Такая последовательность преобразований моделей можетбыть реализована процессами и средствами информационнойтехнологии. На физическом уровне автоматизированное проек-тирование ЭИС производится проектировщиком с помощьюАРМ, включающего компьютер с соответствующим базовым ипроблемно-ориентированным программным обеспечением.

Последовательность автоматизированного проектированияинформационной технологии в ЭИС показана на рис. 8.15.

Общая математическая модель управления объектом являет-ся базой для разработки модели предметной области (МПО), ото-бражаемой комплексом функциональных задач (КФЗ) управле-ния. Выделенные из общей модели управления частные моделипредставляются отдельными функциональными задачами, что яв-ляется основным результатом предпроектного анализа. Концеп-туальное проектирование осуществляется на основе созданныхчастных моделей управления, содержание которых позволяет раз-работать концепции организации информационных процессов(КОП) и создать концептуальную модель системы управления.Содержательная (концептуальная) модель системы в процесселогического проектирования формализуется моделями информа-ционных процессов (МИП) и моделями решаемых задач (МРЗ),преобразуемыми затем в алгоритмические модели. Заключитель-ный этап логического проектирования — разработка алгорит-мов (А) решения вычислительных задач (ВЗ), отображающих фун-кциональные задачи на уровне данных. Физическое проектиро-вание, в результате которого создается рабочий проект, состоитв разработке обеспечивающих подсистем (One) — программно-го, технического и организационного обеспечения.

Изложенный модельный подход к автоматизированному про-ектированию организационных систем управления нашел отра-жение в технологиях проектирования, называемых CASE-техно-логиями.

8.5.2. CASE-ТЕХНОЛОГИИ

CASE-технология стала ответом на ряд серьезных трудностей,возникших при разработке и эксплуатации компьютерных систем[32]. Учитывая неудачу многих проектов, заказчики стремились по-лучить хорошо проработанное обоснование проекта с тестиро-ванным программным обеспечением. Однако они не всегда предо-ставляли разработчикам необходимую информацию, справедливоотнося ее к разряду коммерческой тайны, да и сама организацияинформационных потоков постоянно менялась по мере расшире-ния деятельности предприятия. В результате осуществление про-ектов затягивалось, и созданные программно-аппаратные комп-лексы начинали работать в условиях, когда требования предприя-

342

тия к ним изменялись. Применялся и иной подход. Компьютер-ный комплекс разрабатывался и вводился в эксплуатацию в ко-роткие сроки специализированной фирмой при полном взаимо-действии с заказчиком. Это обеспечивало создание работоспособ-ного комплекса, но из-за отсутствия необходимой документации,задержки с обучением персонала и многочисленных "недоделок",особенно в программном обеспечении, эксплуатация комплексапопадала полностью в зависимость от разработчиков и происхо-дила в условиях постоянных сбоев и потребности в дополнитель-ных затратах на переделки и усовершенствования.

Для выхода из сложившейся ситуации была разработана CASE-технология (Computed Aided Software Engineering — система конст-руирования программ с помощью компьютера), поддерживающаяпроектирование, выбор технологии и архитектуру, а также напи-сание программного обеспечения. Разработчик с ее помощью опи-сывает предметную область; входящие в нее объекты, их свойства;связи между объектами и их свойствами. В результате формирует-ся модель, описывающая основных участников системы, их пол-номочия, потоки финансовых и иных документов между ними. Входе описания создается электронная версия проекта, которая рас-печатывается и оперативно передается для согласования всем уча-стникам проекта как рабочая документация.

В процессе создания проекта выделяют следующие этапы:• формирование требований, разработка и выбор варианта

концепции системы;• разработка и утверждение технического задания на систему;• разработка эскизного и технического проектов с описани-

ем всех компонентов и архитектуры системы;• рабочее проектирование, предполагающее разработку и от-

ладку программы; описание структуры базы данных; созданиедокументации на поставку и установку технических средств;

• ввод в действие системы, предусматривающий установку ивключение аппаратных средств, инсталлирование программногообеспечения, загрузку баз данных, тестирование системы, обуче-ние герсонала;

• эксплуатация системы, включающая сопровождение про-граммных средств и всего проекта, поддержку и замену аппарат-ных средств.

CASE-технология сформировалась в процессе интеграцииопыта и новых возможностей, появившихся у разработчиков

343

компьютерных систем. Начало этому процессу положили компи-ляторы и интерпретаторы с алгоритмических языков, затем к нимдобавились средства тестирования программ, их отладки и сред-ства генерации отчетов. Для обмена информацией в проектныхорганизациях и обеспечения оперативного доступа к создавае-мой документации были разработаны средства информационнойподдержки и управления проектом. С появлением инструмента-рия описания концепции проектов в моделируемом учреждениибыла создана система проектирования, которая поддерживает всетехнологические этапы проекта, обеспечивает его документиро-вание и согласованную работу групп разработчиков как со сто-роны заказчика, так и со стороны исполнителя.

В настоящее время существует множество CASE-систем, разли-чающихся по степени компьютерной поддержки этапов разработкипроектов. В одних системах обеспечено только графическое пред-ставление функций подразделений учреждения и потоков информа-ции между ними, в других — автоматизирован процесс описаниябаз данных и составления некоторых программ или их частей.

В основе CASE-технологии лежит процесс выявления функцийотдельных элементов систем и информационных потоков. Каждоерабочее место описывается как технологический модуль, в кото-ром происходит преобразование информации. Каждому модулюустанавливается в соответствие механизм, который изменяет на-ходящиеся в модуле данные и функции в зависимости от управля-ющих параметров, и информацию, получаемую от оператора илидругих модулей. Модуль системы может передавать информацию,может управлять функциями другого модуля. Для связанных меж-ду собой функциональных блоков устанавливают механизм, опи-сывающий правила их взаимодействия. В конечном итоге состав-ляется полная модель системы, которая может быть рассчитана набумаге с внесением всех необходимых пояснений и спецификаций.

Описание информационных потоков в учреждении во многихCASE-системах проводится с помощью ER-модели (Entiti-Relationship — модель "сущность — связь"). Порядок построе-ния такой модели и используемые при этом абстракции опреде-ляются CASE-методом, без освоения которог о CASE-технологияне может быть применена в полном объеме. Учитывая дорого-визну CASE-систем, российские специалисты, усвоив CASE-ме-тод, создают свои инструментальные средства для описания ER-моделей и баз данных.

344

В процессе построения ER-моделей CASE-система проверя-ет соответствующие программы на непротиворечивость, что по-зволяет на разных этапах проектирования выявлять ошибки иобеспечить качественное моделирование баз данных и написа-ние программ, исправление недоработок на последующих эта-пах затруднительно и требует значительных материальныхзатрат.

С помощью средств описания ER-модели создаются графичес-кое изображение информационных потоков, а также словарь про-екта, который включает в себя упорядоченную информацию о фун-кциях и связях участников системы. Проектировщик-системщикможет использовать для описания "своих" объектов атрибуты,содержащиеся в словаре проекта. Информация словаря может бытьраспечатана и превращена в часть документации проекта.

Инструменты CASE-технологии позволяют на основе ER-модели генерировать описание (таблицы), диалоговые процеду-ры, а также средства вывода данных и довести проект до стадиитестирования и опытной эксплуатации. Эти инструменты при-меняются и в дальнейшем для внесения изменений в проект.

Основные д о с т о и н с т в а CASE-технологии: повышение про-изводительности труда программистов на несколько порядков,возможность формализовать документирование и администри-рование проектов, минимизация ошибок и разработка более со-вершенного программного обеспечения конечных пользователей,ускорение обучения персонала и использование программногообеспечения в полном объеме, постоянное обновление и модер-низация пользовательских программ.

Наиболее известной в России в настоящее время являетсяCASE-система Oracle, позволяющая создавать приложения на базеодноименной СУБД. В ее основе лежит CASE-метод проектиро-вания сеги "сверху вниз" — от наиболее общих решений к част-ным. Этапы в системе Oracle: выработка стратегии; анализ объек-та; проектирование; реализация; внедрение; эксплуатация.

ER-модель строится на этапе анализа объекта, а СУБД — наэтапе проектирования.

CASE-система Oracle состоит из инструментальных средствCASE*Dictionary (для графического представления модулей пред-метной области), CASE*Generator (для автоматического генери-рования программных модулей).

345

Ожидается, что средства компьютерной поддержки процессапроектирования будут быстро развиваться, обеспечивая генера-цию все большего объема инструкций программ конечных пользо-вателей, повышая тем самым производительность труда програм-мистов и проектировщиков, а также качество самих продуктов.

Вопросы для самопроверки

1. Нарисуйте и объясните схему организационной структуры пред-приятия.

2. Назовите фазы управления предприятием, объясните и покажитеих взаимосвязь.

3. Нарисуйте схему состава и взаимосвязей моделей и задач управ-ления предприятием.

4. Перечислите и объясните состав функциональных задач и моде-лей фазы планирования.

5. Какие задачи решаются в фазе учета и какие математическиемодели применяются для их решения?

6. Опишите задачи и модели фазы анализа.7. Какие функциональные задачи подлежат решению в фазе регули-

рования? Какие методы и модели применяются?8. Нарисуйте и объясните концептуальную схему информационно)!

технологии на предприятии как совокупности информационныхпроцессов.

9. Нарисуйте схему топологии компьютерной сети предприятияОбъясните с ее помощью автоматизированный процесс управле-ния предприятием.

10. Сформулируйте организационно-экономическую постановку за-дачи автоматизации учета труда и его оплаты.

11. Назовите выходные документы при обработке информации поучету денежных средств.

12. Сформулируйте постановку задачи по автоматизации учета производственных запасов.

13. Изложите содержание главного меню по учету товарно-материальных ценностей.

14. Назовите особенности укрупненной схемы технологического процесса обработки информации по учету основных средств.

15. Назовите особенности обработки информации по сводному сиптетическому учету.

346

16. Нарисуйте и объясните схему организационной структуры пред-приятия.

17. Что такое офисная информационная технология и для чего онанужна? Расскажите о поколениях офисной технологии.

18. На каких программно-аппаратных средствах может быть реали-зована единая среда обмена сообщениями (unified messaging)?

19. Расскажите о назначении и задачах этапов обследования, анали-за и разработки технического задания.

20. Как организуется этап разработки технико-экономического про-екта?

21. Что такое рабочий проект ЭИС и как организуется этап рабочегопроектирования?

22. Расскажите об этапе внедрения спроектированной ЭИС.23. Чем определяется экономическая эффективность ИТ?24. Изложите стандарты технологических стадий и этапов создания

ЭИС.25. Как проводится упрощенное эскизное проектирование ИТ реше-

ния частных задач управления?26. Какие существуют подходы к автоматизации проектирования

ЭИС?27. В чем состоит суть модельного подхода к автоматизации проек-

тирования ЭИС?28. Нарисуйте и объясните схему модельного проектирования ЭИС.29. Как модельный подход реализуется в CASE-технологиях?

Глава

9 РОССИЙСКИЙ РЫНОКФИНАНСОВО-

ЭКОНОМИЧЕСКИХПРОГРАММ

Отечественный рынок финансово-экономических программ за-родился в начале 1990-х гг. Тогда же в основном сформировалисьюридически самостоятельные коллективы разработчиков этихпрограмм (в основном это были сотрудники бывших вычисли-тельных центров и отделов АСУ). Некоторые из них стали пре-успевающими., известными на всю страну компаниями.

В настоящее время первый этап развития рынка бухгалтерс-ких программ практически завершен. Сегодня уже сложно по-пасть в число лидеров, не имея мощного инвестора, организо-ванной команды разработчиков, менеджеров, маркетологов и сет иподдержки. Ведь многие пользователи понимают разницу меж-ду надежрой, мощной, устойчивой в финансовом отношениифирмой-разработчиком и разработчиком-одиночкой, между фир-менным отработанным "коробочным" продуктом с хорошей документацией, гарантированной поддержкой в самых дальнихрегионах и постоянно дорабатываемой кустарной узкопрофшп,ной разработкой местного значения.

Присутствующее сегодня на рынке финансово-экономическиеприкладное программное обеспечение весьма разнообразно инеоднородно, что является результатом воздействия на его pa iвитие трех доминирующих факторов: постоянно растущие тре-бования потребителей; конъюнктурное мировоззрение поданляющего числа разработчиков; неустойчивость нормативно-прлвовой среды.

348

9.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНЫХПРОДУКТОВ

На сегодняшний день единой, общепринятой классификациифинансово-экономических программ не существует. Тем не ме-нее развитие и применение компьютерных систем сейчас таковы,что необходима комплексная, всеобъемлющая классификация, от-вечающая требованиям системного анализа. Она помогла бы не-профессиональному пользователю правильно ориентироватьсяне только в выборе того или иного программного продукта (ПП),но и в его эксплуатации. Для этого программные продукты необ-ходимо классифицировать по нескольким признакам, в том числетаким, которые характеризовали бы его генезис (происхождение)[4,30]. Последнее существенно влияет на аспекты эксплуатацииПП, его возможность адаптироваться к структуре того или ино-го конкретного предприятия, к меняющемуся законодательствуи т.п. В этой связи подходы к классификации могут быть сгруп-пированы следующим образом.

1. Программы предназначены и создаются для работыв различных операционных средах (оболочках). В зависимо-сти от этого они подразделяются на бухгалтерские программыпод DOS, Windows 3.0, Windows 3.11, Windows 95, Windows NT,OS/2.

2. По степени автоматизации программы можно разбить наследующие основные категории: узкоспециализированные програм-мы, специализированные, универсальные (комплексные системы).

3. Программы предназначены и создаются для работы в раз-личных организациях. При этом можно выделить бюджетныеорганизации и коммерческие.

4. Очень часто возникает необходимость организовать раз-дельный бухгалтерский учет на нескольких компьютерах (рабо-чих местах) с последующим слиянием данных для подведения ито-гов. Как правило, разделение работ между рабочими местамиосуществляется по участкам учета. В этой связи в настоящее вре-мя все бухгалтерские пакеты можно разделить на следующие ка-тегории: работающие в автономном режиме; работающие в се-тевом режиме.

5. Размер организации, специфика бухгалтерского учета нагом или ином предприятии также накладывают свой отпечаток

349

при создании АРМ. В этом отношении все бухгалтерские про-граммы могут быть разделены на следующие категории: для ма-лых, средних и крупных предприятий.

6. Наличие макроязыка и степень его развития в целях адап-тации программного продукта к изменяющимся условиям функ-ционирования производства и законодательной базы.

7. Наличие сервисных возможностей адаптации программы кизменяющемуся законодательству, структуре производства и т.п.:отсутствуют или недостаточно развиты средства, позволяющиевносить изменения, осуществлять настройку самим пользовате-лем, не изменяя при этом программы.

Не претендуя на создание классификации, сгруппируем наи-более известные программные продукты, предлагаемые на рос-сийском рынке различными фирмами-разработчиками.

Мини-бухгалтерия. К классу "мини-бухгалтерия" относятсяпрограммы, предназначенные главным образом для бухгалтерийс малой численностью (1—3 человека), без явной специализациисотрудников по конкретным разделам учета. Эти программы ори-ентированы, как правило, на малый бизнес. Они реализуют фун-кции ведения синтетического и стоимостного аналитическогоучета, позволяют вводить и обрабатывать бухгалтерские записи,оформлять небольшой набор первичных документов и формиро-вать отчетность. На малых предприятиях основной объем рабо:приходится на финансовый учет, а на ведение управленческогоучета затрачивается гораздо меньше времени. Это связано с уп-рощением алгоритмов решаемых задач по управленческому уче-ту. Среди этой группы программ наибольшее распространениеполучили такие программные продукты, как "Мини-бухгалтерия"(фирма "1C", Москва), "Бухгалтерия малого предприятия" (фир-ма "Фор", Москва), "Финансы без проблем" ("Хакере-Дизайн",Мариуполь), и др.

Интегрированная бухгалтерская система (ИБС). Большинстворазработок этого класса выросло из предыдущего. Сегодня классИБС — один из наиболее распространенных. К данному классуотносятся программы, объединяющие и поддерживающие веде-ние всех основных учетных функций и разделов бухгалтерски оучета. Реализованные в рамках единой программы, эти системыориентированы в основном на малый и средний бизнес и пред-назначены для бухгалтерий численностью 2—5 человек. ИБС слу-жат для работы в основном на одном компьютере, хотя возмож-

350

ны варианты их использования и на нескольких компьютерах(например, выделяют ПК для расчета зарплаты и др.), а также влокальной сети. При этом на каждом ПК отображается, как пра-вило, целиком вся система. Среди этой группы наиболее распро-странены программные продукты фирм "Парус", "Инфософт","Инотек", "Модуль Пи".

Бухгалтерский конструктор. Это бухгалтерская система с рас-ширенными инструментальными возможностями. Реализованныев таких системах бухгалтерские "навыки" (для типовых продаж)ограничиваются обычно не слишком большими возможностями.Выполнение таких операций, как расчет износа основных средств,оценка запасов товарно-материальных ценностей, расчет зара-ботной платы, калькуляция себестоимости, переоценка валютныхсчетов, распределение прибыли, движение и взаимодействие пер-вичных документов в крупной бухгалтерии между различнымиучастками учета, "конструкторы", как правило, без соответству-ющих настроек не могут осуществить. Однако при овладенииспециальным языком можно самостоятельно научить программувыполнять любые расчеты, выдавать ведомости, отчеты и др.

Принципиально невозможно в одну программу заложить спе-цифику учета тысяч бухгалтерий. Поэтому такие системы сталиделать в виде универсальных заготовок, из которых с помощьюнастроек можно сделать программу, подходящую для любой фир-мы. Эти универсальные системы более устойчивы, свободны отошибок, не связаны с конкретной спецификой той или иной фир-мы. Программы менее уязвимы для быстроменяющегося законо-дательства.

Главной особенностью программных систем (ПС) класса "бух-галтерский конструктор" является модульная и гибкая архитек-тура. Наряду с основными бухгалтерскими функциями в них име-ются специальный встроенный процедурный язык и средства на-стройки, предполагающие широкие возможности адаптации кконкретным условиям учета и дополнительным требованиям либосамим пользователем, либо дилером разработчика. В противо-положность этому виду ПС большинство других бухгалтерскихсистем использует, как правило, "защитные" алгоритмы настрой-ки специальных учетных методик и расчетов, недоступные дляизменений пользователями, например алгоритмы расчета износаосновных средств, оценки запасов товарно-материальных цен-ностей, расчета курсовых разниц и т.д.

351

позволяете упредить негативные и реализовать позитивные тен-денции.

Требоювания и функции, которые должны обеспечивать про-i раммныею средства данйого класса:

• возмможность анализа и оценки отдельных показателей про-пчводстве1енно-финансового состояния объекта, предприятия поразличными методикам и определение тенденций его изменения;

• эконоюмический анализ деятельности объекта исследования,прогноз;

• соответствие методик анализа и оценки международнымстандартами, возможность сравнения показателей деятельности оте-чественныых и зарубежных фирм;

• расчсчет вариантов бизнес-планов, ранжирование вариантовно приорюитетам пользователя;

• расчечет дополнительных показателей по алгоритмам пользо-па геля;

• возмможность одновременного использования большого чис-ла показатателей, включение в анализ различных факторов как эко-помическссого, так и неэкономического характера;

• возмможность использования статических и динамическихиариантов)в сравнения элементов анализа;

• таблшичное и графическое представление информации и т.п.Систелемы "Учет в международных стандартах". Системы это-

1 о класса а обеспечивают поддержку как отечественных, так и наи-Гюлее расгспространенных западных стандартов учета и отчетнос-ти (GAARP, LASC). Они поддерживают несколько языков и ва-лют, наийболее распространенные формы внутрифирменнойотчетностгги и др. Такие системы рекомендуются, как правило, ауди-юрской ф фирме международного уровня, с ее помощью можноиастраиваиться на специфику заказчика и осуществлять сопровож-дение.

В этомм сложном и ответственном классе лидерство по правумринадлежжит фирме "Монолит-Инфо", имеющей богатый опыт1шедрения1я своих комплексов в инофирмах и совместных пред-приятиях, с, успешно отстаивающей престиж российских разработ-чиков и к конкурирующей с западными программами. Известнаi акже фирфма "Инотек" с ее системой "Учет в международных стан-дартах". С Система больше ориентирована на специфику российс-кого учетста, чем другие аналогичные западные системы, извест-

355

ные на нашем рынке, и, по мнению экспертов, может составитьим серьезную конкуренцию.

Отечественные фирмы-разработчики пока отстают в исполь-зовании передовых технологий, общесистемных подходах, реа-лизации и комплексной взаимоувязке в едином проекте всех под-систем и модулей: учета и расчетов, анализа и управления, пла-нирования, прогнозирования и т.д. Однако эксперты, хорошознакомые в основном с западными системами, с удивлением об-наружили и признали, что в системах российских ведущих фирммногие сложные вопросы, важные для отечественных пользова-телей, оказались решены на порядок лучше, чем в западных.

Правовые системы и базы данных. К этому классу относятсясистемы для работы, хранения и регулярного обновления в ком-пьютере сборников нормативных документов и др. Под собира-тельным названием "правовые" понимаются различные специаль-ные информационно-справочные или подобные системы право-вых, нормативных документов, основных бухгалтерских понятий,баз данных и т.п.

Осуществляемые в нашей экономике реформы сопровождают-ся значительными и частыми пополнениями и изменениями зако-нов, нормативных актов и прочих регламентирующих и инструк-тивных документов. Поэтому с нормативными документами се-годня работают не только юристы. Руководители и специалистыфирм вынуждены постоянно отслеживать и всегда иметь под ру-кой необходимые нормативные документы, инструктивные ма-териалы, комментарии и т. п., чтобы своевременно скорректиро-вать свои действия под их быстроменяющиеся требования. Оченьчасто специалисты обращаются к различной правовой информа-ции при заключении договоров, контрактов, при ведении бух-галтерского учета и делопроизводства, при планировании, реше-нии кадровых вопросов и т. п. Горы нормативных и подзакон-ных актов, которые при этом нужно найти и просмотреть,отнимают у специалистов уйму времени. Ценность информацииникогда не бывает чрезмерной. И это действительно так. Ибоприбыли и убытки компаний, действующих в конкурентной сре-де свободного рынка, напрямую зависят от своевременности иправильности принятия решений.

Лидерами в этом классе являются отечественные информаци-онно-правовые и справочные системы "Консультант Плюс", "Га-рант-Сервис", "Кодекс", "Консультант-Бухгалтер".

356

Корпоративные системы (системы управления). Это современ-ное название автоматизированной системы управления достаточ-но крупным предприятием, имеющим сложную организацион-но-производственную структуру. К предприятиям или организа-циям такого типа можно отнести, например, промышленныепредприятия с разветвленной цеховой структурой производства,предприятия энергоснабжения и связи, торговые оптово-закупоч-ные предприятия, базы, администрации округов.

Корпоративные системы должны работать в сети и включатьв себя все функциональные комплексы задач, обеспечивающиеавтоматизированное управление предприятиями, организация-ми, ведомствами.

В стране был накоплен опыт разработки и внедрения круп-ных экономических информационных систем, которые успешноэксплуатировались на многих предприятиях. Однако в настоя-щее время прежняя технология работ устарела морально.

Развитие информационных технологий на базе современнойвычислительной техники и общесистемных программных средствпозволяет сегодня на новом уровне осуществить практически тепрогрессивные идеи, которые ранее реализовать было или невоз-можно, или слишком сложно, долго и дорого.

Класс "корпоративные системы" (системы автоматизации иуправления корпорацией, компанией, финансовой группой и т.п.)включает в себя значительно больше функций, чем, например,просто управление предприятием. Корпорация может объединятьразличные управленческие, производственные, финансовые и дру-гие структуры, юридические лица, иметь несколько территори-ально удаленных филиалов, предприятий, торговых фирм, зани-мающихся самыми разнообразными видами деятельности (про-изводственной, строительной, добывающей, банковской,страховой и пр.). Здесь на первый план выходят скорее пробле-мы правильной организации информационного обеспечения:уровней иерархии, агрегирования информации, ее оперативнос-ти и достоверности, консолидации данных и отчетов в централь-ном офисе, организации доступа к данным и их защиты, техно-логии согласованного обновления единой информации общегодоступа.

В качестве компонентов системы присутствуют: функциональ-но полная подсистема бухгалтерского учета с возможностью ис-пользования различных международных стандартов; подсистемы

35?

оперативного, производственного учета, учета кадров, различ-ные подсистемы управления, делопроизводства и планирования-анализа и поддержки принятия решений и пр. Как видим, бух-галтерская составляющая в такой системе не является главенству-ющей, подобные разработки ориентированы больше на руково-дителей компаний и управляющих разных уровней. В такой сис-теме важнее взаимосвязь и согласованность всех составных частей,непротиворечивость их данных, а также эффективность приме-нения системы для управления компанией в целом.

Готовые программные комплексы, одновременно охватываю-щие функции управления предприятиями в целом, предлагают нароссийском рынке пока преимущественно западные фирмы. Не-смотря на то, что стоимость западных программ и услуг по ихсопровождению на один-два порядка выше отечественных, а на-бор функций и адаптируемость систем, сроки их внедрения, да исервис сопровождения далеко не полностью удовлетворяют по-требностям и требованиям отечественных пользователей, некото-рые предприятия, имеющие значительные финансовые ресурсы, потем или иным причинам все же ориентируются на эти продукты.

Одним из таких продуктов является система R/3 фирмы SAP(ФРГ), применяемая в любых отраслях промышленности и в лю-бых сферах деятельности.

Отечественные разработки автоматизированных систем мас-штаба предприятия, к которым, безусловно, относятся и торго-вые системы, — это класс программ более высокого уровня. Накомплексность автоматизации управления предприятиями пре-тендуют, к примеру, системы корпорации "Галактика", фирмы"Росэкспертиза" и "Никос-Софт", компания "АйТи". По функ-циональной наполненности их разработки еще далеки от систе-мы R/3, но использование соответствующих крупным системаминструментальных и программно-аппаратных средств свидетель-ствует о том, что в недалеком будущем они смогут составить се-рьезную конкуренцию западным системам.

Уже сейчас эти фирмы рассматривают системы автоматиза-ции как комплекс работ по постановке и организации процессауправления, реструктуризации предприятия и его бизнес-процес-сов с поиском оптимальных на сегодняшний день средств, мето-дов, информационных технологий.

Финансы многофилиального концерна принадлежат обычногруппе собственников, поэтому необходимо предусмотреть воз-

358

можность консолидированного управления и получения консо-лидированных торговых и финансовых отчетов (в том числе вмеждународных стандартах) и др. Актуальным становится нали-чие элементов планирования: для обеспечения эффективного уп-равления необходимо иметь план в структуре показателей агре-гированного финансового и товарного отчета, а также возмож-ность получения сопоставительного отчета о выполнении плана.

9.2. ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВВЕДУЩИХ ФИРМ

Фирма "1C". Сегодня это бесспорный лидер по известности итиражу продаж. Прежде всего фирма известна благодаря своемупродукту под названием "1C: Бухгалтерия". Существуют базо-вая и профессиональная разновидности этой программы, а так-же их различные модификации, предназначенные для использо-вания в локальном и сетевом вариантах.

Начать работать с "1C: Бухгалтерия" можно практически сра-зу после ее установки на компьютер. Освоение базовых возмож-ностей программы — процедур ручного ввода бухгалтерских за-писей и получения самых необходимых отчетов: оборотно-саль-довой ведомости, Главной книги, шахматного оборотногобаланса и многих других — вполне по силам подготовленному вкомпьютерном отношении бухгалтеру.

По мере накопления опыта и изучения документации у бух-галтера возникает естественное желание "заставить" компьютервыполнять и другие действия: вести не только стоимостный, но инатуральный учет, рассчитывать износ основных средств, кальку-лировать себестоимость, проводить переоценку валютных средств,формировать отчетность. Иными словами, более полно учитыватьособенности принятой в его организации учетной политики. Сво-еобразие ведения отдельных учетных операций в организацияхразличного профиля настолько велико, что нет и не может бытькомпьютерной программы, которая могла бы удовлетворить всенеобходимые потребности. Это тем более невозможно в совре-менных российских условиях, при неустоявшемся законодательстве,когда различными нормативными актами то и дело меняются ус-ловия "игры" — от налоговых ставок до методик расчета тех

359

или иных показателей. Заранее заложить все варианты расчетов вкомпьютерную программу нельзя. В этой ситуации практическивсе разработчики программ для автоматизации бухгалтерскогоучета вынуждены идти на то, чтобы предоставить пользователюсредства настройки программ, использование которых дало бывозможность последнему гибко приспосабливать их к собствен-ной учетной специфике и перенастраивать при изменении "правилигры" государством. Бухгалтерские программные продукты фир-мы "1C", особенно так называемая профессиональная версия "1C:Бухгалтерия" и специализированная программа расчета заработ-ной платы, в достаточной мере обладают такими возможностями.

Наличие мощных инструментальных средств позволяет гиб-ко приспосабливать программы к автоматическому выполнениюмассовых расчетов, зависящих как от специфики конкретногораздела учета, так и от особенностей учетной политики предпри-ятия. Ори этом указанные средства не только дают возможностьизменять отдельные параметры, как, например, коды счетов, суб-счетов, аналитических счетов, их названия, налоговые ставки ит.п., но и позволяют достаточно полно описать и модифициро-вать правила выполнения расчетов.

Средства настройки бухгалтерских программ не так сложны,как кажется на первый взгляд, тем более что с программами по-ставляется достаточное число готовых к использованию и снаб-женных подробными методическими указаниями примеров. Так,пользователи любой версии "1C: Бухгалтерия" получают с про-граммой полный комплект настроенных квалифицированнымиаудиторами правил расчетов всех отчетных форм. При этом фир-ма "1C" гарантирует бесплатную поставку изменений в настрой-ке при изменении отчетных форм.

Конечно, составление некоторых расчетных формул можетоказаться сложным для начинающих пользователей, не имеющихопределенных навыков в примененном компьютером. В этом слу-чае на помощь могут прийти дилеры фирмы, специализирующи-еся не только на продаже, но и на сопровождении, настройке,техническом обслуживании и обучении пользователей "1C: Бух-галтерия".

В настоящее время настройки всех разновидностей "1C: Бух-галтерия", особенно ее профессиональных версий, так велики, чтопрактически нет таких бухгалтерских расчетов, которые не мог-ли бы быть выполнены программой автоматически. Нужно лишь

360

внимательно разобраться в том, как ее соответствующим обра-зом настроить, или обратиться к квалифицированным специали-стам за помощью.

Фирма "1C" предлагает не только программные средства дляавтоматизации бухгалтерского учета, но и набор других программ-ньгх продуктов, таких, как "1C: Электронная почта", "1C: Тор-говля", "1C: Документооборот", "1C: АФС", "1C: Электронныйсправочник бухгалтера".

