26816

Структура и свойства информационных процессов

Шпаргалка

Информатика, кибернетика и программирование

Воздействуя на параметры переносчика можно осуществить передачу данных на требуемое расстояние по выбранному каналу. Действия сервера и клиента: Клиент устанавливает связь и посылает запрос на 21 порт сервера с порта N N 1024 Сервер посылает ответ на порт N N 1024 клиента Сервер устанавливает связь для передачи данных по порту 20 на порт клиента N1 Активный режим 5. Он предназначен для обеспечения надежного хранения данных в БД. А это требование предполагает в частности возможность восстановления согласованного состояния базы данных...

Русский

2013-08-18

84.74 KB

18 чел.

4

Билет 25

2. Структура и свойства информационных процессов.

Информация не существует сама по себе. Она проявляется в информационных процессах. Свойства информации тесно связаны с информационной деятельностью человека, информационными процессами в его сознании. Существует несколько определений ИП.

• Информационный процесс – это процесс взаимодействия между объектами реального мира, в результате которого возникает информация.

• Информационные процессы – это процессы, в которых человек с помощью разнообразных технических устройств выполняет сбор, хранение, поиск, обработку, кодирование и передачу информации.

• Информационный процесс возникает в результате установления связи между двумя материальными объектами: источником (генератором) и потребителем (приемником, получателем) информации. Под информационным процессом понимаются процессы получения, хранения, транспортировки, преобразования и представления информации.

     Сообщение, отображающее информацию, всегда представляется в виде сигнала. Под сигналом понимается изменение состояния некоторого объекта.

От объекта управления могут поступать статические и динамические сигналы. Статические сигналы отображают устойчивое состояние объекта – это положение элементов в системе, состояние прибора, текст в документе. Эти сигналы участвуют в процессах подготовки, хранении, накоплении информации. Динамические сигналы характеризуют быстрое изменение во времени, они могут отображать изменения электрических параметров системы. Они участвуют в процессах передачи информации и в управлении.

На логическом уровне сигналы разделяются на непрерывные и дискретные. Непрерывный сигнал отображается непрерывной функцией. Физически он представляет собой непрерывно изменяющееся значение колебаний. Дискретный сигнал определяется конечным множеством значений, которое отражает определенное состояние физического объекта.

Исходный сигнал, снимаемый с реального объекта, по своей природе имеет непрерывный характер. Для повышения точности измерения он превращается в набор дискретных значений. Как непрерывный, так и дискретный сигналы, далее преобразуются в сообщения. Это начало информационного процесса.

     Последующая процедура, связанная с передачей – это обратное преобразование сообщения в сигналы.

     Информация, переданная в систему ИТ, превращается в данные, а данные отображаются в виде некоторого носителя –  сигнала, то есть имеется непрерывная цепь преобразований: материальный объект → сигнал → информация → данные → сигнал.

           При передаче в качестве сигнала выступает переносчик. Воздействуя на параметры переносчика, можно осуществить передачу данных на требуемое расстояние по выбранному каналу.

     При хранении данные отображаются сигналом, фиксируемым в виде состояния физической среды (ячеек памяти) компьютера.

Структура информационного процесса

• восприятие и сбор информации;

• первичное или локальное преобразование информации (отбор и др.);

• передача информации в блок обработки;

• подготовка информации для обработки (кодирование и др.);

• подготовка программ, хранение информации;

• обработка полученной информации в соответствии с программой;

• вывод (отображение) информация для потребителя;

• принятие решений;

• реализация решений.

Свойства информационных процессов

     Свойства информационных процессов не зависят от того, где эти процессы происходят, какие объекты в них участвуют. Можно говорить о единстве ИП в природе, жизни человека, жизни общества, в науке

1. Всякий ИП связан с конкретным материальным объектом или системой объектов и протекает в качественно определенных пространственно-временных границах.

2. Любой ИП складывается во времени из нескольких качественно и количественно различимых стадий, фаз, событий или состояний, протекающих в более узких пространственно-временных границах по сравнению с рассматриваемым процессом.

3. ИП представляет собой в конечном итоге составную часть более широких в пространственно-временном отношении процессов.

     Важность информационных процессов состоит в том, что они приводят к различным изменениям в процессе событий, к возникновению новых событий.

     Информационные процессы можно разделить на две группы:

1. ИП, возникающие при общении объектов между собой, например, радио, письмо, кино, телевидение.

2. Все остальные ИП, в которых разные виды информации превращаются в единую форму, удобную для работы с ней в различных технических устройствах, например, в компьютерах и системах связи.

     Входная информация поступает либо с помощью первичных преобразователей информации, т.е. измерительных приборов, либо с подготовленных человеком или компьютером документов различных форм: таблиц, графиков, чертежей, книг.

     Характеристики, учитываемые при выборке информации из информационного потока:

1. качественные (содержательные) – они определяют специфические особенности, как бы связывают ИП с какой-либо предметной областью;

2. пространственные, определяющие масштабы и координаты информации;

3. временные (время хранения и преобразования информации).

Эти характеристики являются общими для всех информационных процессов.

3. Жизненный цикл по ИС 

Понятие жизненного цикла программного обеспечения (ЖЦ ПО) является одним из базовых в программной инженерии. Жизненный цикл ПО определяется как период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ПО и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации. Основным нормативным документом, регламентирующим состав процессов ЖЦ ПО, является международный стандарт ISO/IЕС 12207. Он определяет структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ПО. Структура ЖЦ ПО базируется на трех группах процессов:

  1.  основные процессы (приобретение, поставка, разработка, эксплуатация, сопровождение);
  2.  вспомогательные процессы, обеспечивающие выполнение основных процессов (документирование, управление конфигурацией, обеспечение качества, верификация, аттестация, оценка, аудит, решение проблем);
  3.  организационные процессы (управление проектами, создание инфраструктуры проекта, определение, оценка и улучшение самого ЖЦ, обучение).

Жизненный цикл проектирования программного обеспечения информационного объекта состоит из ряда итераций.

Фаза исследования: целью является доказательство жизнеспособности разрабатываемой системы (определение процессов, которые должен поддерживать синтезируемый информационный объект; оценка требуемого ресурса для разработки информационного объекта; оценка экономической рентабельности проектирования информационного объекта).

Фаза уточнения (конкретизации). Основной целью этой фазы является уточнение необходимых ресурсов на карте ресурсов. На этой фазе должен быть завершен процесс уточнения бизнес-плана и технического задания. Выбирается рабочая среда и завершается работа над логической моделью объекта.

Фаза построения (проектирования). Целью этой фазы является разработка системы, поддерживающей перечисленные процессы в фазе исследования. Для заказчика создается рабочая версия. Обычно на этой фазе используется прототипный подход, когда предоставляется несколько вариантов системы.

Фаза тестирования (развертывания). Целью этой фазы является передача заказчику полностью работающей системы с комплектом документации в виде отчета. Происходит устранение недостатков; если это невозможно сделать, то переходят на первую фазу.

При выполнении 4 фаз ЖЦ при синтезе объекта организуется 5 основных процессов:

  1.  Управление требованием - построение прототипов, которые бы охватили все функциональные требования к создаваемому объекту;
  2.  Анализ - структурирование и уточнение функциональных требований, анализ полноты и целостности разрабатываемой системы;
  3.  Проектирование - построение модели объекта, которая описывает физическую реализацию прототипов с учетом ресурсов;
  4.  Реализация - получение исходного кода с целью получения работающей пользовательской системы Окончательная подготовка документации системы; комплектование функционирующей системы с документацией;
  5.  Тестирование - проверка работоспособности и надежности разработанной системы.

4. Активный режим FTP.   4    16

Активный режим выгоден для FTP-сервера, но вреден для стороны клиента. FTP сервер пытается соединиться со случайными высокими (по номеру) портами на клиенте, такое соединение наверняка будет блокировано брандмауэром на стороне клиента.

