Шпаргалка по "Программированию"

Билет №2

     1. Системы. Основные  определения и  закономерности систем. Классификация систем  по уровню сложности.  Системный подход  к построению ИС.

      ОТВЕТ:

      Система - комплекс взаимодействующих элементов или совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой.

     Система - множество предметов вместе со связями между предметами и между их признаками.

     Система - совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой определенным образом и образующих некоторое целостное единство.

     Элемент. Под элементом принято понимать простейшую неделимую часть системы. Элемент - это предел членения системы с точек зрения решения конкретной задачи и поставленной цели.

     Подсистема. Система может быть разделена на элементы не сразу, а последовательным расчленением на подсистемы, которые представляют собой компоненты более крупные, чем элементы, и в то же время более детальные, чем система в целом. Возможность деления системы на подсистемы связана с вычленением совокупностей взаимосвязанных элементов, способных выполнять относительно независимые функции, подцели, направленные на достижение общей цели системы.

     Структура. Структура отражает наиболее существенные взаимоотношения между элементами и их группами (компонентами, подсистемами), которые мало меняются при изменениях в системе и обеспечивают существование системы и ее основных свойств. Структура - это совокупность элементов и связей между ними. Структура может быть представлена графически, в виде теоретико-множественных описаний, матриц, графов и других языков моделирования структур.

     Структуру часто представляют в виде иерархии. Иерархия - это упорядоченность компонентов по степени важности (многоступенчатость, служебная лестница). Между уровнями иерархической структуры могут существовать взаимоотношения строгого подчинения компонентов (узлов) нижележащего уровня одному из компонентов вышележащего уровня, т. е. отношения так называемого древовидного порядка.

     Связь. Понятие «связь» входит в любое определение системы наряду с понятием «элемент» и обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Это понятие характеризует одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы.

     Важную  роль в системах играет понятие  «обратной связи». Это понятие, легко иллюстрируемое на примерах технических устройств. Обратная связь является основой саморегулирования и развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования.

     Состояние. Понятием «состояние» обычно характеризуют мгновенную фотографию, «срез» системы, остановку в ее развитии. Его определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы (например, давление, скорость, ускорение - для физических систем; производительность, себестоимость продукции, прибыль - для экономических систем).

     Внешняя среда. Под внешней средой понимается множество элементов, которые не входят в систему, но изменение их состояния вызывает изменение поведения системы.

     Модель. Под моделью системы понимается описание системы, отображающее определенную группу ее свойств. Углубление описания - детализация модели.

     Создание  модели системы позволяет предсказывать  ее поведение в определенном диапазоне  условий.

Модель  функционирования (поведения) системы - это модель, предсказывающая изменение состояния системы во времени.

     Равновесие - это способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранить свое состояние сколь угодно долго.

     Устойчивость. Под устойчивостью понимается способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних возмущающих воздействий.

     Развитие. Понятие развития помогает объяснить сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе.

     Цель. Применение понятия «цель» и связанных с ним понятий целенаправленности, целеустремленности, целесообразности сдерживается трудностью их однозначного толкования в конкретных условиях. Это связано с тем, что процесс целеобразования и соответствующий ему процесс обоснования целей в организационных системах весьма сложен и не до конца изучен.

     Закономерности  систем

     Целостность. Закономерность целостности проявляется в системе в возникновении новых интегративных качеств, не свойственных образующим ее компонентам. Чтобы глубже понять закономерность целостности, необходимо рассмотреть две ее стороны:

     1) свойства системы (целого) не являются  суммой свойств элементов или  частей (несводимость целого к  простой сумме частей);

     2) свойства системы (целого) зависят от свойств элементов, частей (изменение в одной части вызывает изменение во всех остальных частях и во всей системе).

     Свойство  целостности связано с целью, для выполнения которой предназначена  система.

     Интегративность. Этим термином подчеркивают интерес не к внешним факторам проявления целостности, а к более глубоким причинам формирования этого свойства и, главное, - к его сохранению.

     Интегративными  называют системообразующие, системоохраняющие  факторы, важными среди которых являются неоднородность и противоречивость ее элементов.

     Коммуникативность. Система образует особое единство со средой; как правило, любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка; элементы любой исследуемой системы, в свою очередь, обычно выступают как системы более низкого порядка. Иными словами, система не изолирована, она связана множеством коммуникаций со средой, которая не однородна, а представляет собой сложное образование, содержит надсистему (или даже надсистемы), задающую требования и ограничения исследуемой системе, подсистемы и системы одного уровня с рассматриваемой.

