Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем (Общий состав и структура вычислительных систем)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Любая деятельность человека основывается на информации. Информация – сведения об окружающем мире (объектах, явлениях, событиях, процессах и т.д.), которые уменьшают имеющуюся степень неопределенности, неполноты знаний, отчужденные от их создателя и ставшие сообщениями (выраженными на определенном языке в виде знаков, в том числе и записанными на материальном носителе), которые можно воспроизводить устным, письменным или другим способом (с помощью условных сигналов, технических средств, вычислительных средств и т.д.).

Наряду с понятием «информация» распространение получило понятие «данные». В общеупотребительном смысле это синонимы, но существует достаточно строгое различие, которое заключается в том, что «информация» имеет общетеоретическое значение – «меры упорядоченности системы», а понятие «данные» сводит информацию до объекта тех или иных преобразований. В этом отношении данные представляют собой конкретные сведения (информацию в определенной форме – речевую, аудио, видео) на носителе, которые можно подвергнуть обработке, в том числе и компьютерными средствами.

Наука, занимающаяся изучением свойств информации, вопросами ее сбора, хранения, поиска, переработки, преобразования, распространения и использования в различных сферах деятельности человека, называется информатикой.

Целью данной работы является изучение принципов организации вычислительных систем.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить состав и свойства вычислительных систем

- изучить принципы организации информационного и математического обеспечения вычислительных систем

ГЛАВА 1.СОСТАВ И СВОЙСТВА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

1.1 Понятие вычислительной системы

Для введения в дисциплину ознакомимся с основными понятиями, которые определяют ее содержание. Рассмотрим понятия «вычислительная машина», «вычислительная система», определим разницу между компьютерами и информационной системой, между понятиями «архитектура» и «структура» аппаратных средств вычислительной системы.

Согласно ГОСТ 15971-90 вычислительная машина (ВМ) — совокупность технических средств, создающая возможность проведения обработки информации (данных) и получения результата в необходимой форме. Под техническими средствами понимают все оборудование, предназначенное для автоматизированной обработки данных. Как правило, в состав ВМ входит и системное программное обеспечение.

Вычислительную машину, основные функциональные устройства которой выполнены на электронных компонентах, называют электронной вычислительной машиной (ЭВМ).

В последнее время в отечественной литературе широкое распространение получил англоязычный термин «компьютер» (англ. Computer — вычислитель). Мы будем использовать эти термины как равноправные. Следует отметить, что в настоящее время активно ведутся разработки компьютеров, работа которых основана на оптических, фотонных, квантовых и других физических принципах. Например, оптические компьютеры в своей работе используют скорость света, а не скорость электричества, что делает их наилучшими проводниками данных. Сверхъестественный мир квантовой механики не подчиняется законам общей классической физики. Квантовый бит (qubit) не существует в типичных 0- или 1-бинарных формах сегодняшних компьютеров — квантовый бит может существовать в одной из них или же в обеих системах одновременно. В связи с этим понятие «электронная вычислительная машина», в котором акцентируется, что машина построена на основе электронных устройств, становится более узким, чем понятие «компьютер».

С развитием вычислительной техники появились многопроцессорные системы и сети, объединяющие большое количество отдельных процессоров и вычислительных машин, программные системы, реализующие параллельную обработку данных на многих вычислительных узлах. Появился термин «вычислительные системы».

Система (от греч. systema — целое, составленное из частей соединение) — это совокупность элементов (объектов), взаимодействующих друг с другом, образующих определенную целостность, единство.

Объект (от лат. objectum — предмет) — это термин, используемый для обозначения элементов системы.

Вычислительную систему (ВС) стандарт ISO/IEC2382/1 -93 определяет как одну или несколько вычислительных машин, периферийное оборудование и программное обеспечение, которые выполняют обработку данных.

Вычислительная система состоит из связанных между собой средств вычислительной техники, содержащих не менее двух основных процессоров, имеющих общую память и устройство ввода-вывода.

Формально отличие ВС от ВМ выражается в количестве вычислительных средств. Множественность этих средств позволяет реализовать в ВС параллельную обработку.

Таким образом, вычислительная система является результатом интеграции аппаратных средств и программного обеспечения, функционирующих в единой системе и предназначенных для совместного выполнения информационно-вычислительных процессов.

Аппаратное средство (hardware) включает в себя все внешние и внутренние физические компоненты компьютерной системы (из п. 3.7.2 ГОСТ Р 53394-2009).

Программное обеспечение (software) по ГОСТ Р 53394-2009 — это совокупность информации (данных) и программ, которые обрабатываются компьютерной системой.

С технической точки зрения вычислительная система — это комплекс вычислительных средств, объединенных в информационно-вычислительную сеть.

Основной отличительной чертой вычислительных систем по отношению к ЭВМ является наличие в них нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку. Точного различия между вычислительными машинами и вычислительными системами определить невозможно, так как вычислительные машины даже с одним процессором обладают разными средствами распараллеливания, а вычислительные системы могут состоять из традиционных вычислительных машин или процессоров.

Необходимо понимать разницу между компьютерами и информационной системой: компьютеры оснащены специальными программными системами, являются технической базой и инструментом для информационных систем.

Информационная система — это организационно упорядоченная совокупность документов (массивов документов) и информационных технологий, в том числе с использованием средств вычислительной техники и связи, реализующих информационные процессы [1, ст. 2] (из п. 3.1.7 ГОСТ Р 54089-2010).

Информационная система немыслима без персонала, взаимодействующего с компьютерами и телекоммуникациями.

Информационная система с технической точки зрения — это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.

1.2 Общий состав и структура вычислительных систем

Основой цифровых вычислительных систем являются логические цифровые схемы, основанные на элементах, принимающих два возможных фиксированных значения — «О» и «1». Информация в таких схемах представлена в виде импульсных электрических сигналов, имеющих амплитуду выше некоторого уровня (логический ноль) или ниже определенного уровня (логическая единица). При построении цифровой ВС реализован принцип программного управления. Суть этого принципа в следующем: цифровая схема построена таким образом, что может решать некоторый определенный набор простых задач или выполнять определенные действия (команды); комбинируя эти действия в соответствии с заданным алгоритмом решения сложной задачи (программа), можно получить решение для очень широкого круга задач.

Таким образом, цифровая ВС состоит из аппаратных и программных средств, которые выступают как неразрывное единство.

К аппаратным средствам относятся электронные схемы, из которых построена система, и схемы, обеспечивающие их работоспособность.

К программным средствам относятся последовательности команд, реализующие решение задач и функции по обработке информации.

Технические и эксплуатационные характеристики

вычислительных машин

Производительность вычислительной машины. Этот показатель определяется архитектурой процессора, иерархией внутренней и внешней памяти, пропускной способностью системного интерфейса, системой прерывания, набором периферийных устройств в конкретной конфигурации, совершенством ОС и т.д. Основные единицы оценки производительности:

• абсолютная, определяемая количеством элементарных работ, выполняемых в единицу времени;

• относительная, определяемая для оцениваемой ЭВМ относительно базовой в виде индекса производительности.

Для каждого вида производительности применяются следующие традиционные методы их определения.

Пиковая производительность (быстродействие) определяется средним числом команд типа «регистр — регистр», выполняемых в одну секунду без учета их статистического веса в выбранном классе задач.

Номинальная производительность (быстродействие) определяется средним числом команд, выполняемых подсистемой «процессор — память» с учетом их статистического веса в выбранном классе задач. Она рассчитывается, как правило, по формулам и специальным методикам, предложенным для процессоров определенных архитектур, и измеряется с помощью разработанных для них измерительных программ, реализующих соответствующую эталонную нагрузку.

Для данных типов производительностей используются следующие единицы измерения:

• MIPS (Mega Instruction Per Second) — миллион команд в секунду;

• МFLOPS (Mega Floating Operations Per Second) — миллион операций над числами с плавающей запятой в секунду;

• GFLOPS (Giga Floating Operations Per Second) — миллиард операций над числами с плавающей запятой в секунду и т.д.

Системная производительность измеряется с помощью синтезированных типовых (тестовых) оценочных программ, реализованных на унифицированных языках высокого уровня. Унифицированные тестовые программы используют типичные алгоритмические действия, характерные для реальных применений, и штатные компиляторы ЭВМ. Они рассчитаны на использование базовых технических средств и позволяют измерять производительность для расширенных конфигураций технических средств. Результаты оценки системной производительности ЭВМ конкретной архитектуры приводятся относительно базового образца, в качестве которого используются ЭВМ, являющиеся промышленными стандартами систем ЭВМ различной архитектуры. Результаты оформляются в виде сравнительных таблиц, двумерных графиков и трехмерных изображений.

Эксплуатационная производительность оценивается на основании использования данных о реальной рабочей нагрузке и функционировании ЭВМ при выполнении типовых производственных нагрузок в основных областях применения. Расчеты делаются главным образом на уровне типовых пакетов прикладных программ текстообработки, систем управления базами данных, пакетов автоматизации проектирования, графических пакетов и т.д.

Разнообразие современных вычислительных машин очень велико, но все они представляет собой реализацию так называемой фон-неймановской (принстонской) архитектуры, представленной Джорджем фон Нейманом еще в 1945 г. Рассмотрим классическую архитектуру вычислительной машины на примере архитектуры фон Неймана.

Принцип действия вычислительной машины состоит в выполнении программ — последовательностей арифметических, логических и других операций, описывающих решение определенной задачи.

Программа (для ЭВМ) — это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке (стандарт 180 2382/1-84).

Команда — это описание операции, которую должна выполнить вычислительная машина.

Результат команды вырабатывается по точно определенным для данной команды правилам, заложенным в конструкцию компьютера. Электронные схемы каждого компьютера могут распознавать и выполнять ограниченный набор простых команд.

На рис. 1 представлена схема фон-неймановской вычислительной машины, на основе которой уже более полувека создаются современные вычислительные машины.

Рис. 1. Схема фон-неймановской вычислительной машины

Фон-неймановская архитектура состоит из следующих основных устройств:

• памяти, которая включала 4096 машинных слов разрядностью 40 бит. Машинное слово содержало или команды (две команды по 20 бит), или целое число со знаком на 40 бит (8 бит указывали на тип команды, а остальные 12 бит определяли одно из 212 = = 4096 слов);

• арифметико-логического устройства (АЛУ), внутри которого находится особый внутренний регистр разрядностью 40 бит, так называемый аккумулятор;

• устройства управления (УУ), выполняет функции управления устройствами;

• устройства ввода информации;

• устройства вывода информации.

Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация.

В современных вычислительных машинах арифметико-логическое устройство и устройство управления сочетаются в одной микросхеме, которая называется центральным процессором (ЦП).

Машинная команда считывает слово из памяти в аккумулятор или сохраняет содержимое аккумулятора в памяти. Машина фон Неймана выполняла арифметические операции только с фиксированной точкой, поскольку фон Нейман был отличным математиком и считал, что плавающую точку можно держать в голове.

В основу построения современных вычислительных машин были положены следующие принципы фон Неймана.

1. Принцип однородности памяти. Команды и данные хранятся в одной и той же памяти и внешне в памяти неразличимы. Распознать их можно только по способу использования, т.е. одно и то же значение в ячейке памяти может использоваться и как данные, и как команда, и как адрес в зависимости лишь от способа обращения к нему. Это позволяет производить над командами те же операции, что и над числами, и, соответственно, открывает ряд возможностей. Так, циклически изменяя адресную часть команды, можно обеспечить обращение к последовательным элементам массива данных. Такой прием носит название модификации команд и с позиций современного программирования не приветствуется. Более полезным является другое следствие принципа однородности, когда команды одной программы могут быть получены как результат исполнения другой программы. Эта возможность лежит в основе трансляции — перевода текста программы с языка высокого уровня на язык конкретной вычислительной машины.

2. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, причем процессору в произвольный момент доступна любая ячейка. Двоичные коды команд и данных разделяются на единицы информации, называемые словами, и хранятся в ячейках памяти, а для доступа к ним используются номера соответствующих ячеек — адреса.

3. Принцип программного управления. Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов — команд. Каждая команда предписывает некоторую операцию из набора операций, реализуемых вычислительной машиной. Команды программы хранятся в последовательных ячейках памяти вычислительной машины и выполняются в естественной последовательности, т.е. в порядке их положения в программе. При необходимости с помощью специальных команд эта последовательность может быть изменена. Решение об изменении порядка выполнения команд программы принимается либо на основании анализа результатов предшествующих вычислений, либо безусловно.

4. Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу вся информация (как данные, так и команды) кодируется двоичными цифрами 0 и 1. Каждый тип информации представляется двоичной последовательностью и имеет свой формат. Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется полем. В числовой информации обычно выделяют поле знака и поле значащих разрядов. В формате команды можно выделить два поля: поле кода операции и поле адресов.

Огромным преимуществом фон-неймановской архитектуры является ее простота, поэтому данная концепция легла в основу большинства компьютеров общего назначения. Однако совместное использование шины для памяти программ и памяти данных приводит к так называемому узкому месту архитектуры фон Неймана. Термин «узкое место архитектуры фон Неймана» ввел Джон Бэкус в 1977 г. в своей лекции «Можно ли освободить программирование от стиля фон Неймана?», которую он прочитал при вручении ему Премии Тьюринга.

Фон-неймановская архитектура — не единственный вариант построения вычислительных машин, есть и другие, которые не соответствуют указанным принципам (например, потоковые машины). Однако подавляющее большинство современных компьютеров основаны именно на указанных принципах, включая и сложные многопроцессорные комплексы, которые можно рассматривать как объединение фон-неймановских машин.

Таким образом, на основании этих принципов можно утверждать, что современная вычислительная машина — техническое устройство, которое после ввода в память начальных данных в виде цифровых кодов и программы их обработки, выраженной тоже цифровыми кодами, способно автоматически осуществлять вычислительный процесс, заданный программой, и выдавать готовые результаты решения задачи в форме, пригодной для восприятия человеком.

ГЛАВА 2. ИНФОРМАЦИОННОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

2.1. Основные виды обеспечения вычислительных систем

Характеризуя возможности той или иной ИС, следует оценивать ее аппаратное (техническое), программное и информационное обеспечение.

Техническое обеспечение сети составляют ЭВМ различных типов, средства связи, оборудование абонентских пунктов (АП). В сетях, в зависимости от их назначения, используются ЭВМ в широком диапазоне по своим характеристикам: от суперЭВМ до микроЭВМ. ЭВМ могут размещаться либо в непосредственной близости от пользователей (например, микроЭВМ на рабочем месте пользователя), либо на ВЦ, к которым пользователи обращаются с запросами по каналам связи со своих АП.

Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий массивы данных общего применения, доступный для всех абонентов сети, и массивы индивидуального пользования, предназначенные для отдельных абонентов. В состав ИО входят базы знаний, автоматизированные банки данных - локальные и распределенные, общего и индивидуального назначения.

Программное обеспечение (ПО) сети предназначено для обеспечения коллективного доступа к ее ресурсам, динамического распределения и перераспределения ресурсов сети с целью максимальной загрузки различных технических средств, координации работы основных звеньев и элементов сети, автоматизации программирования. ПО сети включает: операционную систему (ОС) и систему программирования.

2.2. Информационное обеспечение вычислительных систем

Как наука, так и практика управления неотделимы от теории и практики информации. Для повышения эффективности управления необходимо теоретическое и практическое овладение процессами сбора, хранения, передачи, переработки и выдачи информации, т. е. информационными процессами. Кибернетика показала огромное значение информации в управлении, неразрывное единство процессов управления и информации. Достоверная информация нужна для выработки и принятия управленческого решения. Информация нужна и для регулирования системы. Поэтому информационные процессы являются необходимым атрибутом управления.

Автоматизированные системы (АС) или информационные системы (ИнфС) прежде всего, обслуживают функции системы управления и их главная цель − организация информационного обеспечения всех основных функций управления. Специалисты в области разработки АС часто соотносят понятие ИнфО с понятием «служебной информации»: системами словарей, кодовых таблиц, классификаторов. Но в последнее время среди специалистов, работающих в данной области, преобладает другое представление об ИнфО, которое представляется как определенная совокупность элементов информации: реквизитов, составных единиц информации, показателей, классификаторов, языков записей данных, правил структурной организации массивов, документов, обеспечивающих структурную организацию информации в системе.

Информационное обеспечение представляет собой единую систе­му классификации и кодирования информации, унифицирован­ную систему документации, схемы информационных потоков, циркулирующих в экономической системе, а также методологию построения, состав и содержание баз данных.

Основными задачами данной подсистемы являются:

• представление полной, объективной и достоверной информа­ции для принятия управленческих решений;
• обеспечение взаимной увязки задач, решаемых в различных функциональных подсистемах;
• разработка классификаторов и кодов;
• определение состава показателей для каждого уровня системы управления, их объемно-временных характеристик и информа­ционных связей;
• выявление движения информации от момента ее возникнове­ния до ее использования в системе;
• совершенствование системы документооборота и переход к сис­теме электронного документооборота;
• организация эффективного хранения данных в унифицирован­ных форматах с целью дальнейшего использования другими функциональными подсистемами;
• доступ к данным внутренних и внешних источников информа­ции;
• определение состава и содержания баз данных, их проектиро­вание;
• представление выходной информации в виде, удобном для вос­приятия пользователем (графики, таблицы, диаграммы и др.)

Структурно информационное обеспечение ЭИС состоит из двух частей — внемашинного и внутримашинного информационного обеспечения (рис. 2).

Рис. 2. Структура информационного обеспечения

Внемашинное ИО обслуживает систему управления объектом в виде, воспринимаемом человеком без использования техниче­ских средств. В состав внемашинного информационного обеспе­чения входят система классификации и кодирования, система документации и система документооборота информационных пото­ков.

Внутримашинное ИО включает все виды специально организо­ванной информации, представленной в виде, удобном для восприятия техническими средствами: файлы (массивы), базы данных, базы знаний, витрины данных и информационные хранилища.

