1 . Иванов
3.
Сидоров 2. Петров
7. Гусев 5. Михайлов 4. Ильин
6. Троцкий
Если требуется найти Гусева, то в обычном списке необходимо будет просмотреть 7 строк, а в двоичном списке 3 строки. В целом сокращение времени поиска происходит до 10 раз.
Организация информационных потоков к ИС.
Информационный поток – множество последовательно передаваемых сообщений о произошедших событиях, в результате которых изменяются характеристики информационных объектов. В ИС в результате передачи сообщения изменяется содержимое строк БД, относящихся к информационному объекту, изменившему своё состояние.
В подавляющем большинстве ИС сообщения организованы как строки или таблицы реляционной БД.
Пример построения перспективной транспортной ИС.
Суть: транспортная ИС в большей степени ориентирована на удовлетворение потока заявок на транспортные работы. Эта идея была использована для построения ИС ЗАО «Южуралавтобан».
БД содержала данные двух типов:
1) описание статических информационных объектов (списки рабочих, водителей, автомобилей, дорожно - строительной техники, строительных материалов, типов запасных частей и т. д. ) ;
2) динамические информационные объекты в форме заявок на работы и ресурсы, а также в форме данных о выполнении этих заявок.
Заявка представляет собой сообщение, содержащее следующие данные: вид ресурсов, количество и качество ресурса, место доставки и время.
После выполнения заявки в БД вносится фактическая информация о предоставленном ресурсе. Для выполнения каждой заявки, как правило, требуется выполнение множества других заявок. В результате образуется система (дерево) связанных заявок, описывающих технологический процесс. Например: для строительства участка дороги необходимо наличие материалов, строительной техники и т. д. Для выполнения заявки на исправную технику необходимо выполнить ремонтные работы. Эти работы в свою очередь требуют трудовых ресурсов, запасных частей и т. д. Таким образом, в базе данных накапливается информация о поданных и выполненных заявках. Сравнивая требуемые данные с фактическими, легко определить «узкие места» технологического процесса, т. е. те подразделения, где происходит систематическое невыполнение заявок.
Основное достоинство такой ИС заключается в её универсальности. При помощи потока заявок и встречного потока данных о их выполнении, можно описать технологический процесс любого содержания и любой сложности.
Реорганизация такой ИС потребуется в случае изменений в содержании статических информационных объектов. Например: когда потребуется корректировать список используемых ресурсов, список рабочих и т. д.
Техническое обеспечение.
Техническое обеспечение ИС – это совокупность технических устройств, предназначенных для выполнения операций по сбору, обработке, передаче, накоплению и выдачи данных в ИС
Для выполнения каждой из перечисленных операций используется определённый набор технических устройств:
1) устройство регистрации и ввода данных, предназначенное для преобразования различных физических явлений в электрические сигналы для хранения их в памяти компьютера;
2) устройство передачи данных, предназначенное для обмена данными между компьютерами;
3) устройство накопления, предназначенное для накопления и хранения данных в памяти компьютера;
4) устройство обработки служит для выполнения расчётов и преобразования данных;
5) устройство отображения применяется для преобразования данных, хранящихся в памяти компьютера в форму, удобную для восприятия человека.
Устройство ввода и регистрации данных.
Поскольку устройство ввода и регистрации данных предназначено для преобразования физических явлений в электрические сигналы, то эти устройства классифицируются по виду регистрируемого физического явления:
1) устройства регистрации механических колебаний или действий (клавиатура, мышь, сенсорные панели, сенсорный экран);
2) устройства регистрации звуковых колебаний – устройства распознавания звука (микрофон);
3) устройства регистрации оптического излучения (цифровые фото - и видеокамеры, сканер);
4) устройства регистрации инфракрасного излучения (тепловые датчики);
5) устройства регистрации радиоизлучения (RFID – устройства радиочастотной идентификации, GPS – система глобального позиционирования);
6) устройства регистрации химического состава (химические датчики).