Действия сервера и клиента:

  1.  Клиент устанавливает связь и посылает запрос на 21 порт сервера с порта N (N>1024)
  2.  Сервер посылает ответ на порт N (N>1024) клиента
  3.  Сервер устанавливает связь для передачи данных по порту 20 на порт клиента N+1

Активный режим

5. Классификация моделей по способу реализации.

По способу реализации

  1.  Физические модели. Модели, воспринимаемые органами чувств человека (зрение, слух, обоняние)
  2.  Нефизические модели. Модели, воспринимаемые умом, интеллектом человека: концептуальное моделирование (управление проектами), математическое моделирование (ТАУ, управление),  ситуационное моделирование (маркетинг), имитационное моделирование.

Физические модели

Два основных свойства (подхода) к созданию физических моделей:

1) Способ реализации. Физические модели основаны на использовании эффекта масштаба в случае возможности пропорционального изменения всего комплекса изучаемых свойств. Примеры: манекены в ателье, игрушки, глобус, статические макеты зданий и сооружений в архитектуре при планировке, полномасштабные макеты на военных учениях.

2) Точность – степень соответствия. Физическое моделирование, при котором модель и моделируемый объект а) представляют собой реальные объекты или процессы в) единой или различной физической природы, причем между процессами в объекте-оригинале и в модели выполняются некоторые соотношения подобия, вытекающие из схожести физических явлений;

3) Синтез компьютерного и физического моделирования. Виртуальные модели, отображаемые на мониторе в графической и цифровой форме.

Нефизические модели.

1) Математические модели представляют собой систему математических уравнений или неравенств адекватно описывающую изучаемое явление или процесс.

2) Ситуационной моделью называют описание ситуации, в которой предстоит действовать изучаемому объекту,  часто не содержащее полной информации и  предполагающее включение человека или животного в качестве изучаемого объекта. Пример: деловые игры, тренажеры, ролевые игры, спектакли.

2) Концептуальное моделирование, при котором совокупность уже известных фактов или представлений относительно исследуемого объекта или системы истолковывается с помощью некоторых специальных знаков, символов, операций над ними или с помощью естественного или искусственного языков (не формулы и не алгоритмы).

6. Журнал транзакций

Реализация в СУБД принципа сохранения промежуточных состояний, подтверждения или отката транзакции обеспечивается специальным механизмом, для поддержки к-го создается некоторая системная структура, называемая Журналом транзакций.

Однако назначение журнала транзакций гораздо шире. Он предназначен для обеспечения надежного хранения данных в БД.

А это требование предполагает, в частности, возможность восстановления согласованного состояния базы данных после любого рода аппаратных и программных сбоев. Очевидно, что для выполнения, восстановлений необходима некоторая дополнительная информация. В подавляющем большинстве современных реляционных СУБД такая избыточная дополнительная информация поддерживается в виде журнала изменений базы данных, чаще всего называемого Журналом транзакций.

Итак, общей целью журнализации изменений баз данных является обеспечение возможности восстановления согласованного состояния базы данных после любого сбоя. Поскольку основой поддержания целостного состояния базы данных является механизм транзакций, журнализация и восстановление тесно связаны с понятием транзакции. Общими принципами восстановления являются следующие:

  1.  результаты зафиксированных транзакций должны быть сохранены в восстановленном состоянии базы данных;
  2.  результаты незафиксированных транзакций должны отсутствовать в восстановленном состоянии базы данных.

Это, собственно, и означает, что восстанавливается последнее по времени согласованное состояние базы данных.

Возможны следующие ситуации, при которых требуется производить восстановление состояния базы данных.