2.3. Внемашинное и внутримашинное информационное обеспечение

Внемашинное ИО включает в себя разработку систем классификаций и кодирования информации, применение унифицированных форм первичной документации, системы показателей, проектирование схем внешних и внутренних информационных потоков объекта управления.

Система показателей представляет собой упорядоченную совокупность взаимосвязанных показателей, характеризующих закономерности производственно-хозяйственной деятельности экономического объекта. Система показателей является методологической основой всей системы сбора и обработки экономической информации.

Для однозначного описания данных, эффективного поиска и идентификации в электронной памяти компьютерной информационной системы объекта используются соответствующие средства классификации и кодирования информации.

Классификацией информации называется упорядоченное расположение значений единиц информации. Система классификации характеризуется как совокупность правил и результат деления заданного множества на подмножества по одному или нескольким признакам. Полученные в результате деления подмножества бывают классификационными группировками: классы, подклассы, группы, подгруппы и др.

Ступень классификации определяет этап деления заданного информационного множества на подмножества, а число ступеней отражает глубину классификации.

После классификации выполняется кодирование информационных единиц, согласно выбранной системе, в результате чего определенные условные обозначения присваиваются конкретным элементам экономических номенклатур (табельные номера работников, номенклатурные номера готовой продукции, аналитические счета учета материальных ценностей и др.). При кодировании экономической информации на практике в большинстве случаев применяются порядковый, серийный и позиционный коды.

Порядковая система кодирования предполагает последовательное присвоение единицам информации кодов, которые выражается числами натурального ряда в возрастающем или убывающем порядке либо алфавитными символами. Порядковую систему кодирования рекомендуется использовать для небольших, простых и стабильных номенклатур, например категорий работников, видов образования, единиц измерения и т. п.

Серийная система кодирования предусматривает разделение множества единиц информации на отдельные группы по заданному признаку и присвоение им серии кодов с учетом резерва на случай расширения экономических номенклатур.

Позиционная (разрядная) система кодирования применяется при строго иерархической структуре информационного множества, что предусматривает классификацию по ряду признаков. При этом каждому признаку выделяется строго определенное число разрядов в коде. Позиционная система используется для кодирования больших и сложных номенклатур с большим количеством признаков. Например, при построении классификатора работников учитываются следующие независимые классификационные признаки (фасеты): пол, возраст, образование и др.

Внутримашинное ИО представляет собой совокупность всех видов информационных файлов системы, расположенных на машинных носителях. В состав внутримашинного ИО входят файлы:

■ с текущими данными о состоянии управляемых объектов;

■ нормативно-справочной информации;

■ с данными, поступающими из внешней среды;

■ с накапливаемыми данными за определенный промежуток времени и др. В зависимости от уровня развития ИО системы внутримашинная информационная база может быть организована в виде:

■ локальных файлов, ориентированных на конкретную задачу или комплекс функциональных задач;

■ баз и банков данных, осуществляющих интегрированное хранение, накопление, поиск, корректировку и выдачу информации для всей информационной системы экономического объекта;

■ баз знаний, которые, помимо данных о предметной области, содержат еще и правила их использования для принятия управленческих решений.

В отличие от локально организованных информационных файлов, базы данных основываются на принципах интегрированного пользования информации в системе, что позволяет:

■ сократить избыточность в хранимых данных;

■ устранить противоречивость хранимых данных;

■ совместно использовать данные для решения большого круга задач пользователей, в том числе новых задач;

■ обеспечить удобство доступа к данным;

■ обезопасить данные, хранимые в базе на основе их централизованной защиты;

■ обеспечить независимость данных от программ. Дальнейшим развитием внутримашинного ИО является создание баз знаний. На основе баз знаний разрабатываются экспертные системы для решения конкретных проблем и задач в различных отраслях человеческой деятельности, в том числе в управлении.

2.4. Системы документооборота информационных потоков

Значительную долю информационного обеспечения составляют различные документы, содержащие как сведения о производствен­но-хозяйственной деятельности объектов управления, так и ре­зультатные данные для принятия управленческих решений. Доку­менты могут быть представлены в бумажном виде или в электрон­ной форме.

Под документом понимается определенная совокупность све­дений, отражающих состояние экономической системы, зафикси­рованных на бланке установленной формы и имеющих юридиче­скую силу. К числу функций, реализуемых документом, можно отнести регистрацию событий в системе, обработку, хранение и передачу информации; тем самым обеспечивается многофункцио­нальность документа. Юридическая сила документа обеспечива­ется наличием подписи должностного лица (лиц), ответственного за достоверность информации, содержащейся в документе. Систе­ма документации представляет собой совокупность взаимосвязан­ных документов, регулярно используемых в ЭИС.

В ЭИС используется большое количество документов, которые можно классифицировать по ряду признаков, например:

• по отношению к входу и выходу системы различают входные (первичные) и выходные (отчетные) документы;
• по отношению к системе в целом — внешние и внутренние документы;
• по срокам представления — регламентные (для которых опре­делен срок исполнения и предоставления) и нерегламентированные (документы, исполняемые по запросам);
• по периодичности — годовые, квартальные, месячные и др.;
• по содержанию хозяйственных операций — материальные, де­нежные и расчетные.

Среди всего многообразия документов особо можно выделить первичные документы, так как от правильного их оформления и содержания зависит эффективность функционирования системы для принятия оперативных управленческих решений. Первичные документы, фиксирующие факт совершения операции хозяйственной деятельности объекта, должны содержать достоверные данные и создаваться своевременно. Они оформляются на типовых блан­ках, бланках типовых межведомственных форм или на бланках специализированных форм, разрабатываемых и утверждаемых ми­нистерствами и ведомствами. При необходимости экономический объект (предприятия, организации, банки, страховые компании и т.д.) может сам разрабатывать документы специфических форм, которые утверждаются руководством. К первичным документам относятся акты, счета, ордера, накладные и другие документы, подтверждающие факт совершения хозяйственной операции, ее юридическую законность.

Первичные документы должны содержать следующие обяза­тельные реквизиты:

• наименование документа (формы), код формы;
• дата составления;
• наименование организации, от имени которой составлен доку­мент;
• содержание операции;
• измерители операции (в количественном и стоимостном выра­жении);
• наименование должностей лиц, ответственных за совершение операции и правильность ее оформления, личные подписи и их расшифровки.

Таким образом, при разработке информационного обеспечения к документам предъявляется ряд требований по их форме (стан­дартная форма построения), содержанию (минимизация показа­телей, исключение дублирования), порядку заполнения и пригод­ности к автоматизированной обработке на конкретных экономи­ческих объектах и на различных уровнях управления.

Единство требований и создает унифицированную систему документации. Унифицированная система документации (УСД) представляет собой рационально организованный комплекс взаи­мосвязанных форм документов и процессов документирования данных, отвечающих единым правилам и требованиям документо­оборота, и является средством реализации информационных про­цессов документированного обмена данными.

УСД разрабатывается на различных уровнях управления (госу­дарственном, отраслевом, региональном) и призвана обеспечивать единство терминологии, сопоставимость экономических показа­телей, однозначность описания реквизитов и показателей.

В УСД выделяются три основные группы документов:

• управленческие, содержащие информацию для решения кон­кретных задач;
• организационно-методические, регламентирующие разработку унифицированных форм по единым требованиям и правилам;
• унифицированные формы документов (альбом документов) с инструкциями по их заполнению.

Среди перечисленных групп можно выделить следующие виды документации: учетная, финансовая, отчетно-статистическая, ор­ганизационно-распорядительная, банковская и др. Каждому доку­менту присвоен код в соответствии с Общероссийским классификатором управленческой документации (ОКУД), в котором указа­ны наименования и кодовые обозначения унифицированных форм документов, входящих в унифицированные системы документа­ции.

Применение УСД позволяет:

• значительно сократить объем первичных документов с целью построения рационального документооборота и упрощения обработки данных в ЭИС;
• обеспечить стандартизацию и единообразие оформления доку­ментов;
• использовать единые стандартные формы документов на раз­личных уровнях управления;
• устранить дублирование данных в документах;
• использовать минимальное количество данных, исключая из документов расчетные показатели;
• обеспечить однократность ввода и многократное использование данных в ЭИС;
• употреблять единую терминологию для всей документации, что обеспечивает простоту и удобство при использовании.

В соответствии с требованиями унификации и стандартизации документации документы должны иметь стандартную структуру, состоящую из следующих трех основных частей:

1. заголовочная, где указываются наименование объекта, его характеристики (например, код по ОКУД) и наименование доку­мента, зона для проставления кодов, постоянных для документов реквизитов-признаков;
2. содержательная часть, которая строится, как правило, в виде таблицы;
3. оформительская часть, содержащая подписи юридических лиц и дату заполнения документа.

При проектировании документов нужно соблюдать следующую последовательность: выделить от заголовка до подписи состав реквизитов; определить форму документа; разделить документ на зоны (общую, содержательную, оформительскую); определить принад­лежность реквизитов к каждой зоне; увязать первичные документы между собой с целью исключить дублирование реквизитов; согла­совать формы первичных документов с машинными носителями или с формами передачи и ввода данных; подготовить эскиз доку­мента; рассчитать размеры документа и выбрать стандартный фор­мат; изготовить бланки в типографии.

Таким образом, использование унифицированных типовых до­кументов повышает эффективность функционирования ЭИС.

Схемы информационных потоков отражают маршруты движе­ния информации и ее объемы от источников возникновения к ее получателям. Причем информация передается в виде отдельных первичных документов, массивов первичных документов или фай­лов, передаваемых на машинных носителях или по сети.

Построение схем информационных потоков позволяет усилить контроль исполнительской дисциплины и обеспечивает исключе­ние дублирующей и неиспользуемой информации, классификацию и рациональное представление информации, оптимизацию путей прохождения документов и их рациональную обработку.

Информационные потоки отражают организационно-функцио­нальную структуру экономического объекта.

В документообороте организации можно выделить следующие потоки документов: входящие (директивные документы, законо­дательные акты, нормативные документы, договоры, контракты и др.), внутренние и исходящие (отчетные документы и др.). К по­току внутренних документов относятся бухгалтерские, финансовые и другие документы, а также «канцелярские» (приказы, письма, инструкции и пр.), которые представляют собой электронный офис.

При проектировании схем информационных потоков особое внимание уделяется организации документооборота, т.е. маршру­там движения документов в системе от момента выполнения пер­вой записи до сдачи их в архив.

До внедрения новых информационных технологий практика документооборота была сложна и весьма громоздка, что объясня­ется наличием многообразия форм документов, многократностью их прохождения через одни и те же службы, дублированием ин­формации в документах.

Современные технологии предполагают автоматизацию управ­ления документооборотом, что значительно реорганизует маршру­ты движения документов и, следовательно, упорядочивает инфор­мационные потоки в системах.

2.5. Математическое обеспечение вычислительных систем

Все методы формализации задач управления, в том числе и те, на основе которых строится рациональная эксплуатация технического обеспечения информационных систем, принято называть математическим обеспечением.

Математическое обеспечение – совокупность математических методов, моделей, алгоритмов обработки информации, используемых при решении задач в информационной системе (функциональных и автоматизации проектирования информационных систем). К средствам математического обеспечения относятся:

• средства моделирования процессов управления;
• типовые задачи управления;
• методы математического программирования, математической статистики, теории массового обслуживания и др.

Математическое обеспечение является составной частью программного обеспечения ИС. Прикладные и обеспечивающие программы формируются, прежде всего, на базе математических методов. В тех случаях, когда для решения той или иной актуальной задачи не удается подобрать математический метод, используются эвристические алгоритмы.

При этом следует помнить, что каждый из методов может быть применен для решения различных по специфике задач пользователей. И наоборот: одна и та же задача может решаться с помощью различных методов. Весь набор математических алгоритмов, использующихся для решения экономических задач, принято называть экономико-матема­тическими методами. Важнейшие экономико-математические методы представлены в виде некоторых укрупненных группировок:

Линейное программирование – линейное преобразование переменных в системах линейных уравнений. Сюда следует отнести: симплекс-метод, распределительный метод, метод разрешающих множителей, статический матричный метод решения материальных балансов.

Дискретное программирование представлено двумя классами методов: локализационные и комбинаторные методы. К локализационным относятся методы линейного целочисленного программирования. К комбинаторным – метод ветвей и границ, который используется для построения графиков производства и т.п.

Математическая статистика применяется для корреляционного, регрессионного и дисперсионного анализов экономических явлений и процессов. Корреляционный анализ применяется для установления тесноты связи между двумя или более стохастически независимыми явлениями или процессами.

Регрессионный анализ устанавливает зависимость случайной величины от неслучайного аргумента. Дисперсионный анализ используется для установления зависимости результатов наблюдений от одного или нескольких факторов в целях выявления важнейших. Методы математической статистики используются также для прогностических экономических расчетов.

Динамическое программирование применяется для планирования и анализа экономических процессов во времени. Динамическое программирование представляется в виде многошагового вычислительного процесса с последовательной оптимизацией целевой функции. Сюда следует отнести и имитационное моделирование.

Теория игр представляется рядом методов, использующихся для определения стратегии поведения конфликтующих сторон. Известные методы можно разделить на два класса – точные и приближенные (итеративные). Условно точная игра может, например, реализовываться на основе линейного программирования путем определенного упорядоченного перебора матрицы-игры. Реализация игры на основе приближенных методов имеет несколько вариантов, но каждый из методов основан на аналитическом осмыслении стратегии на каждом шаге (в каждой партии) с целью совершенствования поведения на последующих шагах (в следующих партиях).