Устройства ввода механических колебаний применяются для регистрации данных в ИС. Необходимо стремиться к максимальному сокращению объёма данных, вводимых при помощи клавиатуры для сокращения числа ошибок и повышения качества информации. Информация, введённая вручную, при помощи клавиатуры, содержит ошибок до 15% от общего объёма данных. На транспорте в ограниченных случаях применяют датчики веса для автоматического взвешивания вагонов или автомобилей, а также датчики скоростей.
Устройства ввода звуковых данных практически не применяются из - за низкой эффективности программ распознавания звука и голоса (большой объём ошибок, низкая скорость).
Устройства ввода оптических данных применяют для считывания штрихов и для автоматизированного ввода информации с бланков. На пассажирских перевозках транспортное средство может кодироваться штрих - кодами, которые распознаются сканерами.
Устройства регистрации инфракрасного излучения применяются для регистрации температур (тепловые датчики).
RFID устройства – совокупность радиометок, устанавливаемых на ПС, на единицу груза, а также устройств считывания (транспондеры).
RFID метка – это микросхема, которая содержит в своей памяти данные о транспортном средстве, грузе и т. д. Попадая в зону излучения транспондера RFID метка передаёт по радиосвязи содержимое своей памяти.
Достоинства технологии:
- низкая стоимость меток и транспондеров;
- их компактность;
- работа на расстоянии и при движении метки.
Эта технология применяется для считывания данных с товаров и грузов, с движущихся транспортных средств. Оборудование ж/д вагонов RFID метками позволит полностью ликвидировать ручной ввод номеров вагонов в ИС. Это, в свою очередь, производить учёт всех маневровых операций с вагонами и позволит повысить оперативность работы ИС.
В настоящий момент отдельные ж/д предприятия используют эту технологию для отслеживания собственных вагонов.
GPS – система глобального позиционирования.
Принцип действия: система GPS – совокупность множества навигационных спутников, передающих на землю сигналы о своём положении. Приёмники этих сигналов, расположенные на Земле, используя математические методы по данным от нескольких спутников, рассчитывают географические координаты приёмника сигнала. Система GPS оперативно отслеживает изменения координат приёмника, запоминает и контролирует маршрут движения транспортных средств, определяет их скорость
Достоинства:
1) возможность использования в любой географической точке;
2) относительно низкая стоимость GPS – сигнала.
Недостатки:
1) влияние разнообразных помех на качество и надёжность сигнала. Помехами могут быть высокие здания, металлоконструкции, горы и т. д. ;
2) необходимость организации дополнительной связи приёмника GPS – сигнала с ИС, для этих целей на практике используют либо сотовую связь, либо специализированные радиомодемы;
3) большая, чем у RFID меток стоимость. RFID метка стоит от 20 - 40 рублей до 2000 - 3000 рублей, стоимость GPS – приёмника начинается с 5000 - 6000 рублей.
Например: система GPS навигации получили в настоящее время в автотранспортных предприятиях, на ж/д транспорте она не получила распространения из - за помех.
Российский аналог системы GPS – система ГЛОНАСС – глобальная навигационная система. С учётом интенсивной поддержки со стороны правительства возможно начало эксплуатации этой системы с 2008 года (сложное программное обеспечение).
Устройства регистрации химического состава. Датчики химического состава ограниченно применяются для контроля химического состава перевозимых грузов. Поскольку применяются для опасных грузов (категорийных) , то сфера их применения достаточно узкая.
Недостаток датчиков химического состава заключается в необходимости использования дорогостоящего оборудования передачи данных с датчика в ИС.
Вывод: в настоящее время больший объём данных вводится вручную или при помощи сканера (оптических, как правило). Постепенно ускоряется процесс перехода на использование систем регистрации радиосигналов (RFID и GPS).
Устройства передачи данных – комплекс технических устройств, предназначенных для организации связи между компьютерами. Эти устройства классифицируются по дальности связи:
1группа – передача данных максимум до 100 м (в среднем 10 - 50 м) ;
2группа – до нескольких километров (в среднем 500 м, 1 - 2 км) ;
3группа – связь на неограниченном расстоянии.
