Шпаргалка по "Информатике"

Выделают  три парадигмы представления  знаний:

1. Логическая  парадигма отождествляет знание  с теорией, то есть теорией первого порядка.

2. Структурная  парадигма уделяет особое внимание  организации фактов, составляющих базу знаний. С вычислительной точки зрения, факты получаются из семантических элементов использованием заранее заданных правил. Примеры: семантические сети, фреймы, ER-диаграммы базы данных.

3.Процедурной парадигма, база знаний составлена из активных агентов с определенными образами действия. С вычислительной точки зрения, использование знаний сводится к реакции этих агентов на данную ситуацию согласно процедурным правилам в базе знаний.

Наиболее  распространенными моделями представления  знаний в информационных системах являются:

1.логические  модели;

2.продукционные  модели;

3.сетевые  модели;

4.фреймовые  модели.

10. Организация вычислительного  процесса. Режимы обработки данных.

Процесс обработки включает в себя связанные  между собой процедуры: организация  вычислительного процесса (ОВП), преобразование данных и отображение данных ОВП  имеет различную функциональную сложность в зависимости от класса и количества решаемых задач, режимов обработки данных, топологии системы обработки данных. При обработке данных с помощью ЭВМ в зависимости от конкретной задачи различают три основных режима:

пакетный  режим -  программы с соответствующими исходными данными, накапливаются  на дисковой памяти ЭВМ, образуя "пакет". Программа представляет собой управляющую  информацию, которая содержит сведения об именах задания, программ, данных, их местонахождения, порядке следования и др. Обработка заданий осуществляется в виде их непрерывного потока. Размещенные  на диске задания образуют входную  очередь, из которой они выбираются автоматически последовательно  или по установленным приоритетам. Входные очереди могут пополняться  в произвольные моменты времени. Такой режим позволяет максимально  загрузить ЭВМ, так как отсутствуют  простои между заданиями, но дает задержки в получении решения  из-за того, что некоторое время  задание простаивает в очереди.

разделения  времени - реализуется путем выделения  для выполнения заданий определенных интервалов времени, называемых квантами. Предназначенные для обработки  в этом режиме задания находятся  в оперативной памяти ЭВМ одновременно. В течение одного кванта обрабатывается одно задание, затем выполнение первого  задания приостанавливается с запоминанием полученных промежуточных результатов  и номера следующего шага программы  и в следующий квант обрабатывается второе задание и т. д. Задание  при этом режиме находится все  время в оперативной памяти вплоть до завершения его обработки. При  большом числе одновременно поступающих  на обработку заданий можно для  более эффективного использования  оперативной памяти временно перемещать во внешнюю память только что обрабатывавшееся задание до следующего своего кванта. В режиме разделения времени возможна также реализация диалоговых операций, обеспечивающих непосредственный контакт  человека с вычислительной системой, так как ему выделяется квант в течение которого он имеет доступ к ресурсам компьютера.

 реального  времени -  В режиме разделения  времени используется вариант  мультипрограммного режима. Задания  в виде программ и данных  подвергаются процессу обработки,  поступая из системы ввода,  системы хранения, по каналам  вычислительной сети. В этих условиях  остро ставится вопрос планирования  и выполнения заданий в вычислительной  системе.

Вычислительная  среда, в которой протекает процесс  обработки данных, может представлять собой одномашинный комплекс, работающий в режиме разделения времени (многопрограммном режиме), или многомашинный (многопроцессорный), в котором несколько заданий могут выполняться одновременно на разных ЭВМ (процессорах). Но в обоих случаях поток заданий должен подвергаться диспетчированию, что означает организацию и обслуживание очереди. Задания, поступившие на обработку, накапливаются в очереди входных заданий. Из этой очереди они поступают на обработку в порядке, определяемом используемой системой приоритетов. Результаты решения задач накапливаются в выходные очереди, откуда они рассылаются либо в сеть, либо на устройство отображения, либо на устройство накопления.

11. Преобразование данных.

Важной  процедурой технологического процесса обработки является процедура преобразования данных. Процедура преобразования состоит в том, что ЭВМ выполняет типовые операции над структурами и значениями данных (сортировка, выборка, арифметические и логические действия, создание и изменение структур и элементов данных и т.п.) в количестве и последовательности, заданных алгоритмом решения вычислительной задачи, который на физическом уровне реализуется последовательным набором машинных команд (машинной программой). На логическом уровне алгоритм преобразования данных выглядит как программа, составленная на формализованном человеко-машинном языке – алгоритмическом языке программирования. Программа преобразования данных состоит из описания типов данных и их структур, которые будут применяться при обработке, и операторов, указывающих ЭВМ, какие типовые действия и в какой последовательности необходимо проделать над данными и их структурами. Таким образом, управление процедурой преобразования данных осуществляется в первую очередь программой решения вычислительной задачи, и если решается автономная задача, то никакого дополнительного управления процедурой преобразования не требуется. Если информационная технология организована для периодического решения комплекса взаимосвязанных функциональных задач управления, когда необходимо оптимизировать процедуру преобразования данных либо по критерию минимизации времени обработки, либо по критерию минимизации объемов затрачиваемых вычислительных ресурсов. Первый критерий особо важен в режиме реального времени, а второй - в мультипрограммном режиме. Процедура преобразования данных на физическом уровне осуществляется с помощью аппаратных средств вычислительной системы (процессоры, оперативные и внешние запоминающие устройства), управление которыми производится машинными программами, реализующими структурированную совокупность алгоритмов решения вычислительных задач. Так же выделяют нетрадиционные методы обработки данных. К ним относится параллельная обработка и конвейерная обработка. Необходимость ПОД возникает, когда требуется сократить время решения данной задачи, увеличить пропускную способность, улучшить использование системы. Конвейерная обработка улучшает использование аппаратных ресурсов для заданного набора процессов, каждый из которых применяет эти ресурсы заранее предусмотренным способом. Примером конвейерной организации сборочный транспортер на производстве, на котором изделие последовательно проходит все стадии вплоть до готового продукта.

12. Алгоритмы планирования последовательности  решения вычислительных задач. 

Эффективность обслуживания вычислительных задач (их программ) зависит, прежде, всего от среднего времени обслуживания, поэтому в вычислительной системе требуется решать проблему минимизации времени обработки поступивших в систему заданий. Иногда эта проблема трансформируется в задачу максимизации загрузки устройств ЭВМ, являющихся носителями ресурсов. При решении вычислительной задачи ЭВМ использует различные свои ресурсы в объеме и последовательности, определяемых алгоритмом решения. К ресурсам ЭВМ относятся объемы оперативной и внешней памяти, время работы процессора, время обращения к внешним устройствам. Естественно, что эти ресурсы ограничены. Поэтому требуется найти наилучшую последовательность решения поступивших на обработку вычислительных задач. Процесс определения последовательности решения задач во времени называется планированием.

Для того чтобы осуществить планирование, необходимо знать, какие ресурсы  и в каком количестве требует  каждая из поступивших задач. Анализ потребности задачи в ресурсах производится на основе ее программы решения. Наличие  этих данных позволяет перейти к  планированию вычислительного процесса. Критерии, используемые при планировании, зависят от степени определенности алгоритмов решаемых задач. Крайних  случаях два: порядок использования  устройств ЭВМ при решении  задач строго задан их алгоритмами, а порядок использования устройств  ВС в задачах заранее не известен. Для первого случая приемлемым является критерий минимизации суммарного времени  решения вычислительных задач, для  второго - максимизации загрузки устройств  ВС. Реализация функций и алгоритмов планирования вычислительного процесса происходит с помощью управляющих  программ операционной   системы  ВС. Программа планировщик определяет ресурсоемкость каждой поступившей  на обработку задачи и располагает  их в оптимальной последовательности. Подключение ресурсов в требуемых объемах к программам выполнения задач осуществляет по запросу планировщика управляющая программа супервизор, которая тоже входит в состав операционной системы. Разнообразие методов и функций, используемых в алгоритмах организации вычислительного процесса, зависит от допустимых режимов обработки данных в ВС. В наиболее простой ВС, такой, как персональный компьютер (ПК), не требуется управление очередями заданий и планирование вычислительных работ. В ПК применяют в основном однопрограммный режим работы, поэтому их операционные системы не имеют в своем составе программ диспетчирования, планировщика и супервизора. Но в более мощных ЭВМ, таких, как серверы и особенно мэйнфреймы, подобные управляющие программы оказывают решающее влияние на работоспособность и надежность ВС.

13. Отображение данных. Логический  уровень отображения данных.