  1.  Индивидуальный откат транзакции. Этот откат должен быть применен в следующих случаях:
  2.  стандартной ситуацией отката транзакции является ее явное завершение оператором ROLLBACK;
  3.  аварийное завершение работы прикладной программы, которое логически эквивалентно выполнению оператора ROLLBACK, но физически имеет иной механизм выполнения;
  4.  принудительный откат транзакции в случае взаимной блокировки при параллельном выполнении транзакций. В подобном случае для выхода из тупика данная транзакция может быть выбрана в качестве «жертвы» и принудительно прекращено ее выполнение ядром СУБД.
  5.  Восстановление после внезапной потери содержимого оперативной памяти (мягкий сбой). Такая ситуация может возникнуть в следующих случаях:
  6.  при аварийном выключении электрического питания;
  7.  при возникновении неустранимого сбоя процессора (например, срабатывании контроля оперативной памяти) и т. д. Ситуация характеризуется потерей той части базы данных, которая к моменту сбоя содержалась в буферах оперативной памяти.
  8.  Восстановление после поломки основного внешнего носителя базы данных (жесткий сбой). Эта ситуация при достаточно высокой надежности современных устройств внешней памяти может возникать сравнительно редко, но тем не менее СУБД должна быть в состоянии восстановить базу данных даже и в этом случае. Основой восстановления является архивная копия и журнал изменений базы данных.

Для восстановления согласованного состояния базы данных при индивидуальном откате транзакции нужно устранить последствия операторов модификации базы данных, которые выполнялись в этой транзакции. Для восстановления непротиворечивого состояния БД при мягком сбое необходимо восстановить содержимое БД по содержимому журналов транзакций, хранящихся на дисках. Для восстановления согласованного состояния БД при жестком сбое надо восстановить содержимое БД по архивным копиям и журналам транзакций, которые хранятся на неповрежденных внешних носителях.

Во всех трех случаях основой восстановления является избыточное хранение данных. Эти избыточные данные хранятся в журнале, содержащем последовательность записей об изменении базы данных.

Возможны два основных варианта ведения журнальной информации. В первом варианте для каждой транзакции поддерживается отдельный локальный журнал изменений базы данных этой транзакцией. Такие журналы называются локальными журналами. Они используются для индивидуальных откатов транзакций и могут поддерживаться в оперативной (правильнее сказать, в виртуальной) памяти. Кроме того, поддерживается общий журнал изменений базы данных, используемый для восстановления состояния базы данных после мягких и жестких сбоев.

Этот подход позволяет быстро выполнять индивидуальные откаты транзакций, но приводит к дублированию информации в локальных и общем журналах. Поэтому чаще используется второй вариант — поддержание только общего журнала изменений базы данных, который используется и при выполнении индивидуальных откатов. Далее мы рассматриваем именно этот вариант.

Общая структура журнала условно может быть представлена в виде некоторого последовательного файла, в котором фиксируется каждое изменение БД, которое происходит в ходе выполнения транзакции. Все транзакции имеют свои внутренние номера, поэтому в едином журнале транзакций фиксируются все изменения, проводимые всеми транзакциями.

Каждая запись в журнале транзакций помечается номером транзакции, к которой она относится, и значениями атрибутов, которые она меняет. Кроме того, для каждой транзакции в журнале фиксируется команда начала и завершения транзакции (см. рис. 11.3).

Для большей надежности журнал транзакций часто дублируется системными средствами коммерческих СУБД, именно поэтому объем внешней памяти во много раз превышает реальный объем данных, которые хранятся в хранилище.

Имеются два альтернативных варианта ведения журнала транзакций: протокол с отложенными обновлениями и протокол с немедленными обновлениями.

Ведение журнала по принципу отложенных изменений предполагает следующий механизм выполнения транзакций:

Когда транзакция Т1 начинается, в протокол заносится запись  <Т1 Begin transaction>. На протяжении выполнения транзакции в протоколе для каждой изменяемой записи записывается новое значение: <T1, ID_RECORO. атрибут, новое значение ... >. Здесь ID_RECORD — уникальный номер записи.

Если все действия, из которых состоит транзакция Т1, успешно выполнены, то транзакция частично фиксируется и в протокол заносится <Т1 СОММIТ>.

 После того как транзакция фиксирована, записи протокола, относящиеся к Т1, используются для внесения соответствующих изменений в БД.