Теория массового обслуживания (и родственное ей направление – теория управления запасами) включает большой класс экономических задач, где на основе теории вероятностей оценивается, например, мощность или количество агрегатов, обслуживающих какой-либо производственный процесс, численность ремонтных рабочих, запасы ресурсов и т.п. в зависимости от характера спроса на них. При этом многие задачи управления запасами формализуются как задачи массового обслуживания и алгоритмически представляются как эвристические модели.

Параметрическое программирование является разновидностью линейного программирования, где коэффициенты при переменных линейного функционала, или коэффициенты при пе­ременных системы линейных уравнений, или те и другие коэффициенты зависят от некоторого параметра. К этому направлению может быть отнесен динамический матричный метод решения материальных балансов.

Стохастическое программирование делится на статистическое и динамическое. В статистических задачах исследуемые параметры являются случайными величинами на определенном этапе. В динамических задачах имеют дело со случайными последовательностями. Большинство статистических задач сводится к задачам линейного программирования. Динамические задачи являются предметом так называемого Марковского программирования.

Нелинейное программирование относится к наименее изученному (применительно к экономическим явлениям и процессам) математичес­кому направлению. Большинство изученных численных методов нелинейного программирования посвящено решению задач квадратичного программирования на основе симплекс-метода.

Теория графов – направление математики, где на основе определенной символики представляется формальное (схематическое) описание взаимосвязанности и взаимообусловленности множества работ, ресурсов, затрат и т.п. Набольшее практическое применение получил так называемый сетевой график (сетевой метод). На основе этой формализации с помощью эвристических или математических методов осуществляется исследование выделенного множества на предмет установления оптимального времени производства работ, оптимального распределения запасов и т.п. Одним из методов формализованного исследования являются эвристические алгоритмы систем ПЕРТ и ДЕРЕВО, а также линейное и нелинейное программирование на базе симплекс-метода.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Объективные потребности человеческого общества на современном этапе развития требуют все более ускоряющего развития и внедрения вычислительной техники. Масштабы использования средств вычислительной техники в инфраструктуре государств мирового сообщества не имеют себе равных. Вычислительная техника (ВТ) в той или иной мере оказывает влияние на все происходящие процессы: информационные, технологические, социальные, финансовые, экономические и т.п.

Информация в настоящее время стала ресурсом, которую, подобно традиционным ресурсам (полезные ископаемые, энергия, трудовые ресурсы и т.п.) можно добывать, перерабатывать, использовать, продавать и покупать. Стратегические возможности государства во многом определяются сейчас не только совокупным используемым объемом традиционных ресурсов, но и во многом наличии и использовании информационных ресурсов.

Трудно найти какую-либо область науки, техники, производства, управления и т.д. где не использовалась бы вычислительная техника. Причем сфера применения ВТ непрерывно развивается, как вширь (появляются все новые и новые задачи и области применения), так и в глубь («на плечи» ВТ ложатся все более сложные задачи, все большая ответственность и трудоемкость).

Широкомасштабная информатизация и комплексная автоматизация производства, науки, техники, управления и т.д. занимает ведущее место среди стратегических направлений научно-технического прогресса развитых и развивающихся странах.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акперов, И.Г. Информационные технологии в менеджменте: Учебник / И.Г. Акперов, А.В. Сметанин, И.А. Коноплева. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 400 c.
2. Балдин, К.В. Информационные системы в экономике: Учебник / К.В. Балдин, В.Б. Уткин. - М.: Дашков и К, 2013. - 395 c.
3. Бройдо, В. Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации / В.Л. Бройдо, О.П. Ильина. - М.: Питер, 2017. - 560 c.
4. Варфоломеева, А.О. Информационные системы предприятия: Учебное пособие / А.О. Варфоломеева, А.В. Коряковский, В.П. Романов. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 283 c.
5. Горбенко, А.О. Информационные системы в экономике / А.О. Горбенко. - М.: БИНОМ. ЛЗ, 2012. - 292 c.
6. Мезенцев, К.Н. Автоматизированные информационные системы: Учебник для студентов учреждений среднего профессионального образования / К.Н. Мезенцев. - М.: ИЦ Академия, 2013. - 176 c.
7. Олифер В., Олифер Н. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы; Питер - Москва, 2013. - 944 c.
8. Ясенев, В.Н. Информационные системы и технологии в экономике: Учебное пособие для студентов вузов / В.Н. Ясенев. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2012. - 560 c.