Процедура отображения данных – одна из важнейших  в информационной технологии. Процедуры  отображения в информационных технологиях, преследуют цель как можно лучше  представить информацию для визуального  наблюдения. В мультимедийных системах сейчас используется  аудио,  видео  и даже тактильное отображение данных, но при управлении предприятием более  важным является отображение данных в текстовой или в графической  форме. Основные устройства, воспроизводящие  текст или графические фигуры, - это дисплеи и принтеры, на использование  которых (особенно первых) и направлены операции и процедуры отображения. Для того чтобы получить на экране дисплея (или на бумаге принтера) изображение, отображающее выводимую из компьютера информацию, данные (машинное представление  этой информации) должны быть соответствующим  образом преобразованы, затем адаптированы (согласованы) с параметрами дисплея  и, наконец, воспроизведены. Согласование операций процедуры отображения  производится с помощью управляющей  процедуры ОВП (организации вычислительного  процесса).  Отображение информации на экране дисплея в виде графических  объектов носит название компьютерной (машинной) графики.

На логическом уровне процедура отображения используется законы аналитической геометрии, согласно которой положение любой точки  на плоскости задается парой чисел  – координатами. Пользуясь декартовой системой координат, любое плоское  изображение можно свести к списку координат составляющих его точек. И наоборот, заданные оси координат, масштаб и список координат легко  превратить в изображение. Геометрические понятия, формулы и факты относятся прежде всего к плоскому и трехмерному изображению. Основой математических моделей компьютерной графики являются аффинные преобразования и сплайн - функции. Аффинная геометрия – раздел геометрии, в котором изучаются свойства фигур на плоскости (или в пространстве), сохраняющиеся при любых аффинных преобразованиях плоскости (или пространстве), т.е. нвариантные относительно таких преобразований. Сплайн – функция – проведение плавных кривых.

14. Состав процедуры накопления  данных. Информационная сущность  накопления данных.

Назначение  процесса накопления данных состоит  в создании, хранении и поддержании  в актуальном состоянии информационного  фонда, необходимого для выполнения функциональных задач системы управления, для которой применяется ИТ.

Технологический процесс накопления данных состоит  из процедур хранения и актуализации данных. Кроме того, хранимые данные по запросу пользователя или программы  должны быть быстро (особенно для систем реального времени) и в достаточном  объеме извлечены из области хранения и переведены в оперативные запоминающие устройства ЭВМ для последующего либо преобразования по заданным алгоритмам, либо отображения, либо передачи.

Основными этапами работы с данными в  процессе накопления данных будут: выбор  хранимых данных, хранение данных, их актуализация и извлечение.

Информационный  фонд систем управления должен формироваться  на основе принципов необходимой  полноты и минимальной избыточности хранимой информации. Эти принципы реализуются процедурой выбора хранимых данных, в процессе выполнения которой производится анализ циркулирующих в системе данных и на основе их группировки на входные, промежуточные и выходные, определяется состав хранимых данных, в процессе выполнения которой производится анализ циркулирующих в системе данных и на основе их группировки на входные, промежуточные и выходные, определяется состав хранимых данных.

Входные данные - это данные, получаемые из первичной  информации и создающие информационный образ предметной области.

Промежуточные данные - это данные, формирующиеся  из других данных при алгоритмических  преобразованиях. Как правило, они  не хранятся, но накладывают ограничения  на емкость оперативной памяти компьютера.

Выходные  данные являются результатом обработки  первичных (входных) данных по соответствующей  модели, входят в состав управляющего информационного потока своего уровня и подлежат хранению в определенном временном интервале.

Процедура хранения состоит в том, чтобы  сформировать и поддерживать структуру  хранения данных в памяти ЭВМ.

Современные структуры хранения данных должны быть независимы от программ, использующих эти данные и реализовывать вышеуказанные  принципы (полнота и минимальная  избыточность). Такие структуры получили название баз данных (БД).

Осуществление процедур создания структуры хранения (базы данных), актуализация, извлечение и удаление данных производится с  помощью специальных программ, называемых системами управления базами данных (СУБД).

Процедура актуализации данных позволяет изменить значения данных, записанных в базе, либо дополнить определенный раздел, группу данных. Устаревшие данные могут  быть удалены с помощью соответствующей  операции.

Процедура извлечения данных необходима для пересылки  из базы данных требующихся данных либо для преобразования, либо для  отображения, либо для передачи по вычислительной сети.

При выполнении процедур актуализации и извлечения обязательно выполняются операции поиска данных по заданным признакам  и их сортировки, состоящие в изменении  порядка расположения данных при  хранении или извлечении.