Если происходит сбой, то СУБД просматривает протокол и выясняет, какие транзакции необходимо переделать. Транзакцию Т1 необходимо переделать, если протокол содержит обе записи <Т1 BEGIN TRANSACTION и <Т1 СОММIТ>. БД может находиться в несогласованном состоянии, однако все новые значения измененных элементов данных содержатся в протоколе, и это требует повторного выполнения транзакции. Для этого используется некоторая системная процедура REDOQ, которая заменяет все значения элементов данных на--новые, просматривая протокол в прямом порядке.

Если в протоколе не содержится команда фиксации транзакции COMMIT, то никаких действий проводить не требуется, а транзакция запускается заново.

 Альтернативный механизм с немедленным выполнением предусматривает внесение изменений сразу в БД, а в протокол заносятся не только новые, но и все старые значения изменяемых атрибутов, поэтому каждая запись выглядит <Т1, ID_RECORD, атрибут новое значение старое значение ...>. При этом запись в журнал предшествует непосредственному выполнению операции над БД. Когда транзакция фиксируется, то есть встречается команда <Т1 СОММIТ> и она выполняется, то все изменения оказываются уже внесенными в БД и не требуется никаких дальнейших действий по отношению к этой транзакции.

При откате транзакции выполняется системная процедура UNDO(), которая возвращает все старые значения в отмененной транзакции, последовательно проходя по протоколу начиная с команды BEGIN TRANSACTION.

Для восстановления при сбое используется следующий механизм:

  1.  Если транзакция содержит команду начала транзакции, но не содержит команды фиксации с подтверждением ее выполнения, то выполняется последовательность действий как при откате транзакции, то есть восстанавливаются старые значения.
  2.  Если сбой произошел после выполнения последней команды изменения БД, но до выполнения команды фиксации, то команда фиксации выполняется, а с БД никаких изменений не происходит. Работа происходит только на уровне протокола.

 Однако следует отметить, что проблемы восстановления выглядят гораздо сложнее приведенных ранее алгоритмов, с учетом того, что изменения как в журнал, так и в БД заносятся не сразу, а буферируются. Этому посвящен следующий раздел.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61000. «Волк и семеро козлят». Сценарий. Праздник 8 Марта 35 KB
  Семеро козлят в доме. Разучивают песню «Мама». Кто-то отчаянно фальшивит. Старший козлик — он дирижер, стучит палочкой по пульту. Все умолкают. 1 козлик: Стойте, братцы! Так дело не пойдет. Надо петь не «бе», а «ме»! еще раз! Сначала: и!
61001. СЛУШАЙТЕ, СМОТРИТЕ, ПОМНИТЕ! ВОСПИТАТЕЛЬНОЕ МЕРОПРИЯТИЕ 64 KB
  Вступление А может не было войны Что мы знаем о войне. Дети войны. Ход мероприятия Организационный момент Вступление Под песню Марка Бернеса Журавли выходят ведущие юноша и девушка одетые в военные пилотки белые блузки читают слова...
61002. Интеллектуально-познавательная игра: День Благодарения 50 KB
  Проводится в 24 ноября в рамках школьной недели по английскому языку как приобщение к культурной традиции изучаемого языка такой страны как Америка с целью повышения интереса к изучению английского языка и расширения кругозора учащихся.
61004. Усний журнал: Рідний край,де ми живем, Україною зовем 61 KB
  Мова кожного народу неповторна і своя це рядки з вірша. Українська мова давня й молода. Рідна мова в рідній школі Що бринить нам чарівніш I дорожча в час недолі Рідна мова Рідна мова Що в єдине нас злива Перші матері слова...
61005. Квадратні рівняння. Вказівка розгалуження. Логічні вирази. Елементи математичної логіки 137 KB
  Квадратні рівняння. Ввести поняття квадратного рівняння. Класифікувати квадратні рівняння та методи їх розв’язання. Введенню поняття квадратного рівняння попередньо звернемося до задачі...
61006. Сценарій до 8 Березня: Жінка – одвічна загадка природи 43 KB
  Я не цвіт не зоря не сніжинка Це прекрасні природи витвори Я сильна слабка жінка Саме так з великої літери Ці слова може сказати про себе кожна з вас бо ваша жіноча доля заслуговує на повагу.