     Иерархичность. Иерархичность как закономерность заключается в том, что закономерность целостности проявляется на каждом уровне иерархии. Благодаря этому на каждом уровне возникают новые свойства, которые не могут быть выведены как сумма свойств элементов. При этом важно, что не только объединение элементов в каждом узле приводит к появлению новых свойств, которых у них не было, и утрате некоторых свойств элементов, но и что каждый член иерархии приобретает новые свойства, отсутствующие у него в изолированном состоянии.

     Эквнфинальвостъ. Характеризует предельные возможности систем определенного класса сложности.

     Историчность. Время является непременной характеристикой системы, поэтому каждая система исторична, и это такая же закономерность, как целостность, интегративность и др.

     Классификация систем

     Системы разделяются на классы по различным  признакам, и в зависимости от решаемой задачи можно выбрать разные принципы классификации. При этом систему можно охарактеризовать одним или несколькими признаками.

     Системы классифицируются следующим  образом:

     по  виду отображаемого объекта - технические, биологические и др.;

     по  виду научного направления - математические, физические, химические и т. п.;

     по  виду формализованного аппарата представления  системы — детерминированные  и стохастические;

     по  типу целеустремленности - открытые и  закрытые;

     по  сложности структуры и поведения - простые и сложные;

     по  степени организованности - хорошо организованные, плохо организованные (диффузные), самоорганизующиеся системы.

     Системный подход

     Этот  термин начал применяться в работах, в которых элементы общей теории систем использовались для практических приложений. Используя этот термин, подчеркивали необходимость исследования объекта с разных сторон, комплексно, в отличие от ранее принятого разделения исследований на физические, химические и др.

     Суть  в том,  что каждое явление рассматривается  во взаимосвязи с другими.  Системный подход сосредотачивает  внимание на объекте как на едином целом,  а не на его частях, как бы совершенно они не выполняли свои функции. Системный подход связан с общей активностью системы для достижения цели.

     Основные  этапы формирования системы:

     - определение цели;

     - определение требований к системе  (определение  границ  объекта);

     - определение функциональных подсистем,  их структуры и задач в общей  системе управления;

     - выявление и анализ связей  между подсистемами;

     - установление порядка функционирования и развития всей системы в целом.

     Для системы характерно изменение состояний  объектов, которое с течением времени  происходит в результате взаимодействия объектов в различных процессах  и с внешней средой.

     В результате такого поведения  системы важно  соблюдение следующих принципов:

     - эмерджентности, то есть целостности системы на основе общей структуры, когда поведение отдельных объектов рассматривается с позиции функционирования всей системы;

     - гомеостазиса, то есть обеспечения устойчивого функционирования системы и достижения общей цели;

     - адаптивности к изменениям внешней среды и управляемости посредством воздействия на элементы системы;

     - обучаемости путем изменения структуры системы в соответствии с изменением целей системы. 

     2. Ресурсы компьютерной  системы. Классификация. Распределение и управление ресурсами. Проблемы взаимодействующих процессов.

     ОТВЕТ:

     Операционная  система не только предоставляет пользователям и программистам удобный интерфейс к аппаратным средствам компьютера, но и является механизмом, распределяющим ресурсы компьютера.

     Вычислительными ресурсами называются возможности, обеспечиваемые компонентами вычислительной системы, расходуемые (занимаемые) в процессе её работы.

     Типы  вычислительных ресурсов

     Процессорное  время

     Память (оперативная и виртуальная)

     Место на жёстком диске (постоянная память)

     Пропускная  способность сети.

     Ресурсы распределяются между  процессами.

     Процесс (задача) программа в стадии выполнения.

     Программа — это статический объект, представляющий собой файл с кодами и данными.

     Процесс — это динамический объект, который возникает в операционной системе после того, как пользователь или сама операционная система решает «запустить программу на выполнение», то есть создать новую единицу вычислительной работы.

     Управление  ресурсами вычислительной системы  с целью наиболее эффективного их использования является назначением  операционной системы.

     ОС  также отслеживает и разрешает конфликты, возникающие при обращении нескольких процессов к одному и тому же устройству ввода-вывода или к одним и тем же данным. Критерий эффективности, в соответствии с которым ОС организует управление ресурсами компьютера, может быть различным.

     Управление  ресурсами включает решение следующих  общих, не зависящих  от типа ресурса задач: