Алексеев Л.Н. Введение в информатику

Подождите немного. Документ загружается.

Экспертные системы

Постоянно возрастающие требования к средствам обработки информации в

экономике и социальной сфере стимулировали компьютеризацию процессов

решения эвристических (неформализованных) задач типа “что будет, если …”,

основанных на логике и опыте специалистов. Основная идея при этом

заключается в переходе от строго формализованных алгоритмов,

определяющих, как решать задачу, к логическому программированию с

указанием, что нужно решать на базе знаний, накопленных специалистами

предметных областей.

Основу экспертных систем (ЭС) составляет база знаний, в которую

записывается информация о данной предметной области. Имеются две

основные формы представления знаний в ЭС; факты и правила. Факты

фиксируют количественные и качественные показатели явлений и процессов.

Правила описывают соотношения между фактами, обычно в виде логических

условий, связывающих причины и следствия.

ЭС – это системы обработки знаний в узкоспециализированной области

подготовки решений пользователей на уровне профессиональных экспертов.

ЭС используются для целей:

- интерпретации состояния систем,

- прогноза ситуаций в системах:

- диагностики состояния систем:

- целевого планирования:

- устранения нарушений функционирования системы:

- управления процессом функционирования и т.д.

В качестве средств реализации ЭС на ЭВМ используют так называемые

оболочки экспертных систем. Примерами оболочек ЭС, применяемых,

например, в экономике, являются: Шэдл (Диалог),Expert-Ease и др.

Методо-ориентированные ППП

Методо-ориентированные ППП отличаются тем, что в их алгоритмической

основе реализован какой-либо математический метод решения задачи.

К ним относятся ППП:

- математического программирования (линейного, динамического,

статистического и т.д.);

- сетевого планирования и управления;

- теории массового обслуживания;

- математической статистики.

Проблемно-ориентированные ППП

Это наиболее широкий класс ППП. Практически нет ни одной предметной

области, для которой не существует хотя бы одного ППП.

Проблемно-ориентированными ППП называются программные продукты,

предназначенные для решения какой-либо задачи в конкретной

функциональной области.

Основные группы проблемно-ориентированных ППП:

- автоматизация управления в промышленной сфере;

- непромышленной сфере (банковской системы, финансовой системы,

правовой сферы).

ППП отдельных предметных областей

Одним из основных направлений развития индустрии информатизации

общества на протяжении нескольких лет является разработка ППП для

различных предметных областей:

- бухгалтерского учета;

- финансового менеджмента (появились в связи с необходимостью

финансового планирования и анализа деятельности фирм);

- правовых справочных систем (наиболее известные в России можно

считать ППП “Гарант” и “Консультант Плюс”);

- глобальных сетей ЭВМ (например, стандартные ППП глобальной сети

Internet).

Итак, базовое и прикладное программное обеспечение в целом является

инструментарием для разработки и эксплуатации рабочих программ

конечных пользователей.

Кроме того, на практике встречаются оригинальные задачи, которые

нельзя решить имеющимися прикладными программными продуктами либо с

использованием ППП. В этом случае с помощью систем программирования или

алгоритмических языков разрабатываются оригинальные программы,

учитывающие требования пользователя и условия решения задачи.

5. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Операционная система (ОС) – это совокупность программных средств,

осуществляющая управление ресурсами компьютера, запуск прикладных

программ и их взаимодействие с внешними устройствами и другими

программами, а также обеспечивающая диалог пользователя с ЭВМ.

Ресурсом является любой компонент ЭВМ и предоставляемые им

возможности: центральный процессор, оперативная и внешняя память, внешнее

устройство, программа и т.д.

ОС загружается в ОП при включении компьютера и предоставляет

пользователю удобный способ общения (интерфейс) с вычислительной

системой.