Устройства 1 группы применяются для организации мобильной связи между компьютерами, а также для создания беспроводных вычислительных сетей в границах одного здания. Выходят из употребления устройства, основанные на передаче инфракрасных сигналов (в телефоне ИК – порт). Такие устройства обладают низкой надёжностью сигнала и низкой скоростью управления (пульт управления).
В настоящее время для беспроводной передачи данных используется, в основном, радиосвязь, различающаяся частотой и т. д. (например, технология Bluetooth – передача отдельных файлов или WI - FI позволяет создавать беспроводные вычислительные сети и обмен данными достаточно надёжный и с большой скоростью).
Системы сотовой связи. Сеть сотовых операторов используется в промышленных ИС для обмена данными между различными подразделениями предприятия, а также для связи приёмников GPS и устройств навигации с ИС.
Устройства 2 группы – образуют устройства организации локальных вычислительных сетей. Передачу сигналов на такое расстояние средней дальности в настоящее время рационально осуществлять с использованием проводных технологий. В качестве канала связи или кабеля используется кабель типа «витая пара». Для управления сигналами локальной сети применяются следующие устройства:
1) сетевой адаптер применяется для подключения компьютера к сетевому кабелю;
2) сервер – мощный компьютер, который управляет работой локальной вычислительной сети, т. е. регулирует права доступа к сети остальных компьютеров (логийный пароль хранится на нём) , кроме того на нём хранится больший объём общей для всей сети информации (БД основные) ;
3
)
хаб, роутер, маршрутизатор (сокращает
время блуждания) применяются для
организации ветвления локальной сети,
для усиления сигналов и для управления
маршрутами движения пакетами данных.
С – сервер
М – маршрутизатор
Х – хаб
Р – роутер
К – компьютер
Сигналы локальной вычислительной сети разбиты на пакеты, которые имеют адрес получателя и отправителя.
Устройства 3 группы – устройства, образующие в совокупности сеть - интернет. Сеть - интернет образует локальные вычислительные сети, серверы которых соединены мощными или магистральными каналами связи. Технически сеть - интернет представляет собой обычную локальную сеть, элементы которой располагаются на значительном удалении друг от друга.
Интернет обладает следующими достоинствами:
- высокая надёжность передачи данных;
- низкая стоимость, по сравнению с другими видами связи.
Достоинства интернета являются результатом использования особого протокола передачи данных. В соответствии с протоколом весь объём данных разделяется на части или пакеты данных. Каждый пакет помечен уникальным адресом компьютера отправителя и компьютера получателя. Высокая надёжность передачи данных обеспечивается многократным дублированием пакетов данных. В случае потери одного или нескольких пакетов в процессе передачи сохраняется высокая вероятность того, что хотя бы один пакет дойдёт до получателя. Кроме того, множество серверов, соединённых каналами связи, образуют сеть, по которой пакеты могут двигаться разными маршрутами от отправителя до получателя. В случае отключения серверов или каналов связи, сеть продолжает функционировать.
Низкая стоимость передачи данных в сети интернет обеспечивается за счёт разделения каналов связи для передачи пакетов данных, идущих от разных отправителей к разным получателям, т. е. по каналам связи последовательно движутся пакеты данных, принадлежащих разным компьютерам, поэтому стоимость передачи данных делится между отправителями и получателями разных пакетов данных.
В частности, возможности интернет по дешёвой передаче данных используются в технологии Skype для передачи телефонных разговоров.
Технология интернет в настоящее время является основной технологией организации связи между компьютерами локальной сети промышленной ИС. Использование технологии интернет для доступа к БД, расположенных на сервере, называется Intranet (внутренний интернет).
Для связи отдельных компьютеров с серверами сети интернет используют следующие устройства:
1) телефонный модем (обеспечивает низкую скорость и низкую надёжность передачи данных) ;
2) ADSL – модем (обеспечивает быструю и надёжную связь с использованием телефонных линий связи) ;
3) устройства организации локальной вычислительной сети (проводные и беспроводные устройства: см. две предыдущие группы устройств).
В промышленных ИС связь компьютеров с серверами интернет, как правило, обеспечивается проводными устройствами связи.
Устройства накопления и хранения данных (память компьютера).
Устройства хранения делятся на:
- магнитные диски;
- оптические диски;
- оперативная память;
- флеш - память
Достоинства магнитных дисков: большой объём и относительно высокая скорость чтения и записи данных; относительно низкая стоимость хранения данных
Характеристики: 320 Гбайт – 1 Тбайт (терабайт) – объём, скорость вращения диска 5400 - 7200 до 10000 об/мин.
Недостатки: устройство механическое, низкая надёжность и недолговечность диска, низкая мобильность – отсутствие возможности переноса диска.
Оптические диски: компакт - диски, DVD - диски, диски увеличенного объёма.
Достоинства: низкая стоимость, относительно высокая надёжность и долговечность хранения.
Недостаток: малый объём памяти и низкая скорость записи и чтения данных.
Достоинства флеш - памяти: высокая надёжность, мобильность и компактность.
Недостатки: относительно низкая скорость, относительно высокая стоимость.
Оперативная память – быстрая компьютерная память, содержимое которой не сохраняется при выключении питания.
Достоинства: высокая скорость.
Недостатки: высокая стоимость, необходимость постоянного электрического питания.
Сферы применения памяти:
Магнитные диски – для хранения данных, требующих оперативной обработки. В ИС на магнитных дисках хранятся оперативные БД за последние несколько месяцев или за последний год.
Оптические диски – используются для хранения архивных данных, т. е. БД за прошлые годы. На оптических дисках также делается резервная копия данных, в том числе и оперативных данных.
Оперативная память используется для непосредственного хранения данных в процессе их обработки.
Флэш-память используется для хранения и переноса относительно небольших объёмов данных.
Устройства обработки данных.
Процессор и компьютер, как совокупность устройств, обеспечивающих работу процессора.
Процессор – это микросхема, выполняющая операции по обработке данных. Остальные устройства компьютера обеспечивают снабжение процессора данными и получение от процессора результатов вычисления.
Конструктивно компьютер представляет собой «материнскую плату», в которой размещается процессор и порты подключения устройств ввода и вывода данных. При помощи портов на «материнской плате» крепятся или присоединяются : оперативная память, магнитные и оптические диски, плата вывода графических данных (используется для присоединения монитора) , клавиатура, мышь, сетевой адаптер, звуковой адаптер, универсальная шина (USB) и т. д.
Существует несколько типов несовместимых друг с другом компьютеров, которые применяются для решения различных задач в рамках ИС:
1) «обычные персональные компьютеры» (или IBM PC) - составляют большинство компьютеров ИС;
2) компьютеры фирмы «Apple» применяются в основном для выполнения проектных конструкторских работ;
3) «серверы или компьютерные гластеры» представляют собой соединение обычных компьютеров, работающих как один мощный компьютер;
4) «мобильные компьютеры» (ноутбуки и наладонники (карманные компьютеры)) используются для оперативного или мобильного ввода при получении данных.
Устройства отображения информации.
Включают в себя мониторы и принтеры. В промышленных ИС в настоящее время применяют:
1) мониторы на электроннолучевой трубке (ЭЛТ) используются в основном в проектно - конструкторских отделах;
2) жидкокристаллические мониторы, характеризуются хорошей эргономикой, поэтому используются в качестве основных мониторов;
3) плазменные панели, проекционные телевизоры, проекторы обладают экраном большого размера, поэтому используются для вывода изображения высокого разрешения, это имитации пультов управления с большим числом кнопок, индикаторов и т. д.
Эти устройства также путём сочленения используются для отображения особо больших изображений. Например: для отображения пульта табло сложной ж/д сортировочной станции.
Существует 3 типа принтеров:
1) матричный;
2) струйный;
3) лазерный.
Достоинства матричного принтера: низкая стоимость печати. Недостаток: высокий уровень шума, низкая скорость печати. Применяется для печати черновых отчётов, бланков, справок, бухгалтерских документов.
В настоящее время используются широкоформатные матричные высокоскоростные принтеры.
Лазерные принтеры применяются для скоростной высококачественной чёрно - белой печати, а также цветной печати и несложные графики, схемы, изображения.
Струйные используются для высококачественной печати цветных изображений, в том числе и широкоформатных.