1. Характеристики сигналов

Любой динамический сигнал, отображающий сообщение, может быть оценен физическими характеристиками:

T - длительность сигнала F - ширина спектра сигнала H - превышение сигнала над помехой.

Знаний именно этих характеристик необходимо для оценки возможности реализации сигналов на определенных программно-аппаратных средствах. При этом сравнивают физические характеристики сигналов с физическими характеристиками той системы, в которой реализуется информационный процесс.

Характеристика V=TFH представляет собой обобщенную характеристику сигнала и может быть идентифицирована как объем сигнала. Объем относится к определенному информационному процессу. Рассмотрим характеристики для всей информационной системы. Пусть:

Tc - время, предоставляемое системой для данного сигнала; Fc - ширина полосы пропускания, возможная для данной системы; Hc - возможное (допустимое) превышение сигнала над помехой в данной системе.

Тогда обобщенная характеристика объема сигнала для системы, в которую внедряется ИТ (или определенный информационный процесс): Vc = Tc Fc Hc.

Для возможности работы ИТ(или процесса) в рамках системы необходимым условием является V ≤ Vc. Достаточные условия: T ≤ Tc; F ≤ Fc; H ≤ Hc.

Если соблюдается необходимое условие, то сигнал может быть реализован в системе. А если не выполняется одно из достаточных условий, то это может быть преодолено с помощью некоторых процедур над сигналом (например, за счет операций кодирования или модуляции).

При ограниченной мощности сигнала (вполне реально в технических системах), количество сведений, которые содержит сигнал, составит:

I = T F log A P (1)

Количество сведений (информация), которое содержит сигнал:

 , (2) где А -постоянный коэффициент.

Информация, поступающая с реальных объектов в виде сигнала, существует на фоне помех. Следует выделить полезный сигнал.

Пусть I₀ - общее количество сведений от объекта, включающее и сигнал и помехи. Сигнал и помехи считаем аддитивным.

Выделение полезного сигнала: I_c=I₀-I_n. Зная, что

1. - общее количество информации;

2. - помехи при обмене информацией,

получаем  . (3)

Даже в случае, когда мощность сигнала меньше мощности помех(P_cn), мы можем выделить полезную информацию, так как I_c>0 всегда!

Исходя из формулы количества информации имеется возможность работать даже в условии больших помех. Конечно, количество сведений в сигнале уменьшается с ростом помех.

2. Процесс накопления данных

Назначение процесса накопления данных состоит в создании, хранении и поддержании в актуальном состоянии информационного фонда, необходимого для выполнения функциональных задач той системы управления, для которой работает рассматриваемая ИТ. Хранимые данные по запросу пользователя или какого либо приложения должны быстро (особенно для систем реального времени) и в достаточном объеме извлечены из области хранения и переведены в оперативное запоминающее устройство ЭВМ. Далее эти данные либо преобразовываются по заданным алгоритмам, либо отображаются на экране, либо выдаются на печать, либо передаются по каналам связи. Все перечисленные функции накопления данных реализуются по алгоритмам, разработанным на основе соответствующих математических моделей.

Одна из важных процедур алгоритма - формирование информационного фонда. Информационный фонд должен формироваться на основе принципов необходимой полноты и минимальной избыточности хранимой информации. Эти принципы реализуются процедурой "выбора хранимых данных". В процессе выполнения этой процедуры производится анализ циркулирующих в системе данных. Данные группируют на входные, промежуточные и выходные, далее определяется окончательный состав хранимых данных:

• входные данные - данные, получаемые из первичной информации и создающие информационный образ предметной области. Они в первую очередь подлежат хранению;

• промежуточные данные - это данные, формирующиеся из других данных, полученных при алгоритмических преобразований по ходу решения задач управления. Как правило они не хранятся, но накладывают ограничения на емкость оперативной памяти (т.е. влияют на ресурсы);

• выходные данные - результат обработки первичных (входных) данных в соответствии с разработанной моделью обработки. Эти данные входят в состав управляющего информационного потока своего уровня. Они подлежат хранению в определенном временном интервале.

Все данные имеют свой жизненный цикл существования. Этот цикл и отображается во всех процедурах алгоритма процесса накопления. Процедуры хранения, актуализации и извлечения данных периодически оцениваются необходимостью их хранения, так как данные повержены старению. Устаревшие данные должны быть удалены. Рассмотрим подробнее, в чем состоят перечисленные процедуры.

• Процедура хранения. Она состоит в том, чтобы сформировать и поддерживать структуру хранения данных в памяти ЭВМ. Структуры хранения данных должны быть независимы от программ, использующих эти данные. Структура хранения данных должна реализовывать главные принципы: полнота и минимальная избыточность. Эти структуры называются базы данных. Создание структуры хранения данных, актуализация, извлечение и удаление данных производится с помощью программы, называемой СУБД.

• Процедура актуализации данных. Она позволяет изменять значения данных, записанных в базе, или дополнять определенный раздел, группу данных. Устаревшие данные могут удаляться именно в рамках этой процедуры.

• Процедура извлечения данных. Она позволяет пересылать из БД требующиеся данные либо для преобразования, либо для отображения, либо для передачи по сетям и каналам.

При выполнении процедур актуализации и извлечения обязательно выполняются операции поиска данных по заданным признакам и их сортировка. На логическом уровне все процедуры процесса накопления должны быть формализованы, что и отображается в математических и алгоритмических моделях этих процедур.

Переходим к рассмотрению модели процесса хранения.