Для создания электронной почты можно использовать про-граммные средства различных поставщиков, в том числе имени-тых западных фирм. Однако они, как правило, плохо приспособ-лены к работе в отечественных телефонных сетях, часто не обес-печивающих тех стандартов качества телефонной связи, которыеподдерживаются в западных странах и на которые эти програм-мы рассчитаны. Поэтому фирма "1C" предлагает своим клиентамне менее качественное, чем западное, программное обеспечениедля создания электронной почты, адаптированное к работе в ус-ловиях низкого качества российских телефонных сетей, да и к томуже существенно более дешевое. Предлагаемое фирмой програм-мное обеспечение для создания корпоративной электронной по-чты весьма неприхотливо и в отношении мощности требуемыхтехнических средств.

Электронная почта "1C: ЭП" — это интегрированная систе-ма, объединяющая в себе электронную почту (ЭП), БД и различ-ные сервисные решения для большинства информационных за-дач (пакетная и диалоговая работа с ЭП, посылка сообщений,документов и т.п. индивидуальному адресату, группе абонентов,на доску объявлений или в другие почтовые системы). Система"1C: ЭП" — это не только почта. Имеется широкий набор интег-рируемых подсистем и функций, которые существенно расширя-ют возможности абонентов: доступ к БД (правовым, личным,офисным, отраслевым, общегосударственным и др.), диалоговыйрежим работы с ними и с почтовым ящиком, шлюз (средства ипроцедуры специального входа) в сеть "Релком". Кроме того,система проста в установке и удобна в эксплуатации и т.п. К при-меру, она позволяет разослать за ночь в автоматическом режимебез участия человека 1000 факсов различным адресатам.

Пользователи могут подключаться и к сети самой фирмы "1C"и использовать огромные базы данных оперативно обновляемойправовой и коммерческой информации. Отличительной особен-

361

ностью этих баз данных является то, что способы работы с нимиориентированы на пользователей, слабо разбирающихся в ком-пьютерной технике.

Пакет "1C: Торговля "представляет собой гибкую универсаль-ную систему автоматизации учета в торговле, складском хозяй-стве и смежных областях деятельности предприятия. Пакет со-здан на базе новой технологии фирмы и первым из российскихпрограммных продуктов прошел жесткое тестирование, получивот корпорации Microsoft логотип "Разработан для Windows 95".Пользователи могут быстро расширять возможности работы(учет комплектации изделий/заказов, услуг и издержек обраще-ния, выписка доверенностей, работа со счетами-фактурами и др.)без изменения программы. Есть возможность подключения тор-гового оборудования (сканеров штрих-кодов, недорогих отече-ственных кассовых аппаратов).

Программа "1C: АФС" представляет собой специальную вер-сию программы "Анализ финансового состояния предприятий",разработанную фирмой ИНЭК специально для семейства бух-галтерских программ "1C". Исходной информацией для анализаслужат данные годовой, квартальной или месячной бухгалтерс-кой отчетности предприятий любой организационно-правовойформы, включая предприятия с иностранным участием. Програм-ма рассчитывает свыше 90 показателей, автоматически формиру-ет аналитический баланс-нетто, освобожденный от статей, иска-жающих реальное финансовое состояние предприятия. Встроен-ная графика позволяет наглядно представить динамику данныхили данные на определенную дату.

Система программ "1C:Предприятие" предназначена для ком-плексной автоматизации экономической деятельности предприя-тий различных направлений деятельности и форм,собственнос-ти. Она позволяет организовать в единой системе эффективныйбухгалтерский, кадровый, оперативный торговый учет, а такжерасчет заработной платы.

В данную поставку входят компоненты "Бухгалтерский учет","Оперативный учет" и. "Расчет", работающие в единой конфигу-рации.

Компонент "Расчет " предназначен для расчета заработнойплаты и ведения кадрового учета и обеспечивает: автоматиза-цию расчета начислений и удержаний по любым алгоритмам;проведение расчетов "задним" числом; формирование расчетных

362

листков любого вида; расчеты как индивидуальных, так и груп-повых начислений типа бригадных нарядов; формирование пла-тежных ведомостей с упорядочиванием информации по разнымкритериям с разбиением ее по категориям, подразделениям и дру-гим признакам; расчет больничных листов, отпусков, оплаты посреднему заработку на основе данных за прошлые расчетные пе-риоды; полный расчет заработной платы как по месячному,так и по недельному циклу; стандартные отчеты для налоговойинспекции и Пенсионного фонда РФ; ведение штатного расписа-ния предприятия; распределение задачи ввода исходной инфор-мации и расчета между кадровиком и расчетчиком; статистичес-кая информация по сотрудникам предприятия; фиксация кадро-вых перемещений сотрудников и их продвижения по службе;создание отчетов по кадровым перемещениям сотрудников и ихпродвижению по службе.

1C: Предприятие 7.7 (сетевая версия). Данный продукт пред-назначен для одновременной работы нескольких пользователейв единой информационной базе.

1C: Предприятие 7.7 + MS SQL Server 7.0 (5 пользователей).Основное отличие данного продукта состоит в том, что он обес-печивает возможность хранения таблиц базы данных на специа-лизированном сервере (MS SQL Server 7.0), в результате чегоможно достичь большей надежности хранения данных, свести кминимуму риск их повреждения или потери в случае возникнове-ния неполадок в работе компьютерной сети, аварий источниковпитания и т.п., а также уменьшить простои системы, вызванныеупомянутыми причинами. Кроме того, при одновременной ра-боте большого числа пользователей с большими объемами дан-ных улучшаются показатели производительности системы.

В комплект поставки входит также информационная база "1C:Гарант-Правовая поддержка", издаваемая совместно фирмами"1C" и "Гарант-Сервис" и интегрированная с "1C: Предприя-тием 7.7". Это подразумевает контекстно-зависимую систему по-мощи для бухгалтера и специальный справочник нормативныхактов, т.е. на любом этапе работы пользователь может просмот-.реть правовые документы, касающиеся конкретной хозяйствен-ной операции.

"Интеллект-Сервис". Спектр и качество продукции этой фир-мы, комплексный подход к проблемам удовлетворяют запросы исамых малых, и средних фирм (программы БЭМБИ+, БЭСТ), и

363

крупных компаний (БЭСТ-3, БЭСТ-4). Среди пользователей про-»граммных средств этой фирмы торговые и страховые компании,промышленные предприятия и строительные фирмы, бюджетныеорганизации, издательства, инвестиционные компании, фонды идр. Сейчас активно развивается направление, связанное с пред-приятиями общественного питания. Но наибольший удельныйвес среди пользователей программ фирмы приходится на торго-вые организации [26].

БЭСТ — это комплексная система автоматизации оператив-ного и бухгалтерского учета. Гибкая технология автоматизиро-ванного учета позволяет объединить в единой системе специали-зированный программный продукт, компьютерную сеть, кассо-вые аппараты, устройства считывания штрих-кодов и другоеоборудование.

Система БЭСТ-3 отличается мощным аналитическим учетом,универсальностью, простотой освоения и удобством работы,настраиваемостью и гибкостью, отличной документированнос-тью и хорошим уровнем автоматизации. Используемый в систе-ме подход работы "от документа" дает возможность пользовате-лям вести свои операции в естественном, привычном для них ре-жиме, обрабатывая первичные документы, а фирме позволяетпросто и быстро вводить модули с новыми функциональнымивозможностями. Так, для организаций, осуществляющих торго-вые операции, в систему включены соответствующие модули уче-та и движения товарно-материальных ценностей и готовой про-дукции (ГП) на складах; модули управления продажами, анализадвижения товаров и ГП, их прибыльности. Для предприятий роз-ничной торговли обеспечивается связь с электронными кассовы-ми аппаратами торговых залов и др.

По группе предприятий, фирм, осуществляющих совместнуюдеятельность, могут быть получены сводная финансовая отчет-ность и объединенный баланс.

Для крупных предприятий может поставляться специальнаясетевая версия систем, работающая в архитектуре "клиент-сер-вер" с сервером БД xBase-типа, повышающая надежность обра-ботки и хранения данных и скорость работы программы. В нейреализованы такие возможности, как ведение многоуровневогоаналитического учета; возможность выбора различных форм уче-та, ориентированных на применение в хозяйственно-коммерчес-кой сфере деятельности или бюджетных организациях; одновре-

364

менное использование до четырех видов прайс-листов с различ-ными отпускными ценами (оптовыми, розничными и т.п.), ре-зервирование товаров и ГП, возможность применения несколь-ких единиц измерения для одной номенклатуры; ведение карто-тек, наличие справочника типовых операций и автоматическоеформирование проводок, сохранение связи документов с опера-циями и проводками, возможность автоматического пересчетаданных при необходимости корректировки БД прошлых отчет-ных периодов. Система БЭСТ-3 имеет генератор отчетов, воз-можность формирования большого количества различных встро-енных отчетных форм (около 300 видов) и наглядного представ-ления данных в графическом виде; возможность обмена даннымис банковскими системами расчета фактической себестоимостирасходных материалов методами FIFO, LIFO, средних цен, воз-можность анализа финансового состояния и др.

БЭСТ-4 — развитие системы БЭСТ-3. В отличие от предыду-щих программных комплексов БЭСТ-4 поставляется в двух вари-антах: в конфигурации "файл-сервер" и конфигурации "клиент-сервер". Применение конфигурации "клиент-сервер" рекоменду-ется для организаций с числом рабочих мест более десяти. Приэтом значительно повышаются характеристики целостности базданных при увеличении быстродействия их обработки.

Для эксплуатации системы БЭСТ-4 требуются рабочие стан-ции с такими же техническими характеристиками, как и для сис-темы БЭСТ-3. Допускается использование различных операци-онных систем: MS DOS, Windows 3-xx, Windows 95, Windows NT.В архитектуре "файл-сервер" программа может эксплуатироватьсяв локальных сетях на базе Windows 95, Windows NT, Nowell NetWare и т.п.

Система БЭСТ-4 отличается развитыми функциями учета дви-жения товаров на складе и в торговом зале, обеспечивает работусо счетами-фактурами и автоматические партионный учет и про-дажу товаров комплектами. В то же время поддерживаются и всепрочие разделы бухгалтерского учета: расчет зарплаты, учет ос-новных средств, материалов (малоценных и быстроизнашиваю-щихся предметов), работа с расчетными и валютными счетамив банке, формирование баланса и документов публичной отчет-ности и т.д.

Руководителю система предоставляет широкие возможностипо оперативному контролю и управлению магазином. Например,

365

она позволяет оперативно определить номенклатуру товаров,пользующихся наибольшим спросом, выяснить, сколько их оста-лось в наличии и у какого поставщика наиболее выгодно заку-пить очередную партию этого товара.

В отличие от БЭСТ-3 система БЭСТ-4 дополнена многимивозможностями и режимами. Введен полноценный бухгалтерс-кий учет по забалансовым счетам. На забалансовых счетах, также как и на остальных счетах, может быть открыт аналитическийучет, получены любые отчеты и справки. Создан новый АРМ"Управление закупками", предоставляющий пользователю мно-жество дополнительных возможностей. Ведется реестр счетовкредиторов. Можно выписывать счета в валюте и отслеживатьвзаиморасчеты даже в том случае, если платежи проводятся в руб-лях. К счетам кредиторов "привязаны" товарные документы по-ставщиков и подрядчиков — счета-фактуры. При вводе сче-тов-фактур поддерживаются справочники товаров, материалови услуг. На основе реестра счетов-фактур формируются отчетыпо книге покупок. На основе счета-фактуры можно автоматичес-ки формировать документы оприходования запасов (товаров,материалов) на складах. При этом предусмотрена возможностьнеполного оприходования — пользователь сможет указать коли-чество брака и недостачи в поставке и автоматически генериро-вать соответствующие проводки.

Введены новые возможности в АРМ "Товары. Готовая про-дукция". Счет-фактуру можно автоматически сформировать и наоснове документа складского учета на реализацию товара. Во всехблоках складского учета предусмотрена возможность веденияпартионного учета запасов на складе. Для партионного учета пре-дусматривается ведение параллельного учета как в национальнойвалюте, так и в валюте поставки. Обеспечивается списание себес-тоимости по средним ценам на уровне номенклатурного номера.

В АРМ "Торговый зал" появилась возможность ведения длякаждого магазина своего прайс-листа. Можно построить отчетыза каждую дату в тех ценах, в которых реально и продавался то-вар. В системе БЭСТ пользователь имеет возможность учитыватьодин и тот же товар на разных счетах учета. Для пользователей,ведущих одновременно учет товаров на складе и в магазине, пре-дусматривается разделение учета: по фактическим ценам — наскладе и по учетным (по ценам реализации) — в розничной тор-говле.

366

Специальная программа "Финансовый анализ" обеспечива-ет оперативный анализ товарных потоков и издержек обраще-ния. Руководитель получает мощный инструмент, позволяющийпроанализировать оптимальность состава запасов товаров, ихколичества и периодичность пополнения, выявить группы наи-более прибыльных товаров, оценить тенденции изменения при-были в зависимости от различных факторов (например, от изме-нения цены, себестоимости закупок). Программа предоставляетвозможность оценить динамику издержек обращения в сравне-нии с динамикой товарооборота, определить резервы по сокра-щению этих издержек.

Система "БЭСТ-ОФИС" предназначена для ведения опера-тивного и бухгалтерского учета на предприятиях малого бизне-са. Программа ориентирована именно на управление и позволя-ет перейти от интуитивного подхода при ведении дел к регуляр-ному менеджменту. Это поможет снизить издержки, увеличитьобъемы продаж и в конечном итоге повысить прибыльность пред-приятия. Система позволяет:

• полностью контролировать финансовые потоки;• управлять товарными запасами предприятия;• регулировать отношения с бизнес- партнерами;• формировать необходимую бухгалтерскую и налоговую

отчетность.Ниже представлен состав подсистем "БЭСТ-ОФИС".У ч е т к а д р о в• учет организационной структуры предприятия:• ведение карточек персонального учета;• регистрация данных о движении по службе;• фотоархив работников;• телефонная и адресная книги;• печать индивидуальных карточек по форме Т-2.У ч е т ф и н а н с о в :• учет наличия и движения денежных средств в кассах и на

банковских счетах предприятия;• формирование кассовых и банковских документов;• анализ финансовых потоков по видам поступлений и пла-

тежей;• создание проводок по платежным документам;• подготовка отчетов по кассовым и банковским операциям

(кассовая книга и др.).

367

Учет в з а и м о р а с ч е т о в :• ведение картотеки расчетов с партнерами;• контроль дебиторской и кредиторской задолженности по

сделкам и по партнеру в целом;• сведение расчетов в любой денежной единице;• начисление и списание обязательств;• проведение взаимозачетов.Управление закупками:• ведение договоров и счетов на закупку товарно-материаль-

ных ценностей и приобретение услуг;• ведение договоров консигнации и контроль взаиморасче-

тов с консигнантами;• оформление товарных и платежных документов на основе

договоров и счетов;• отчеты по сделкам закупки.У п р а в л е н и е з а п а с а м и :• оперативный контроль наличия и движения товарных за-

пасов;• поддержка произвольного количества мест хранения;• автоматический партионный учет;• контроль сроков годности партий товара;• учет товаров по их владельцам;• оформление документов товародвижения;• бухгалтерский учет запасов с применением метода сплош-

ной идентификации (по себестоимости единицы);• подготовка отчетов по состоянию и движению запасов.У п р а в л е н и е п р о д а ж а м и :• оформление договоров и счетов на продажу в любых

валютах;• ведение договоров о передаче товара на консигнацию;• ведение прейскурантов;• анализ продаж в различных аспектах.Н а л о г о в ы й у ч е т :• ведение картотеки налогов;• ведение реестра моделей налогообложения;• гибкая настройка алгоритмов расчета налогов;• оформление документов по начислению и перечислению

налоговых платежей;• контроль задолженности перед бюджетом и внебюджетны-

ми фондами;

368

• автоматизированное формирование счетов-фактур;• ведение книги покупок и книги продаж;• подготовка внешней отчетности предприятия.Б у х г а л т е р с к и й у ч е т :• поддержка многоуровневого аналитического учета;• создание проводок по первичным документам;• использование шаблонов проводок при контировке доку-

ментов;• ведение реестра проводок;• оперативный расчет оборотно-сальдового баланса;• подготовка внутренней бухгалтерской отчетности.У ч е т з а р а б о т н о й п л а т ы :• ведение лицевых счетов сотрудников;• расчет стандартных начислений и удержаний;• настройка алгоритмов расчета;• формирование расчетной ведомости и обработка расчетных

листков;• расчет начислений в бюджет и во внебюджетные фонды;• создание бухгалтерских проводок;• подготовка отчетов по оплате труда и доходам сотрудников.У ч е т и м у щ е с т в а :• оформление документов движения основных средств;• ведение картотеки учета объектов;• начисление амортизации, в том числе и с учетом пробега

автотранспорта;• создание необходимых бухгалтерских проводок;• отчеты по состоянию и движению основных средств.Система реализована средствами MS Visual Studio 6.0, в каче-

стве СУБД используется MS Access 2000.Инфософт. Эта фирма успешно работает в промышленной

сфере, предлагает широкий спектр программных средств, в томчисле с исходными текстами: бухгалтерские системы, программ-ные комплексы для автоматизации управления предприятиями,строительными организациями, программы для бюджетных орга-низаций и др.

Программа "Многовалютная финансовая бухгалтерия" пред-лагается для небольших фирм, только постигающих азы автома-тизации учета. Это недорогая программа, снабженная доходчи-во составленным учебным пособием "Финансовая бухгалтерия".Она работает во многих организациях.

369

"Интегратор" — новая многопользовательская сетевая бухгалтерская система, вобравшая в себя последние достижения фирмы. "Интегратор" — многопользовательская компьютерная бух>галтерия, программный продукт нового поколения, отвечающийсовременным требованиям. Эта система изначально проектиро-валась как сетевая, она построена в архитектуре "клиент-сервер"'и предназначена не только для предприятий, впервые приступа-ющих к автоматизации, но и для тех, кто не удовлетворен резуль-татами работающих у них компьютерных комплексов [27].

"Интегратор" содержит все необходимые средства для авто-матизации бухгалтерского учета предприятия, обеспечивает пол-ноту функций и требуемый уровень детализации учета на каж-дом участке. Система строится в единой информационной среде,где все пользователи имеют доступ к общей информации в режи-ме реального времени: новые или измененные данные, введенныена одном рабочем месте, сразу же могут использоваться персона-лом, работающим на других компьютерах.

Программа поддерживает сложившееся на предприятии раз-деление бухгалтерии на участки учета, имеет средство разграни-чения доступа к информации, поддерживает суверенность и от-ветственность каждого исполнителя, устанавливает необходимыевзаимосвязи для обмена данными, обеспечивает согласованнуюработу бухгалтеров, обладает средствами гибкой настройки вход-ных и выходных документов, автоматизирует процедуры форми-рования проводок и выполнение расчетов на основе использова-ния типовых хозяйственных операций.

Пользователь самостоятельно может определить количествои названия участков учета, удалить из базовой поставки одниучастки и ввести новые, организовать на каждом из участковлюбое количество рабочих мест. На реальных объектах, эксплуа-тирующих систему, можно встретить настройку как на десяткиучастков учета, что характерно для больших предприятий, так ина одно-два рабочих места, что вполне достаточно для неболь-ших фирм.

"Интегратор" обеспечивает суверенность работы персонала:каждый бухгалтер отвечает за достоверность информации по сче-там своего участка. Когда бухгалтер вводит в компьютер хозяй-ственные операции, сальдо и обороты пересчитываются толькопо тем счетам, которые относятся к его участку. Проводки вводи-мой операции, затрагивающие счета других участков, остаются

370

отложенными до тех пор, пока их не подтвердят бухгалтеры смеж-ных участков. В системе применен удобный механизм отработ-ки спорных ситуаций, что создает хорошие условия для обеспе-чения согласованной работы большого количества бухгалтеров.

В части аналитического учета для каждого балансового счетапользователь устанавливает требуемый уровень "глубины анали-тики. Например, для материальных ценностей и товаров можноустановить ведение натурального и стоимостного учета по скла-дам и материально ответственным лицам; для взаиморасчетов —ведение учета по организациям и договорам и т.д. В системе пре-дусмотрена возможность ввода новых аналитических парамет-ров и показателей, не включенных в базовую поставку.

Система обеспечивает автоматическое формирование прово-док и выполнение расчетов на основе использования типовыххозяйственных операций, которые можно настроить на необхо-димую учетную политику предприятия. Есть возможность вклю-чения в типовые хозяйственные операции любого количествапроводок, в том числе циклически повторяющихся. При созда-нии новой типовой операции используются маски ввода для ко-пирования повторяющейся в проводках аналитики, а также раз-нообразные типовые алгоритмы расчетов. Существуют средствасоздания новых алгоритмов. "Интегратор" позволяет модифи-цировать старые и создавать новые входные формы и выходныедокументы с помощью генератора отчетов.

Очень существенно и то, что версия 3.0 системы позволяетработать не только "от операции", но и "от документа". Причемпользователь может создавать любые собственные формы доку-ментов, устанавливать технологическую последовательность ихобработки, настраивать систему на автоматическое формирова-ние проводок. А это значит, что с помощью "Интегратора" можнотеперь автоматизировать не только работу бухгалтерии, но и дру-гих служб, которые не имеют прямого отношения к бухгалтерс-ким проводкам, таких, например, как финансовый отдел или от-дел сбыта.

Для небольших фирм, где бухгалтерский учет ведут один-двабухгалтера, фирма "Инфософт" предлагает однопользовательс-кий (несетевой) вариант системы "Интегратор". Он содержитпрактически те же функции и возможности, что и сетевой вари-ант, но работает на одном компьютере. Однопользовательский"Интегратор" прост в эксплуатации, имеет невысокую стоимость.

371

КОМТЕХ+. Эта фирма известна сетевой версией комплексной системы и ее различными вариациями поставок: бухгалтерекая система, склад и анализ финансовой деятельности.

Основные отличия системы: гибкость настройки, автоматиза-ция ведения многих трудоемких процессов и операций, наличиеудобных механизмов распределения и анализа информации и др.В частности, пользователь может самостоятельно определить рек-визиты - поля номенклатурного справочника; особенности фор-мирования учетной или отпускной цены, состава и способов рас-чета реквизитов приходных и расходных документов; алгоритмаавтоматического распределения сумм, формирования новых про-водок в журнале хозяйственных операций с пообъектным распре-делением сумм и др. Эта технология и возможности ПС позво-ляют бухгалтеру отобрать необходимые проводки, объединить позаданному признаку, распределить указанную или рассчитаннуюсумму пропорционально удельным весам сумм проводок.

Задачу контроля взаиморасчетов с контрагентами, как пра-вило, вызывающих трудности при формировании финансовыхрезультатов, помогает решать соответствующий модуль, предос-тавляющий необходимую аналитическую информацию дляпользователей.

Модуль "Калькуляция изделий в производстве" обеспечиваетэффективное решение задач, где требуется определение себестои-мости изделий на основе цен входящих в них комплектующих.Большая потребность в решении так называемых калькуляцион-ных задач обычно характерна для общепита, однако необходи-мость в автоматизации подобного типа задач имеется и в про-мышленности, и в строительстве, и т.п.

Очень удобен механизм проведения групповых операций,что существенно облегчает и ускоряет работу пользователя;такое, к сожалению, нечасто можно встретить в бухгалтерскихпрограммах.

ХАКЕРС ДИЗАЙН. Принципиальным отличием сетевойсистемы "Финансы без проблем" этой фирмы от других разрабо-ток является то, что специалисты отказались от использованиястандартных SQL-серверов и создали специализированный "бух-галтерский" сервер. Данный подход позволил реализовать технологию сетевой обработки данных, в максимальной степениориентированную на специфику решения бухгалтерских задачсредствами программы. Если использование SQL-серверов в об-

372

щем виде предполагает обработку низкоуровневых транзакций(отдельных проводок), то в системе "Финансы без проблем" ми-нимальной единицей обмена с сервером является не проводка, аоперация, которая в общем случае представляет не одну, а мно-жество проводок.

Система "Финансы без проблем" (программа-сервер) постав-ляется для сетевых сред Novell Netware (NLM), Windows for Workgroups, Windows NT; может быть также поставлена версия серве-ра для OS/2 или UNIX; программы-клиенты реализованы дляMS DOS, Windows и OS/2.

Оригинальными элементами сервиса сетевой версии являют-ся: блок-схема на экране сервера, наглядно отображающая ос-новные составляющие системы, процессы, происходящие в ней, итекущее состояние системы; статистический модуль, регистриру-ющий время выполнения основных процессов, и т.п.

Сервер "помнит" помесячные параметры всех счетов (в пре-делах года). Добавление очередной операции вызывает автома-тический пересчет состояния счетов. В связи с этим корректиров-ка уже введенных операций может быть проведена либо сторни-рованием, либо с помощью специального запроса.

АйТи. Это одна из немногих отечественных фирм, работаю-щих в классе заказных финансовых систем в архитектуре "клиент-сервер" и имеющих опыт реализации более 200 проектов различ-ной сложности на базе собственной разработки "Бухгалтерскаяофисная сетевая система"(БОСС). Основная линия фирмы — ком-плексная автоматизация предприятий среднего масштаба и разра-ботка систем "под ключ".

Программный комплекс содержит необходимый набор моду-лей для автоматизации бухгалтерского учета и управления пред-приятием. Отличие БОСС состоит в том, что для каждого заказ-чика создается свой программный продукт, учитывающий егоспецифику и пожелания.

Галактика. Эта российско-белорусская корпорация разра-ботала одноименную корпоративную систему, успешно эксплуа-тирующуюся на сотнях средних и крупных предприятий Россиии ближнего зарубежья [4]. Среди них торговые предприятия,предприятия сферы услуг, а также различных отраслей промыш-ленности: машиностроительные, горнодобывающие, металлур-гические, нефтеперерабатывающие и многие другие. Отличитель-ной особенностью системы "Галактика" является комплексный

373

подход к проблеме автоматизации, охватывающий все сферы уп-равления современным предприятием, включая финансовое и хо-зяйственное планирование, управление кадрами, бухгалтерскийучет, оперативное управление и др.

Концептуальная модель системы базируется на тщательно про-работанной технологии компьютерного ведения бухгалтерскогои оперативного учета, легко адаптируется под специфику различ-ных типов предприятий. В основу архитектурного построениясистемы "Галактика" заложен принцип разделения комплекснойсистемы автоматизации на ряд взаимосвязанных контуров — "Бух-галтерский учет", "Административное управление" и "Оператив-ное управление", "Управление автотранспортом", "Розничная тор-говля". Рассмотрим назначение некоторых контуров.

Назначение контура "Бухгалтерский учет" понятно из егоназвания — с его помощью осуществляют обработку данных пер-вичного учета и формируют всю необходимую финансовую от-четность предприятия. В этот же контур включен модуль по рас-чету заработной платы.

Контур "Административное управление" решает задачи финан-сового и хозяйственного планирования, учета и управления кад-рами, организации электронного документооборота предприятияи т.п. В состав контура входят также модули управления марке-тингом и анализа финансовой и хозяйственной деятельности.

Контур "Оперативное управление" предназначен в первуюочередь для решения задач учета наличия и движения товарно-материальных ценностей, включая управление материально-тех-ническим снабжением и реализацией, а также для контроля взаи-морасчетов с поставщиками и покупателями в соответствии с зак-люченными с ними договорами.

В системе "Галактика" имеется контур "Управление производ-ством", ориентированный на решение задач управления произ-водственным процессом. Рассмотрим более подробно основныемодули этого контура и их функциональные возможности.

Модуль "Технико-экономическое планирование" (ТЭП) яв-ляется центральным в контуре "Управление производством". Ос-новное назначение модуля — автоматизация формирования пла-на производства и производственных программ, расчет потреб-ностей в материальных и трудовых ресурсах, калькуляцияплановой себестоимости выпускаемой продукции. Отличитель-ная особенность данного модуля — возможность его адаптации,

374

осуществляемой на уровне настройки программы, к различнымтипам предприятий и методам планирования. Например, планпроизводства можно составлять на основе результатов прошло-го года, по сумме договоров на поставку продукции, по суммепроизводственных заказов и т.п. Производственная программапо цехам может формироваться (с учетом незавершенного про-изводства) либо на основе плана производства, либо по суммепроизводственных заказов. Как и большинство модулей, модульТЭП может использоваться в составе комплекса "Галактика" иавтономно.

Важнейшей задачей, решаемой модулем, является расчет пла-новой себестоимости производства в целом и отдельных изде-лий. Расчет основывается на нормах расхода материалов и тру-довых затрат на изготовление продукции с учетом планово-учет-ных или средних за месяц цен на материалы и тарифных ставокоплаты труда. И наконец, имеется возможность расчета плано-вых отпускных цен на готовую продукцию на основе рассчитан-ной плановой себестоимости.

Модуль "Учет затрат на производство" позволяет произво-дить расчет фактических затрат на производство по итогам дея-тельности предприятия за отчетный период и анализировать от-клонения фактической себестоимости от ее плановых показате-лей. Практически вся необходимая для расчетов информация (вчастности, о прямых и косвенных затратах) поступает из модуля"Технико-экономическое планирование" и из контура "Бухгал-терский учет".

Учет фактического выпуска готовой продукции и полуфаб-рикатов осуществляется на основе данных по соответствующимскладским данным. Калькуляция может вестись как по предприя-тию в целом, так и по структурным подразделениям. Имеетсявозможность расчета фактической себестоимости отдельных из-делий и производственных заказов.

Специальный модуль "Техническая подготовка производства"позволяет автоматизировать решение задач, связанных с конст-рукторской и технологической подготовкой производства. Мо-дуль необходим как при освоении серийного производства изде-лий, так и при подготовке единичных производственных зака-зов. Для автоматизации формирования конструкторскойдокументации в стандарте ЕСКД ведется база данных по номен-клатуре выпускаемых изделий.

375

Технологическая подготовка производства в стандартах ЕСКДпредполагает описание последовательности изготовления изделийна уровне видов работ, технологических операций и переходов.При этом можно производить расчет потребности в материалах,трудовых ресурсах, оборудовании, оснастке и инструменте прак-тически в любых разрезах: предприятия, подразделения, изделия,группы продукции, заказа и т.п.

В первую очередь модуль ориентирован на предприятиямашиностроительного профиля, однако гибкость настройки по-зволяет эффективно использовать его и на других типах пред-приятий.

Модуль "Оперативное управление производством" предназ-начен для работников планово-диспетчерских служб предприя-тия. Он позволяет контролировать ход выполнения производ-ственной программы, следить за движением материальных пото-ков по цехам производства (на уровне маршрутных карт, листови т.п.), а также осуществлять детальный учет незавершенногопроизводства.

Центр информационных технологий "Ост-Ин". В 1996 г.Центр представил на рынок Корпоративную информационную си-стему КхЗ, отвечающую задачам производственной системы, ори-ентированной на нужды заказчика.

КхЗ — комплексная система управления корпорацией, создан-ная с учетом изменяющихся технологий, рынков и деловой прак-тики. Система дает возможность разработать собственную ин-формационную стратегию, эффективно решающую задачи пользо-вателя. Система построена на технологии открытых систем, чтопозволяет выбрать оптимальную комбинацию модулей для noci-роения необходимой информационной среды предприятия.

Система "КхЗ" решает задачи комплексной автоматизациивсех бизнес-процессов крупных организаций, имеет архитектур\"клиент-сервер", в качестве СУБД используется Oracle? EnterpriseServer (Workgroup Server) или OracleS Server Enterprise Edition(Workgroup Edition), для клиентской части — Windows 95Windows NT.

Прикладная часть создана при помощи Oracle CASE-средст иDesigner/2000 и Developer/2000, которые обеспечивают полны ицикл разработки сложных систем: от моделирования и перестроики бизнес-процессов на предприятии до получения функционал ьно завершенных программ. В качестве инструмента для проведс

376

ния анализа финансово-хозяйственной деятельности предприя-тия применена технология многомерного анализа OLAP (on-lineanalytical processing) на базе Oracle Express.

Система "КхЗ" представляет собой ряд модулей программно-го обеспечения "клиент-сервер'', которые поддерживают широкийспектр процессов, позволяющих соединить в одно целое множе-ство управленческих задач: производственных, сбыта, снабжения,бухгалтерского учета, учета затрат (управленческий учет) и др.

Система динамично развивается и продолжает совершенство-ваться.

Корпорация Oracle. Основным финансовым продуктом этойфирмы является Финансово-аналитическая система "Oracle Finan-cial Analyzer" (OFА). Система OFA — признанный инструментдля формирования финансовой отчетности, проведения деталь-ного финансового анализа, ведения бюджета, финансового пла-нирования и прогнозирования.

Благодаря объединению централизованного хранилища финан-совой информации с мощным аналитическим инструментариемсистема позволяет организации достичь максимальной эффектив-ности в управлении финансовыми потоками и их производными(ценовая политика, контроль затрат, анализ эффективности и т.д.)при составлении исчерпывающих финансовых отчетов и разработ-ке предельно приближенных к реальности финансовых моделей, воценке возможностей и формировании будущей стратегии.

Среди решаемых с помощью системы OFA задач необходи-мо отметить следующие:

• создание, изменение, обработка, пересылка бюджетов, про-гнозируемых финансовых моделей;

• быстрое и эффективное решение "горячих" вопросов управ-ления финансовыми потоками;

• выявление и обработка информации по различным "про-фит-центрам";

• разделение и систематизация информации по произвольнымкритериям;

• составление бюджета любого уровня сложности с исполь-зованием оперативной финансовой информации из единого ин-формационного хранилища;

• поддержка обмена финансовыми данными с модулем веде-ния бухгалтерской отчетности "General Ledger", наличие обрат-ной связи.

377

Основные возможности системы OFA:• разграничение доступа к данным — система поддерживает

хранение единой финансовой информации в центральном инфор-мационном хранилище и проверяет наличие прав доступа к ин-формации, которая требуется пользователю;

/ • адаптируемые экономические модели — гибкая организацияэкономических моделей и информации, являющихся результатомработы системы OFA, позволяет мгновенно отразить оператив-ные изменения приоритетов в деятельности или организацион-ной структуре объекта моделирования;

• распространяемое бюджетирование и прогнозирование —OFA предельно облегчает проведение процедур составления бюд-жета, прогнозов, обзоров, их создания, изменения, обмена дан-ными с другими информационными модулями. Результаты рабо-ты OFA будут очень точно отвечать целям составления бюджетакак на достаточно длинные, так и на малые временные периоды;

• ясные и доступные отчеты, глубокий анализ — многомер-ные модели данных, обрабатываемые OFA, дают возможностьпользователю выбрать необходимую информацию, используяпроизвольные комбинации ключевых параметров ("куб дан-ных") — линейное подчинение, последовательность временныхинтервалов, последовательность производимых продуктов, гео-графическое подразделение, принадлежность к различным цено-вым категориям и т.д.;

• функциональные связи между таблицами и внутри них — OFAнапрямую соединяется с таблицами внутриотраслевых стандар-тов, и таким образом пользователь отслеживает данные и состав-ляет отчеты по данным системы OFA прямо из этих таблиц. Этотдоступ обеспечивается таким мощным средством управления мно-гомерными базами данных, как Selector, входящим в инструмен-тарий таблиц;

• гибкий доступ к новым данным — позволяет легко загружатьи выгружать данные из Главной книги, таблиц, реляционных базданных и других операционных систем, используя расширенныевозможности чтения и трансформации информационных файловOracle Financial Analyzer;

• единое информационное пространство с Главной книгой —документы, подготовленные и обрабатываемые системой OFA,полностью интегрируются с Главной книгой. Данная интегра-ция позволяет избежать повторный ввод данных и тем самым

378

обеспечивает наиболее эффективное функционирование системыуправления финансовыми потоками. Информация, обрабатыва-емая в Главной книге (Oracle General Ledger), в точности соответ-ствует иерархическим структурам и размерностям, используемымпри обработке соответствующих документов системой OFA;

• средства графической обработки информации — OFA исполь-зует знакомый графический интерфейс, который предоставляетлегкий и быстрый доступ к мощному аналитическому инструмен-тарию. Специальные Мастера системы, такие, как Selector, обес-печивают качественный анализ по характерным параметрам ианализ по методу "от противного". Отчеты же имеют знакомыйпользователю внешний вид и функционально похожи на элект-ронные таблицы.

Компания "Про-Инвест-ИТ". Программный комплекс "ProjectExpert" — это набор профессиональных инструментов для фи-нансового управления бизнесом, для планирования и анализаинвестиционных проектов, подготовки бизнес-планов и оценкистоимости компании. Комплекс "Project Expert" позволяет опи-сать деятельность практически любого предприятия независимоот его размера и отраслевой принадлежности.

С помощью этого программного комплекса можно:• построить финансовую модель предприятия и окружения, в

котором оно работает;• оценить и проанализировать последствия и результаты пла-

нируемых решений, не производя реальных затрат;• сравнить на основе сценарного подхода решения между со-

бой и выбрать для реализации наиболее эффективное решение;• определить устойчивость бизнеса к изменениям параметров

внешней и внутренней среды;• рассчитать стоимость бизнеса и доходы его участников;• определить эффективность работы подразделений, вклад

каждого продукта или услуги и др.В результате составляется стратегический план развития ком-

пании. В ходе его реализации можно ввести фактические данные,оперативно рассчитать расхождения от плана и оценить послед-ствия этих расхождений.

При этом используются данные бухгалтерской отчетности,результаты представлены в соответствии с международными стан-дартами бухгалтерского учета, при расчете применяется методи-ка, рекомендованная Международным банком развития.

379

В зависимости от целей и потребностей из семейства "ProjectExpert" можно выбрать программный продукт с подходящимнабором функциональных свойств и по мере развития решае-мых задач наращивать мощь используемых финансовых инст-рументов.

Project Expert Micro (PE Micro) позволит быстро и качествен-но провести обобщенный экспресс-анализ бизнес-идеи, опреде-лить потребности в финансировании и подобрать подходящуюсхему финансирования, получить все данные для финансовогораздела бизнес-плана, освоить методы финансового моделирова-ния и анализа.

С помощью программного комплекса "РЕ Micro" можно:• кратко описать проект, указать его начало и длительность,

ввести список производимых в будущем продуктов или услуг;• выбрать две валюты проекта, указать их курсовое соотно-

шение, учесть при расчетах ставки дисконтирования по ним иуказать их изменения на период действия проекта;

• для каждой валюты проекта указать на время действия про-екта инфляцию по различным объектам (сбыт, издержки, недви-жимость и т.п.);

• описать налоговое окружение и его возможное изменениево время действия проекта;

• построить календарный план проекта в виде списка работ,указав для каждой начало, продолжительность и стоимость; каж-дую работу плана отнести к соответствующему активу и указатьпараметры линейной амортизации и порядок отнесения их на из-держки;

• описать различные варианты сбыта товарной продукции, втом числе используя шаблон быстрого ввода данных, основан-ный на жизненном цикле продукта;

• описать прямые издержки на производство товарной про-дукции, в том числе в виде списка материалов и комплектую-щих, их расходы, порядок оплаты и потери в цикле производ-ства, а также сдельную заработную плату, в том числе по опера-циям;

• описать в трех разрезах (управление, производство, марке-тинг) общие издержки, указав их размер, периодичность и времявыплат;

• определить потребность в финансировании проекта и по-добрать схему финансирования в виде займов или инвестиций,

380

при этом указать схему поступления денежных средств, условия' их возврата и использования;

• описать схему распределения прибыли, учесть льготы наприбыль. Описать схему формирования резервов. Определитьвременно свободные денежные средства и разместить их в видеинвестиций, указав сроки, условия их размещения и возврата;

• получить аналитические финансовые таблицы (Баланс, От-чет о прибылях и убытках, Кэш-фло, Отчет об использованииприбыли). Отобразить содержащуюся в них информацию в гра-фическом виде;

• рассчитать финансовые показатели за все время действияпроекта. Получить показатели эффективности инвестиций, опре-делить их чувствительность от различных факторов внешней ивнутренней среды. Составить график изменения стоимости биз-неса за время реализации проекта;

• сформировать и напечатать на различных языках (русский,английский, немецкий и т.д.) финансовые отчеты.

Project Expert Lite (PE Lite) позволяет быстро и подробноразработать инвестиционный план развития бизнеса, учесть на-чальное финансовое состояние предприятия, определить доходыи эффективность инвестиций для каждого участника проекта,подготовить качественное описание инвестиционного проекта.

Обладая всеми возможностями РЕ Micro, PE Lite дополни-тельно позволяет:

• по заданной структуре подготовить на нескольких языках(русском, английском, украинском) подробное текстовое описа-ние разделов инвестиционного проекта, при необходимости пе-редать его в систему MS Word;

• детально описать финансовое состояние компании на нача-ло проекта, указав запасы, готовую продукцию, условия погаше-ния (возврата) кредиторской (дебиторской) задолженности, те-кущие займы и их состояние, структуру акционерного капитала;

• определить начало финансового года и принципы учета за-пасов (FIFO, LIFO, по среднему);

• при описании финансового окружения учесть по валютампроекта учетные ставки, задав параметры их изменения во времядействия проекта, и специфику отражения в учете выплаты про-центов по займам;

• при описании календарного плана проекта учесть времен-ные взаимосвязи между работами, назначить им ресурсы, опре-

381

делив „их тип, количество, порядок использования, их стоимостьи порядок оплаты. При описании ресурса можно задать индиви-дуальное описание его инфляции, а также особенности налого-обложения, описать амортизацию активов по остаточному прин-ципу или на производство конкретных продуктов или услуг, выб-рать срок переоценки активов;

• учесть сезонность при сбыте продукции, детально описатьусловия оплаты (задержки платежей, авансовые и кредитные по-ставки), время и потери на сбыт, страховые запасы готовой про-дукции;

• вводить, кроме материалов и сдельной оплаты, дополнитель-но другие прямые издержки на производство продукции. Приописании материалов и комплектующих учесть порядок, мини-мальную партию закупки, объемы и график закупки, что позво-ляет смоделировать складские запасы;

• отобразить особенности участия государства в финансиро-вании проекта. При описании финансовых потоков учесть дру-гие поступления и выплаты;

• оценить доходы и эффективность инвестиций для каждогоучастника проекта;

• экспортировать и импортировать данные в формате txt, dbf,mpx для совместимости с электронными таблицами, базами дан-ных и учетными системами пользователя.

Project Expert Standard (PE Standard) позволяет группе сотруд-ников тщательно и детально разрабатывать стратегические пла-ны развития бизнеса, проводить статистический анализ проек-тов в условиях неопределенных (случайных) данных, подготав-ливать подробные и развернутые аналитические отчеты.

РЕ Standard, дополнительно к возможностям РЕ Lite, позво-ляет:

• существенно расширить возможности детального описанияналогового окружения за счет использования настройки расчетаналогов на основе формул, указания частных (локальных) налоговна каждый вид продукции, прямых и общих издержек, возможнос-ти указания способа списания налогов при амортизации активов;

• значительно детализировать описание инфляции за счет ука-зания частной (локальной) инфляции на каждый вид продукции,прямых и общих издержек;

• при описании сбыта продукции учесть сезонные и скачко-образные изменения цен, скидки;

382

• описать работу вспомогательного производства и различныеизменения основного производства. Описание графика производ-ства позволит смоделировать работу склада готовой продукции;

• при описании закупок материалов и комплектующих учестьсезонные и скачкообразные изменения цен, скидки;

• учесть задержку платежей и сезонность при описании об-щих издержек;

• определять по формуле размер общих издержек и относитьих на различные статьи учета, в том числе на снабжение и сбыт;

• при описании источников финансирования использоватьлизинг оборудования, указывая условия лизинговых платежей,страхования и выкупа оборудования;

• провести статистический анализ устойчивости проекта длявыбранного набора неопределенных данных;

• детализировать результаты в разрезе любой строки анали-тических таблиц;

• формировать собственные аналитические таблицы, исполь-зуя исходные данные и результаты расчетов;

• использовать импорт стартового баланса и плана сбытасоответственно из систем "Audit Expert" и "Marketing Expert";

• преобразовать подготовленные отчеты в формат HTML;• создавать библиотеки проектов. Работать нескольким со-

трудникам над одним проектом;• обеспечить защиту проекта;• использовать проекты, созданные в РЕ 5.Project Expert Professional (PE Prof) позволяет создать систе-

му финансового управления компанией на основе разработкистратегического финансового плана как комплекса инвестицион-ных проектов и контроля за его выполнением.

Возможности комплекса "РЕ Prof значительно расширены посравнению с системой "РЕ Standard", что дополнительно позволяет:

• описать внутреннюю структуру компании и степень учас-тия каждого подразделения в производстве продукции;

• разнести общие издержки и издержки подготовительногопериода, а также доходы от инвестиций и другие доходы по под-разделениям компании или производимой продукции;

• провести анализ деятельности подразделений компании иоценить их вклад в общий финансовый результат;

• провести анализ безубыточности для каждого вида продук-ции в любой период плана;

383

• оценить вклад каждого вида продукции в общем финансовом результате;

• осуществить контроль за ходом выполнения проекта nyTeivввода фактических данных о выполнении проекта и календарного плана;

• получить аналитические таблицы рассогласования фактаческих и плановых данных, рассчитать аналитические финансовые таблицы с учетом фактических данных;

• провести сравнительный анализ различных вариантов проекта, определить экономическую эффективность инноваций;

• провести сравнительный анализ различных проектов и выбрать подходящую структуру проектов для реализации;

• рассчитать консолидированные аналитические таблицы ъпоказатели эффективности инвестиций по группе проектов.

Pic Holding — модификация системы "Project Expert Professional", предназначенная для создания системы финансового управ^ления холдинговой компанией.

В дополнение к возможностям системы "РЕ Prof PIC Holdingпозволяет:

• создавать и анализировать финансовую модель, описываю-щую деятельность нескольких предприятий, реализующих различ-ные проекты. Одно из них распределяет финансовые ресурсынеобходимые для выполнения проектов;

• выбирать наиболее эффективную структуру проектов, обес-печивать контроль за их выполнением, своевременно приниматьрешения о прекращении финансирования;

• рационально организовывать работу кредитных отделе!банка и инвестиционных компаний.

Project Expert Tutorial (PE Tutor) — учебная версия програм-мы, созданная на базе Pic Holding. Она упрощает процесс обуче-ния, поскольку в систему не нужно заносить формулы и увязы-вать между собой значения. Понятный, гибкий, хорошо струк-турированный интерфейс программы позволяет практическисразу приступать к процессу обучения.

Корпорация "Epicor Software". Она входит в число десяти круп-нейших фирм — производителей программного обеспечения дляавтоматизации предприятий и занимает устойчивое лидирующееположение на рынке программных продуктов, ориентированныхна компании среднего масштаба. В настоящее время Epicor явля-ется производителем интегрированных систем для автоматиза-

384

ции управления всеми аспектами деятельности предприятия, вклю-чая электронную коммерцию. Основные продукты корпорации —Active Planner и Platinum SQL.

Active Planner — этот программный пакет позволяет в ходесоставления бюджета предприятия проигрывать разные вариан-ты по принципу "что, если...". Система обеспечивает комбина-цию разных подходов к составлению бюджета "сверху вниз" и"снизу вверх". В результате компания получает возможность наи-более оптимальным образом строить бюджет: общие цели бюд-жетирования задаются на верхнем уровне исходя из стратегиикомпании и общих экономических прогнозов, а конкретный про-ект бюджета создается в подразделениях.

Пакет "Active Planner" существенно расширяет возможностиэлектронных таблиц Excel, которые на данный момент представ-ляют собой наиболее распространенный способ построения бюд-жетов. В то же время Active Planner может работать с Excel, aобщение с новой системой мало чем будет отличаться от работыс этой программой, так что на обучение не придется тратить многочасов. Active Planner предусматривает разные уровни доступа кданным, позволяя при необходимости ограничивать возможнос-ти менеджеров разного уровня.

Эта система позволяет упростить составление бюджета дляпредприятия, применяя привычные функции работы с электрон-ными таблицами в сочетании с мощными средствами интеграцииинформации по всей компании.

Система поддерживает также работу с данными в режиме уда-ленного доступа через Интернет.

С помощью пакета "Active Planner" можно:• создавать бюджетные таблицы на основании оперативных

и исторических данных;• просматривать их текущий статус и отслеживать внесенные

изменения;• управлять слиянием и распределением значений входящих

в таблицы ячеек;• определять права доступа пользователей к бюджетным таб-

лицам.Platinum SQL — полнофункциональная система финансово-

управленческого учета. Она обеспечивает полную автоматизациюбухгалтерских операций, автоматизирует оперативный управлен-ческий учет, складской учет, расчеты с поставщиками и заказчи-

385

ками, учет основных средств и нематериальных активов, предо-ставляет исчерпывающую финансовую и управленческую отчет-ность и многое другое.

Система "Platinum SQL" позволяет вести учет и формироватьотчеты в неограниченном количестве валют. Возможна работа снесколькими курсами обмена (курс покупки, курс продажи, льгот-ный курс, курс ЦБ РФ и т.д.). Каждая операция отражается всистеме одновременно в трех валютах: валюте операции и двухнезависимых — национальной и управленческой (в этом качествеотечественные предприятия чаще всего используют долларыСША).

Platinum SQL полностью поддерживает российские и между-народные стандарты бухгалтерского учета. i

Благодаря развитым иерархическим межмодульным связямпользователь может при вводе и обработке данных в одном мо-дуле оперировать информацией, хранимой в других модулях.

Первичной информацией для системы "Platinum SQL" явля-ется не проводка, а хозяйственная операция, которая сопровож-дается формированием проводок. Это позволяет вводить в сис-тему дополнительную информацию, характеризующую каждуюконкретную хозяйственную операцию, обеспечивая при этом ав-томатическое создание бухгалтерских записей, распечатку пер-вичных документов, ведение архива операций.

Каждая операция в системе проходит две стадии: ввод и раз-носку. Неразнесенную операцию можно в любой момент удалитьбез сохранения в архиве. Разнесенную операцию можно толькооткорректировать, так как разноска данных приводит к измене-ниям в базах данных нескольких модулей. Platinum SQL позволя-ет учитывать не только прошедшие, но и будущие операции.

Отличительной чертой программы является параллельное ве-дение бухгалтерского учета неограниченного числа компаний (базданных) с разными настройками плана счетов, используемымивалютами, системами учета основных средств, товарными еди-ницами и системами их классификации, разными складами, раз-личными поставщиками и заказчиками.

Platinum SQL формирует финансовую отчетность в соответ-ствии с российскими и международными стандартами бухгалтер-ского учета. Предусмотрена возможность проведения детально-го аналитического учета на уровне реальных объектов и субъек-тов деловой активности компании.

386

Предусмотренная в системе функция Drill-Down позволяет припостроении финансовых отчетов мгновенно получать подробнуюаналитическую расшифровку операций, осуществление которыхпривело к анализируемому финансовому результату. Процедураконсолидации компаний позволяет получать консолидированныефинансовые отчеты в необходимой для пользователя валюте исогласно выбранным стандартам учета.

Platinum SQL обладает интуитивно понятным Windows-ин-терфейсом. В системе возможны: настройка экранных форм спомощью Visual Form Designer (Form Editor), изменение встро-енных правил и процедур с помощью Visual Basic, а также на-стройка запуска из внешних приложений (Microsoft Word,Microsoft Excel) с помощью OLE-интерфейса.

Опыт внедрения Platinum SQL в России показывает, что этасистема может эффективно работать как в крупных корпораци-ях, так и в компаниях среднего размера.

Система может свободно поддерживать более ста одновре-менно работающих пользователей и осуществлять разноску не-скольких тысяч операций в минуту.

Система "Platinum SQL" не является "коробочным" реше-нием, она адаптируется под конкретные требования бизнеса. Спомощью настроек системы можно автоматизировать деятель-ность предприятия практически любой отрасли, формы собствен-ности и структуры. Пользователь может самостоятельно выпол-нить эти настройки в соответствии с требованиями его бизнеса.При этом знание языков программирования не требуется. С по-мощью специального редактора в интерактивном режиме можнодобавлять, удалять или переименовывать поля, пункты меню идругие элементы пользовательского интерфейса.

Данные, получаемые с помощью системы "Platinum SQL", ис-пользуются руководителями компании, бухгалтерией, отделомснабжения, планово-экономическим отделом, финансовым отде-лом, отделом продаж и другими подразделениями.

Устранение дублирования ввода данных экономит ресурсы иповышает эффективность управления. Все отделы и сотрудники,обладающие соответствующими полномочиями, получают дос-туп к необходимым данным.

Platinum SQL, как и другие продукты корпорации "EpicorSoftware", создавалась специально под технологии Microsoft ииспользует все преимущества этой платформы. Благодаря этому

387

система имеет интуитивно понятный интерфейс, отличается лег-костью настройки и требует относительно небольших затрат нааппаратную часть и внедрение.

Финансовые данные из системы "Platinum SQL" могут бытьлегко конвертированы в такие популярные приложения, какMicrosoft Access и Microsoft Excel.

Для работы Platinum SQL на центральном сервере должен бытьустановлен Microsoft SQL Server, а на рабочих местах пользова-телей — Windows NT или Windows 95/98/2000.

Внедрение Platinum SQL сопровождается оптимизацией биз-нес-процессов, упорядочиванием управленческих взаимодействийвнутри предприятия, налаживанием системы докуметооборота.

Система дает возможность быстрее принимать решения, с боль-шей точностью учитывать имеющиеся ресурсы, эффективнее вестиработу с клиентами и поставщиками, уменьшить затраты време-ни и средств на подготовку данных, сократить количество ошибоки в конечном итоге — повысить производительность труда.

Компания "Общероссийская сеть КонсультантПлюс". Системы"КонсулыпантПлюс" используются как опытными, так и начинаю-щими пользователями, так как они предоставляют богатейшие воз-можности для поиска документов и анализа законодательства. Ин-туитивно понятные принципы общения с системой позволяют даженеподготовленному пользователю освоить базовые операции ра-боты с системой после 20 мин. предварительного обучения.

Ниже кратко описаны возможности систем "Консультант-Плюс", полностью установленных на компьютере пользователя(по многим сервисным и интерфейсным параметрам эти системысущественно богаче версий систем, представленных на сервере).

Поиск документа. Поисковые возможности систем "Консуль-тантПлюс" позволяют найти документ или подборку документовпо любым характеристикам: от официальных реквизитов доку-ментов до отдельных слов, встречающихся в текстах. Поэтому ус-пешно работать с системой могут и юристы-профессионалы, ипользователи без специального юридического образования.

Кроме того, предусмотрена возможность одновременногоиспользования всех видов поиска, что позволяет найти все необ-ходимые документы.

Поиск по реквизитам документов. Этот вид поиска дает воз-можность найти необходимый документ (или подборку докумен-тов) по реквизитам. При проведении поиска заполняется карточ-

388

ка запроса, в которой указываются один или несколько извест-ных пользователю реквизитов: тематика документа, вид докумен-та, принявший орган, дата принятия, номер документа, дата ре-гистрации в Минюсте, регистрационный номер, присвоенный вМинюсте, и название документа.

Поиск по тематике. В результате этого поиска можно найтидокумент по тематическому рубрикатору, составленному на ос-нове Общеправового классификатора отраслей законодательстваи имеющего четыре уровня детализации (616 рубрик).

Интеллектуальный поиск по текстам документов. При поис-ке документов, наряду с их реквизитами, можно задавать любыеслова и словосочетания, встречающиеся в текстах. В системывстроены специальные индексные словари, включающие все сло-ва из текстов всех документов. Благодаря им поиск происходитпрактически мгновенно и пользователь застрахован от ошибокввода при формировании запроса.

Поиск по названию. Позволяет найти необходимый документпо любым словам или словосочетаниям, встречающимся в егоназвании.

Поиск по ключевым словам. Вспомогательный вид поиска повыбранным специалистами "КонсультантПлюс" ключевым сло-вам, описывающим основные понятия.

Помощь при формировании запроса. При каждом изменении иливведении любого параметра поиска система мгновенно показыва-ет количество документов, удовлетворяющих формируемому зап-росу. Это дает возможность понять, стоит ли дальше уточнять зап-рос или можно воспользоваться полученной выборкой.

Одновременный поиск документов по нескольким базам. Еслиу пользователя установлено несколько систем "КонсультантПлюс", то поиск документов возможен в нескольких базах од-новременно.

Организация поиска. Выбирая пункт меню "Поиск по несколь-ким базам", пользователь отмечает в специальном окне те систе-мы "КонсультантПлюс", по которым будет проводиться одно-временный поиск документов. Далее весь поиск выполняется постандартной методике.

Методы поиска. Для проведения поиска по нескольким базамиспользуются все стандартные методы и приемы технологии"КонсультантПлюс", включая сложный поиск по тексту (с указа-нием логических условий И, ИЛИ, КРОМЕ, РЯДОМ).

389

Представление результатов поиска. Система представляет ре-зультаты поиска в удобном структурированном виде. Найден-ные документы автоматически распределяются по спискам, со-ставленным в соответствии с теми информационными массира-ми, по которым проводился поиск. При этом нормативныедокументы, консультации, справки и формы документов поме-щаются в отдельные списки.

Формирование собственного рабочего пространства. Пользо-ватель может самостоятельно сформировать удобное для себярабочее пространство, используя возможности "КонсультантПлюс". Пользователь может создавать свои собственные посто-янные подборки документов по какой-либо проблеме. При этомпоиск возможен как по всей базе, так и по конкретным папкам. Всистемах реализованы операции пересечения и объединения па-пок документов.

Пользователи, работающие на различных компьютерах, мо-гут обмениваться папками документов. Это позволяет организо-вать коллективную работу нескольких специалистов над общейпроблемой.

Закладки. Закладка представляет собой выделенную строку,которую можно поставить в любом месте документа. Потом посписку закладок пользователь может моментально вернуться ввыбранный им документ, в отмеченное закладкой место.

Ссылки. Расставленные в текстах документов ссылки позво-ляют моментально переходить в тексты документов, на кото-рые ссылается законодатель. При этом пользователь попадаетименно в ту главу, часть, параграф, статью, к которой относитсяссылка.

Печать и запись в файл. Системы "КонсультантПлюс" позво-ляют распечатать или записать в файл текст документа любойего фрагмент, а также список документов. Печать возможна налюбом принтере — матричном, струйном или лазерном.

Прямой экспорт текстов и таблиц в Microsoft Word. Переносдокументов в Word осуществляется простым нажатием кнопкина панели управления системы "КонсультантПлюс". При этомпроисходит запуск Word" и весь документ или его выделенныйфрагмент копируется из системы в-текстовый редактор. ЕслиWord был ранее запущен, то копируемый текст или таблица встав-ляется в документ сразу за курсором.

390

Компания "Гарант" — одна из крупнейших российских ин-формационных компаний. Направление деятельности — произ-водство и.поддержка компьютерной правовой системы "Гарант",информационно-правовое обслуживание предприятий, обще-ственных объединений и организаций. Названная система соз-дана специально для тех, кто работает с нормативными докумен-тами и решает правовые вопросы. Это колоссальный информа-ционный банк, охватывающий весь спектр российского законо-дательства и основных норм международного права. Все доку-менты поступают в систему непосредственно из 186 органов властии управления.

В 17 тематических базах находится правовая и экономическаяинформация по всем разделам законодательства. Законодатель-ства 41 субъекта федерации представлены в собственных регио-нальных базах данных. Работа с правовыми базами осуществля-ется в многофункциональной гипертекстовой среде с перекрест-ными ссылками и мощными поисковыми возможностями.Уникальную возможность для перевода и толкования юридичес-ких и экономических терминов предоставляют толковые словари"Бизнес и право".

Все документы представлены в действующей редакции. Передвключением в информационный банк каждый из них проходитсложную юридическую обработку. Поступление новой информа-ции происходит ежедневно. А еженедельное обновление всегобанка данных (около 2 000 документов) исключает возможностьприменения устаревшей информации.

Система предъявляет минимальные требования к аппаратно-му обеспечению. Можно приобрести базы системы для персональ-ного компьютера, установить интранет-версию на внутреннейсети компании, а также работать с правовыми базами в сети Ин-тернет.

Разработанная компанией компьютерная правовая система"Гарант " представляет собой полный комплекс программ по всемотраслям российского и международного права. Высокое каче-ство программных продуктов марки "Гарант" подтверждено ре-зультатами российских и международных конкурсов. Уникаль-ный цикл юридической обработки поступающей информации по-зволил создать и поддерживать в действующем состояниикомпьютерную модель российского законодательства.

391

9.3. ОРГАНИЗАЦИЯ И АНАЛИТИЧЕСКИЕВОЗМОЖНОСТИ БУХГАЛТЕРСКИХ ПРОГРАММ

9.3.1. ОРГАНИЗАЦИЯ БУХГАЛТЕРСКИХ ПРОГРАММ

Традиционно бухгалтерский учет разделяется на участки: бан-ковские операции, учет основных средств, складской учет и т.д.Этот подход положен в основу большей части бухгалтерских про-грамм. Начиная работать с такой программой, вы видите на эк-ране монитора перечень этих участков. За каждым из них в ком-пьютере скрывается программный модуль, называемый автома-тизированное рабочее место. В каждом таком АРМ собраны всефункции соответствующего участка: в АРМ банковских опера-ций — оформление платежных документов, регистрация выпи-сок, формирование журналов-ордеров, оборотно-сальдовых ве-домостей и прочих отчетных банковских документов; в АРМ учс i ;iосновных средств — функции ведения картотеки, расчета износ;i.формирования инвентаризационных ведомостей и т.д.

Практически во всех таких программах существует и АРМглавного бухгалтера. В нем собираются все проводки из основных АРМ, формируются документы внутренней и внешней o i -четности. Есть бухгалтерские программы, включающие АРМ у п -равления продажами. В них оформляются документы, связанныес реализацией продукции, товаров и услуг, но бухгалтерские о iчетные формы могут отсутствовать. В этом случае они выполи яются в другом — бухгалтерском АРМ.

Говоря о традиционной (классической) схеме построения бухгал-терской системы, следует обратить особое внимание на два суще-ственных требования. Первое из них — полнота представления фун-кций в АРМ. Каждый АРМ должен обеспечивать выполнение всехфункций соответствующего участка, не требуя перехода в какой-либо другой участок. Такие переходы из одного АРМ в другой оч-нимают много времени и отрицательно влияют на производитель-ность труда. Второе требование касается взаимосвязей между АРМ.К числу систем, построенных по классическому принципу, отно-сятся все программы "Интеллект-Сервис" (БЭМБИ, БЭСТ, БЭСТ-4),корпоративная система "Галактика" и многие другие.

Следующим вариантом организации бухгалтерских про-грамм является группировка в АРМ по классификации выполняс-

392

мых действий. Так, в одном АРМ объединяются все действия пооформлению первичных документов вне зависимости от того, ккакому участку учета они относятся, в другом АРМ — все опера-ции с проводками, в третьем — все отчеты и т.д. Такое построе-ние на первый взгляд может показаться неудобным. Однако ав-томатизация любой деятельности неизбежно изменяет техноло-г и ю труда человека. Работа бухгалтера на ЭВМ очень сильноотличается от "ручного" ведения учета. Построение журналов-ордеров, ведомостей, отчетов принимает на себя компьютер. За-дачи бухгалтерского персонала сводятся к педантичному и регу-лярному оформлению первичных документов, с одной стороны,и развитию аналитического учета — с другой.

В таком (видовом) построении системы значительную рольначинает играть механизм фильтрования (выделения). Чтобыполучить информацию по счетам,, нужно отфильтровать (выде-лить) их из списка первичных документов, а чтобы получить жур-нал операций по основным средствам — отфильтровать их изобщего свода проводок. Фильтрация — очень удобный и эффек-i ивный инструмент, широко используемый во всех без исключе-ния системах. Классическим примером видового построения бух-i алтерской системы является "Парус".

Еще один способ построения бухгалтерских программ — этопривязка к журналу хозяйственных операций (журнальный способ).В такой программе вы сразу попадаете в журнал хозяйственныхопераций. Он как бы является гвоздем, на который нанизаны вседействия. По такому принципу построены "1C" и "Турбо-Бух-галтер". Для малых предприятий эти программы оказываютсяочень удобными. Однако при большом объеме и разноплановос-ти учетной информации постоянное фильтрование нужных дан-ных становится трудоемким.

Есть системы и с гибким механизмом построения. Весьма по-казательна в этом отношении программа "Интегратор" фирмы"Инфософт". Изначально эта программа поставляется с класси-ческой схемой организации: в начальном меню (списке АРМ) —знакомые названия участков бухгаштерского учета. Вместе с тем"Интегратор" содержит средства создания новых АРМ. При не-обходимости вам предоставляется возможность создать свои, спе-циализированные АРМ. В программе "Интегратор" можно со-адать несколько однотипных АРМ, каждый из которых будет до-статочно независим от остальных.

393

Программный комплекс "Галактика", обладающий наиболь-шим функциональным охватом из российских разработок, пол-ностью реализован на базе инструментальных средств собствен-ной разработки, в числе которых собственная СУБД, средствапроектирования экранных форм, отчетов и возможность произ-вольного подключения нестандартных пользовательских проце-дур на языках Паскаль и Си.

Новые продукты фирмы "1C" ("1С:Торговля" и "1С:Расчет")развиваются в сторону расширения инструментальных средствна базе собственной платформы версии 7. Последняя версия про-граммы "Турбо-Бухгалтер" заявлена как "специализированнаясистема программирования экономических задач".

Таким образом, развитие программного обеспечения для рын-ка экономических программ в России в значительной степени ори-ентируется уже не столько на более полный функциональный ох-ват, сколько на создание инструментов, необходимых для адап-тации системы к потребностям пользователя его же собственнымисилами.

9.3.2. ГЛУБИНА ДЕТАЛИЗАЦИИ УЧЕТАВ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТАХ

Анализ учетных данных в полнрм объеме можно провестилишь в том случае, если программа имеет:

• многоуровневый бухгалтерский учет, т.е. разбиение груп-пы аналитических признаков на подгруппы;

• многомерный бухгалтерский учет, анализ счета (группы сче-тов) по нескольким независимым признакам. Многие разработ-чики бухгалтерских программ указывают на большое количе-ство уровней, умалчивая о том, что все уровни относятся к одно-му измерению, в результате чего у пользователя складываетсяложное мнение, что программа очень мощная и все может;

• возможность привязать один аналитический признак к раз-ным счетам;

• отчеты по группе счетов с общими аналитическими призна-ками;

• отчеты по одному аналитическому признаку по всем счетам;» дополнительные реквизиты к аналитическим признакам (пас-

портные данные, банковские реквизиты, норма амортизации и т.д.).

394

Развитая интегрированная система должна обеспечивать ввод,обработку и хранение данных с получением выходных докумен-тов по каждому участку учета с той степенью детализации, кото-рая необходима конкретному пользователю. В несложных про-граммах аналитика поддерживается, как правило, сквозной, но сжестко заданной и ограниченной структурой. В специализиро-ванных функциональных программах особенности конкретныхучастков учета отражаются обычно с большей глубиной анали-тики. Однако в комплексных системах часто недостает согласо-ванности между аналитическими данными различных АРМ.

Отсутствие общепринятой классификации аналитических по-казателей приводит к их различным толкованиям. Разработчикибухгалтерских систем и пользователи понимают и интерпрети-руют аналитический учет по-разному. Некоторые разработчикидекларируют неограниченное количество уровней, хотя подразу-мевается всего лишь иерархическая структура одного из показа-телей. При внимательном рассмотрении таких программ оказы-вается невозможным организовать учет материальных ценнос-тей на нескольких складах или в разрезе нескольких материальноответственных лиц и т.п.

Рассмотрим общие принципы работы с аналитическим уче-том в бухгалтерских программах. Начинающие бухгалтеры, осо-бенно на малых предприятиях, часто не пользуются аналитичес-ким учетом, довольствуясь только синтетическим. Чем крупнеебухгалтерия, тем больше необходимо знать о производстве, темболее серьезные требования предъявляются к аналитическому уче-ту. Многие предприятия ведут аналитический учет по основнымсредствам, нематериальным активам, материалам, видам затрат,поставщикам и покупателям, товарам, подотчетным лицам и др.

Часто нужен многоуровневый бухгалтерский учет, когда пер-вичные аналитические признаки объединяются в подгруппы, за-тем в группы и т.д. Бухгалтерские программы должны позво-лять вести аналитический учет по нескольким уровням, формиро-вать развернутые отчеты по самому последнему уровню спромежуточными итогами по более верхним уровням, сводныеотчеты по какому-либо уровню, отчеты по какой-либо группеаналитических признаков и т.д.

Некоторые разработчики объявляют субсчета к основномусчету как дополнительный уровень разбивки, что некорректно,так как по субсчетам, как правило, нельзя строить такие же под-

395

робные и удобные отчеты, как по независимым аналитическипризнакам. Кроме того, аналитический признак может относиться к разным счетам, а субсчет — нет. По аналитическим признакам можно строить отчет по группе счетов, а по субсчету, есте-ственно, нельзя. К аналитическому признаку можно добавитьдополнительные признаки, а к субсчету пока нет.

Ведение многомерного аналитического учета позволяет ана-лизировать счет (или группу счетов) по нескольким независимыманалитическим признакам (например, по поставщикам и това-рам, подотчетным лицам и инструментам и т.д.). К сожалению,такая возможность имеется далеко не во всех бухгалтерских сис-темах. Так, программа "1C" позволяет вести до трех уровней,"Инфо-Бухгалтер" — до пяти уровней. Количество уровней впрограмме "Турбо-Бухгалтер" не ограничено.

Не все бухгалтерские программы могут делать такие отчеты,в которых задействованы разные бухгалтерские счета и общаяаналитика. Более того, некоторые бухгалтерские программы непозволяют вести один и тот же аналитический учет на различныхсчетах. В таких системах, если аналитический признак на каких-то счетах повторяется, для каждого счета расчет по этому при-знаку надо выполнить заново.

Во многих бухгалтерских программах каждой группе анали-тических признаков можно присваивать различные дополнитель-ные параметры, которые затем можно использовать в отчетах,бланках, расчетах, типовых операциях; проводить поиск и сор-тировку по дополнительным признакам. Например, для группыаналитических признаков Сотрудники можно указывать паспор-тные данные (для автоматического занесения в приходные и рас-ходные кассовые ордера), адреса, телефоны, даты рождения, ко-личество иждивенцев и оклад (для зарплаты) и др. Для организа-ций можно указывать банковские реквизиты (для платежек),адреса, телефоны, ФИО директора и бухгалтера (для автомати-ческого формирования договоров). Для учета основных фондовуказывают норму амортизации, дату постановки на учет и др.Естественно, все дополнительные параметры должен определятьи переопределять сам пользователь бухгалтерской программы.

Таким образом, обзор российского рынка программ финан-сово-экономического направления показывает:

• в основном рынок представлен бухгалтерскими программа-ми, что, очевидно, отражает покупательский спрос;

396

• на рынке стали появляться корпоративные системы россий-ских разработчиков, что свидетельствует о наполнении рынкасистемными программными продуктами и одновременно являет-ся косвенным показателем оздоровления экономики России;

• при выборе программного продукта необходим предвари-тельный, всесторонний анализ функций, для реализации которыхприобретается программный продукт.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите признаки, отличающие финансово-экономическиепрограммы.

2. Назовите основные классы финансово-экономических програм-мных продуктов.

3. Чем характеризуется класс программ "Бухгалтерский конструк-тор"? Назовите достоинства и недостатки программ данногокласса.

4. Какие подсистемы присутствуют в классе программ "Бухгалте-рия-офис"?

5. Перечислите основные функции, выполняемые программами клас-са "Финансово-аналитические системы".

6. Расскажите о назначении и возможностях правовых систем.7. Что такое корпоративные системы и каково их назначение?8. Какие подсистемы включают в себя корпоративные системы?9. Назовите программные продукты фирмы "1C" и их особенности.

10. Какими программными продуктами известна фирма "Интеллект-Сервис" и какова их проблемная ориентация?

11. Перечислите основные функции и отличительные особенностипрограммы "Интегратор" фирмы "Инфософт".

12. В чем состоит назначение корпоративной системы "Галактика"?Назовите ее отличительные особенности.

13. Назовите подходы, положенные в основу создания бухгалтерс-ких программ.

14. Какими возможностями должна обладать бухгалтерская програм-ма для реализации всестороннего аналитического учета?

ПРИЛОЖЕНИЕ

СТАНДАРТЫТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СТАДИЙ

И ЭТАПОВ СОЗДАНИЯЭКОНОМИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

ГОСТ 34.601-90

Стадия 1. Формирование требований к ЭИС

1.1. Определение объема обоснования, необходимого для со-здания ЭИС (сбор данных об объекте автоматизации и осуще-ствляемых видах деятельности, оценка качества его функциони-рования, выявление проблем, решение которых возможно сред-ствами автоматизации, оценка целесообразности создания ЭИС).

1.2. Формирование требований пользователя к ЭИС.1.3. Оформление отчета о выполненных работах и оформле-

ние заявки на разработку ЭИС.

Стадия 2. Разработка концепции ЭИС

2.1. Изучение объекта ЭИС.2.2. Проведение необходимых НИР.2.3. Разработка вариантной концепции ЭИС; выбор такого

варианта, который удовлетворял бы требованиям пользователя(разработка альтернативных вариантов концепции ЭИС, оцен-ка их преимуществ и недостатков, выбор оптимального вариан-та на основе сопоставления требований пользователя и характе-ристик предлагаемой ЭИС).

2.4. Оформление отчета о выполненной работе.

398

Стадия 3. Техническое задание

3.1. Разработка и оформление технического задания на созда-ние ЭИС (общие сведения, назначение и цели создаваемой систе-мы, характеристика объекта автоматизации, требования к систе-ме в целом, ее функциям и задачам, видам ее обеспечения, планамработ по созданию, вводу в действие и приемке).

Стадия 4 (необязательная). Эскизный проект

4.1. Разработка предварительных проектных решений по сис-теме и ее частям (функции ЭИС, ее подсистемы, состав задач, кон-цепция и структура информационной базы, состав вычислитель-ной системы, функции и параметры основных вычислительныхсредств).

4.2. Разработка документации на ЭИС и ее части.

Стадия 5. Технический проект

5.1. Разработка проекта решений по системе и ее частям, фун-кциональной, алгоритмической и организационной структуресистемы, структуре технических средств, организации и ведениюбазы данных, системе классификации и кодирования информа-ции, алгоритму решения задач, применяемым языкам и програм-мному обеспечению.

5.2. Разработка документов ЭИС.5.3. Разработка и оформление документации на поставку из-

делий для комплектования ЭИС и технических требований (тех-нических заданий) на их разработку.

5.4. Разработка заданий на проектирование.

Стадия 6. Рабочая документация

6.1. Разработка рабочей документации на систему и ее части.6.2. Разработка или адаптация программ.

Стадия 7. Ввод в действие

Стадия 8. Сопровождение ЭИС

399

Стандарт SSADM

Стадия Ю. Оценка реализуемости

010 Концепция и график разработки.020 Определение первоначальных требований к ЭИС.030 Выбор критерия и метода оценки реализуемости.040 Оформление отчета о возможности создания ЭИС.

Стадия 1. Предпроектное обследование

НО Определение объема предпроектного обследования.120 Определение основных требований к ЭИС.130 Анализ процесса обработки информации в существую-

щей системе..140 Аналшз структуры данных, обрабатываемых в существу-

ющей системе.150 Разработка логической схемы существующей системы.160 Оформление результатов предпроектных исследований.

Стадия 2. Выбор варианта автоматизации

Стадия 3. Разработка технического задания

310 Разработка общих требований к автоматизируемым фун-кциям.

320 Разработка логической модели данных.330 Уточнение требований к функциям и задачам.340 Уточнение логической модели данных.350 Разработка демонстрационного прототипа.360 Разработка требований к обработке данных.370 Уточнение цели разработки ЭИС.380 Оформление технического задания на создание ЭИС.

Стадия 4. Выбор варианта технической реализации

410 Разработка вариантов технической реализации.420 Выбор варианта технического рещения.

400

Стадия 5. Разработка проекты

510 Определение порядка диалогового взаимодействия.520 Постановка задачи модификации данных.530 Постановка информациошной задачи.540 Оформление разработки шроекта.

Стадия 6. Физическое проектшрование

610 Подготовка проекта.620 Разработка организации i базы данных.630 Определение спецификащий программных и аппарат-

ных средств.640 Оптимизация физической! структуры базы данных.650 Уточнение спецификации программных и аппаратных

средств.660 Согласование интерфейса между задачами и базами

данных.

ЛИТЕРАТУРА

1. Автоматизация банковской деятельности / Общ. ред. — С.И.Кумок. — АОЗТ "Московское финансовое объединение", 1994.

2. А втоматизированные системы обработки учетно-аналитическойинформации: Учебник / Под ред. B.C. Рожнова. — М.: Финансы истатистика, 1992.

3. Блэк Ю. Сети ЭВМ. Протоколы, стандарты, интерфейсы. — М.:Мир, 1990.

4. Брага В.В. Компьютеризация бухгалтерского учета: Учеб. посо-бие для вузов / ВЗФЭИ. — М.: АО "Финстатинформ", 1996.'

5. Вентцелъ Е. С. Исследование операций: задачи, принципы, мето-дология. — М.: Наука, 1980.

6. Горев А., Ахаян Р., Макашарипов С. Эффективная работа сСУБД. — СПб.: Питер, 1997.

7. Громов Г. Р. Очерки информационной технологии. — М.: Инфо-Арт, 1993.

8. Дейт К. Руководство по реляционной СУБД DB-2 / Пер с англ, ипредисловие М.Р. Когаловского. — М.: Финансы и статистика, 1988.

9. Дзагуров Л. Опыт ав гоматизации промышленных предприятий //Бухгалтерский учет. — 1998. — № 2.

10. Диго С.М. Проектирование и использование баз данных: Учеб-ник. — М.: Финансы и статистика, 1995.

11. Дубова Н. Управление распределенной корпорацией в версииСА — Unicenter TNG//Computerworld Россия. — 1997. — № 14.

12. Информационные системы в экономике / Под ред. В.В. Дика. —М.: Финансы и статистика, 1996.

13. Каган Б. М. Электронные вычислительные машины и системы. —М.: Энергоатомиздат, 1991.

14. Ключко В.И. Кодирование информации. Курс лекций. — Красно-дар: КГТУ, 1998.

15. Компьютерные технологии обработки информации / Под ред. С.В.Назарова. — М.: Финансы и статистика, 1995,

16. Кузьминский М. Большие вектора // "Computerworld Россия". —2000. — № 3.

17. Мамиконов А. Г. Проектирование АСУ: Учебник. — М.: Высшаяшкола, 1987.

402

18. Мишенин А.И. Теория экономических информационных систем:Учеб. пособие. — М.: Финансы и статистика, 2002.

19. Нанс Б. Компьютерные сети. — М.: БИНОМ, 1996.20. Озкарахан Э. Машины баз данных и управление базами данных:

Пер. с англ.- М.: Мир, 1989.21. Основы теории вычислительных систем / С. А. Майоров, Г.И. Но-

виков, Т.И. Алиев и др. — М.: Высшая школа, 1987.22. Пахалко О. Составляющие информационной системы предприя-

тия // Экономика и жизнь. — 1997. — № 14.23. Попов Э.В. Экспертные системы. — М.: Наука, 1987.24. Поппелъ Г., Голъдстайн Б. Информационная технология — мил-

лионные прибыли. — М.: Экономика, 1990.25. Представление и использование знаний: Пер. с японского /

X. Уэно, Т. Кояма, Т. Окамото и др., Под ред. X. Уэно, М. Исид-зука. — М.: Мир, 1989.

26. Программные продуктыБЭСТ// Экономика и жизнь.— 1997. —№ 7.

27. Ревенко П.В. Программный продукт нового поколения "Интег-ратор" // Бухгалтерский учет. — 1995. — № 4.

28. Ревунков Г.И. и др. Базы и банки данных и знаний: Учебник /Г.И. Ревунков, Э.Н.Самохвалов, В.В. Чистов; Под ред. В.Н.Чет-

верикова. — М.: Высшая школа, 1992.29. Свириденко С. С. Современные информационные технологии. —

М.: Радио и связь, 1989.30. Семенов М.И. и др. Автоматизированные информационные тех-

нологии в экономике: Учебник / М.И. Семенов, И.Т. Трубилин,В.М. Лойко, Т.П. Барановская; Под общей ред. И.Т. Трубили-

на. — М.: Финансы и статистика, 2001.31. Смирнов А.Д. Архитектура вычислительных систем. — М.: На-

ука, 1990.1

32. Советов Б.Я. Информационная технология: Учебник. — М.: Выс-шая школа, 1994.

33. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Построение сетей интегрального об-служивания. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990.

34. Справочник по искусственному интеллекту. В 3-х т./Под ред. Э.В., Попова и Д.А. Поспелова — М.: Радио и связь, 1990.

35. Хромцов П.Б. Лабиринт Internet. — М.: Электроинформ, 1996.36. Шварц М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ: В

2-х ч.: Пер. с англ. — М.: Наука, 1992.

403

37. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике: Пер. сангл. / Под ред. Р.Л. Добрушина, О.Б. Лупанова. — М.: Изд-воиностр. лит., 1963.

38. Шикин Е.В., Боресков А.В., Зайцев А.А. Начала компьютернойграфики. — М.: Диалог — МИФИ, 1993.

39. Якубайтис Э.А. Информационные сети и системы. — М.: Финан-сы и статистика, 1996.

40. Microsoft Corporation. Компьютерные сети. Учебный курс: Пер.с англ. — М.: Издательский отдел "Русская редакция" ТОО"Channel Trading Ltd.", 1997.

ИНТЕРНЕТ-ИСТОЧНИКИ

41. Воеводин В. В. Параллельная обработка данных. Курс лекций,2001. — http://www.citforum.ru/

42. ШнитманВ. Современные высокопроизводительные компьюте-ры. Информационно-аналитические материалы Центра информа-ционных технологий, 1998. — http://www.citmgu.ru/

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АА—анализ альтернативАИ — анализ информацииAM — алгоритмическая модельАПК — агропромышленный комплексАРМ — автоматизированное рабочее местоАСУ — автоматизированная система управленияАСУТП — автоматизированная система управления технологическимпроектомБД — база данныхБЗ — база знанийВА — выбор альтернативВЗ — вычислительная задачаВК — виртуальный каналВКр — выбор критерияВОС — взаимодействие открытых системВР — выбор решенияВС — вычислительная системаГА — генерация альтернативГВС — глобальная вычислительная сетьГП — готовая продукцияГТС — городская телефонная сетьЕСКД — Единая система конструкторской документацииИИ — искусственный интеллектИИТ — интеллектуальная информационная технологияИО — исполнительный органИТ — информационная технологияК — коммутацияКМ — концептуальная модельКОП—концепция организации процессовКП — концептуальное проектированиеКСБ — концептуальная схема информационной базыКТС — комплекс технических средствКФЗ — комплекс функциональных задачЛВС—локальная вычислительная сетьЛМ — логическая модель

405

ЛП — логическое проектированиеЛПР — лицо, принимающее решениеЛСБ — логическая схема концептуальной базыМ — маршрутизаторМБП — малоценные и быстроизнашивающиеся предметыМдм — модемМИП — модель информационного процессаММ — математическая модельМОЛ — материально ответственное лицоМПЗ — модель представления знанийМПО — модель предметной областиМПС — многопроцессорная системаМРЗ — модель решения задачМет — мостыНСИ — нормативно-справочная информацияОВД — объектная база данныхОВП — организация вычислительного процессаОД — отображение данныхОИБ — организация информационной базыОММУ — общая математическая модель управленияОМУ — общая модель управленияOne — обеспечивающие подсистемыОС — операционная системаОУ — объект управленияП — программа (машинная)ПА — предпроектный анализПД — первичный документПЗ — постановка задачиПК — персональный компьютерПКС — программа канонической структурыПО — программное обеспечениеППП — пакет прикладных программПрД — преобразование данныхПрО — предметная областьПС — программные средстваПЭО — планово-экономический отделРП — рабочий проектРРЗ — результаты решения задачиСАУ — система автоматического управленияСГС — служба главных специалистов

406

СИИ — система искусственного интеллектаСИТ — средства информационных технологийСМО — система массового обслуживанияСО — система обслуживанияСТПП — служба технической подготовки производстваСУБД — система управления базой данныхТМЦ—товарно-материальные ценностиТП — технический проект

ТЭО—технико-экономическое обоснованиеТЭП — технико-экономическое планированиеУУ — устройство управленияФЗ — функциональная задачаФП — физическое проектированиеЧММ — частные математические моделиЧММУ — частная математическая модель управленияЭВМ — электронная вычислительная машинаЭС — экспертная системаЯМД— язык манипулирования даннымиЯОД — язык описания данных

407

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Автоматизацияпредприятий 293представления знаний 290учетных задач 299фазы обработки и анализаинформации 299формирования плана произ-водства 296

Адрес 160доменный 202цифровой 202

АлгоритмFB121LPT 127RR120SPT 120Макнотона 125

Алохасинхронная 223чистая 221

АРМ 303Архитектура связи многоуровне-вая 203Аспект информации

прагматический 35семантический 34синтаксический 30структурный 36

Бухгалтерский учет 299многомерный 394многоуровневый 394

БЭСТ 364

В

Варианты подключения к Интер-нету 242Взаимодействие процедурпри отображении данных 425Внедрение ЭИС 330Выбор хранимых данных 158Выборка 207

Галактика 373Геометрия

аналитическая 141проективная 143

Гипертекст 288Граница Шеннона 209, 210Граф

алгоритма 99вычислительной процедурыпреобразования данных 98информационный 160, 162преобразования данных 98

Графика компьютерная 138

База данных 162иерархическая 164объектная 181реляционная 165, 167сетевая 165

База знаний 273

408

Д,Е

Данныевходные 156выходные 157промежуточные 157

Демодуляция 206

Диспетчирование 84Домен 244Емкость канала связи 208

Задание техническое 323Задача

вычислительная 84уравнения 296учета 309функциональная 295

Знания 274глубинные 276концептуальные 277мягкие 277поверхностные 277прагматические 277синтаксические 277экспертные 277

И

Иерархия цифровых систем 216Извлечение знаний 287Интеллект-сервис 363Интенсивность потока обслужива-ния 86Информатика 37Информация 19

научная 21производственная 21собственная 33техническая 21экономическая 21

Инфософт 369

К

Кадр Ethernet 228Канал

обслуживания 85передачи информации 206связи 206

Классификациясистем 45Флина 105экономических программ 349

Ключальтернативный 171внешний 171первичный 170

Коддвоичный 210дифференциальный манчестерс-кий Морзе 210неравномерный 210равномерный 210циклический 228

Кодирование 210информации 210помехоустойчивое 212

Количество информации 29Комтех 352Конвейер

векторный 103последовательный 105

Контроль вводимой информации 77Координаты точки однородные 142

м,нМагазин виртуальный 253Манипулирование данными 169Манипуляция 205Маршрутизатор 196Матрица

достижимости 160смежности 158

Методизвлечения знаний 287компьютерной графики

векторный 152растровый 152

получения экспертных знаний 289формирования знаний 287

Модельпредметной области 44

абстрактная 44

409

алгоритмическая 44инфологическая 158информационная 44концептуальная 45логическая 45математическая 45

базовой информационнойтехнологии 65

накопления данных 71обмена данными 71обработки данных 69представления знаний 72управления данными 72

Модель баз данных. См. База данныхМодем 206Модуляция 204Мост 195Многопроцессорная система

с индивидуальной памятью 115с общей памятью 112

Мультиплексирование 213Независимость данных 163

\

О

Область предметная 44Обработка

данных 81заданий 82конвейерная 103нетрадиционная 101параллельная 101распределенная 190скрытая параллельная 102

Обследование системы 322Обучение базы знаний 287Объект 181, 182Операции

специальная реляционная 173традиционная теоретико-множе-ственная 172

Организациявычислительного процесса 81обслуживания вычислительныхзадач 84системы 42

Отношение 165Офис 315

пПараллельность процессов

скрытая 102явная 102

Планирование обработки вычисли-тельных задач 92Подход к автоматизации проекти-рования ЭИС 339

модельный 340объектный 340подсистемный 340элементный 340

Подход к измерению количества ин-формации

прагматический 35семантический 34статистический 30структурный 36

Подход к классификации экономи-ческих программ 349Полнота представления функций392Получение знаний 387Поток заданий 85Представление знаний 278Преобразования аффинные 139Примитивы сетевых услугосновные 218Приоритет задач 122Провайдер 240Программа

планировщик 95супервизор 95

Программирование, объектно-ори-ентированное 181Продукции 280Проект

рабочий 328технический 324

ПроектированиеАИТ эскизное 335ЭИС 320

410

Протоколканального уровня 217МДПН/ОС 324операционной системы сети 198сетевой 244

Процедура 65актуализации данных 67отображения данных 67преобразования данных 67приобретения знаний 68хранения 67

Процедура процессанакопления данных 67обработки данных 67обмена данными 67представления знаний 68

Процесс информационныйнакопления данных 67обмена данными 67обработки данных 67перевода информации в данные 66представления знаний 68

Режим обработки данных 82пакетный 82разделения времени 82реального времени 83

Ресурсы Интернета, информацион-ные 245

Сайт 241Свойства знаний 274Свопинг 123Сдача ЭИС в промышленную эксп-луатацию 331Сеть

вычислительная глобальная 191вычислительная локальная 190распределенная компьютерная 191крупного предприятия 304с коммутацией каналов 234

с коммутацией сообщений 235с пакетной коммутацией 237семантическая 281ЭВМ 189

Система 41абстрактная 42большая 43вероятностная 43детерминированная 43динамическая 43закрытая 43замкнутая 48информационная материальная 42открытая 43простая 43сложная 43статическая 42управления автоматизированная 49файловых архивов FTP 245экономическая информационная 49экспертная 274

Слот 282Сплайн 148Среда обмена сообщениями единая 315Средства

основные 311электронных расчетов в Интерне-те 264платежные в сетях Интернета 263

Структураканоническая 162системы 42MIMD 108MISD 107SIMD 105SISD 105

Теорема о выборках 207Технология 14

автоматизированная информа-ционная. См. информационнаябазовая информационная 64интеллектуальная информацион-ная 273

411

информационная 39конкретная информационная 40CASE 343

Типы данных абстрактные 182Топология 192

базовая 192глобальной вычислительной сети 195сети 192

У

Уплотнение. См. МультиплексированиеУправление оптимальное 47Уровень

базовой информационной техно-логии 64

концептуальный 65логический 69физический 73

взаимодействия открытых систем201

канальный 201представительный 202прикладной 202сеансовый 202сетевой 201транспортный 201физический 201

Уровни информатики 38логический 39прикладной 39физический 38

Ускорение обработки 102

Ф

Фаза управления производством 295анализа 299планирования 296

регулирования 300учета 299

Фазы принятия решения 61Формирование знаний 287Фреймы 282Функция целевая 47

ц,шЦелостность

данных 170по ссылкам 171по сущностям 171системы 171

Цикл данных жизненный 157Шлюз 196

Эксплуатация ЭИСопытная 330промышленная 331

Электронные наличные сетевые 264Элемент

внедрения 336предпроектного анализа 336системы 41технического проектирования 336

Эталонная модель взаимодействияоткрытых систем 197Эффективность применения ИТ 333

1

1C 359АФС 362Бухгалтерия 359Торговля 362Электронная почта 361

412

в мBlin-ding factor 265 M-commerce 259

с тCASE-технология 343 Telnet 250

Е иEthernet 227 тт . „ ._

„~„ Usenet 247на основе витой пары 228толстый 231тонкий 230 WE-cach 265

WAP 259Н Web

-узлы 242

Host-компьютер 240 World Wide 248

Учебное издание

Барановская Татьяна ПетровнаЛойко Валерий Иванович

Семенов Михаил ИгнатьевичТрубилин Александр Иванович

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫИ ТЕХНОЛОГИИ В ЭКОНОМИКЕ

Заведующая редакцией Л. А. ТабаковаМладший редактор Н.А. Федорова

Художественный редактор Ю.И.АртюховТехнический редактор Т. С. Мартына

Корректоры Т.М. Колпакова, Н.Б. ВтпорушинаКомпьютерная верстка Т.К. ЕвдокимоваОформление художника О. В. Толмачева

ИБ № 4502

Подписано в печать 15.09.2004. Формат 60x88/16Гарнитура «Тайме». Печать офсетная

Усл. печ. л. 25,48. Уч.-изд. л. 22,5 Тираж 3000 экз.Заказ 1909 «С» 226

Издательство «Финансы и статистика»101000, Москва, ул. Покровка, 7

Телефон (095) 925-35-02, факс (095) 925-09-57E-mail: mail@finstat.ru http:

ОАО «Типография «Новости»105005, Москва, ул. Ф. Энгельса, 46

Издательство"ФИНАНСЫ И СТАТИСТИКА"

предлагает учебное пособие

Т.П. Барановская, В.И. Лойко,М.И. Семенов, А.И. Трубилин

АРХИТЕКТУРАКОМПЬЮТЕРНЫХСИСТЕМ И СЕТЕЙ

256 с.: ил.