5.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ОС

ОС классифицируются по:

- количеству одновременно работающих пользователей:

однопользовательские, многопользовательские;

- числу процессов, одновременно выполняемых под управлением системы:

однозадачные, многозадачные;

- количеству поддерживаемых процессоров: однопроцессорные,

многопроцессорные;

- разрядности кода ОС: 8 – разрядные, 16- разрядные, 32 – разрядные, 64-

разрядные;

- типу интерфейса: командные (тестовые) и объектно-ориентированные

(графические);

- типу доступа пользователя к ЭВМ: с пакетной обработкой, с разделением

времени, реального времени;

- типу использования ресурсов: сетевые, локальные.

Многопользовательские ОС, в отличие от однопользовательских,

поддерживают одновременную работу на ЭВМ нескольких пользователей за

различными терминалами.

Многозадачность означает поддержку параллельного выполнения

нескольких программ, используемых в рамках одной вычислительной системы,

в один момент времени. Однозадачные ОС поддерживают режим выполнения

только одной программы в отдельный момент времени.

Многопроцессорные ОС, в отличие от однопроцессорных, поддерживают

режим распределения ресурсов нескольких процессоров для решения той или

иной задачи.

Признак разрядности ОС подразумевает, что разрядность ОС не может

превышать разрядности процессора.

По типу пользовательского интерфейса ОС делятся на объектно-

ориентированные (как правило, с графическим интерфейсом) и командные (с

текстовым интерфейсом).

ОС пакетной обработки позволяют выполнять набор (пакет) заданий,

вводимых в ЭВМ, в порядке очередности с возможным учетом приоритетности.

ОС с разделением времени обеспечивают одновременный диалоговый

(интерактивный) режим доступа к ЭВМ нескольких пользователей на разных

терминалах, которым по очереди выделяются ресурсы компьютера, что

координируется ОС в соответствии с заданной дисциплиной обслуживания.

ОС реального времени обеспечивает определенное гарантированное время

ответа ЭВМ на запрос пользователя при управлении им каким-либо внешним

по отношению к компьютеру прессом.

Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров,

объединенных в сеть с целью совместного использования данных. В

большинстве случаев сетевые ОС устанавливаются на один или более

достаточно мощных компьютеров – серверов, выделяемых для обслуживания

сети и совместно используемых ресурсов. Все остальные ОС считаются

локальными и могут использоваться на любом персональном компьютере в том

числе и на отдельном компьютере, подключенном к сети.

5.1.1. ОС СЕМЕЙСТВА DOS

Первый представитель этого семейства – система MS DOS (Microsoft Disk

Operating System – дисковая операционная система фирмы Microsoft) была

выпущена в 1981 году в связи с появлением компьютера IBM PC.

ОС системы семейства DOS являются однозадачными и обладают

следующими характерными чертами и особенностями:

- интерфейс с ЭВМ осуществляется с помощью команд, вводимых

пользователем;

- модульность структуры, упрощающая перенос системы на другие типы

ЭВМ;

- небольшой объем доступной оперативной памяти.

Существенным недостатком ОС семейства DOS является отсутствие защиты

от несанкционированного доступа к ресурсам персонального компьютера и ОС.

5.1.2. ОС СЕМЕЙСТВА OS/2

ОС OS/2 была разработана фирмой IBM в 1987 году в связи с созданием

нового семейства персональных компьютеров PS/2. OS/2 (Operating System)

является многозадачной ОС второго поколения. Она является 32 – разрядной

графической многозадачной ОС для IBM PC – совместимых компьютеров,

позволяет организовать параллельную работу нескольких прикладных

программ, обеспечивая при этом защиту одной программы от другой и ОС от

работающих в ней программ. Для написания программ под OS/2 можно

использовать уже готовые программные модули, которые содержаться в так

называемом интерфейсе прикладного программирования – API (Application

Programming Interface).

OS/2 обладает удобным графическим пользовательским интерфейсом и

совместима с файловой системой DOS, что дает возможность использовать

данные как в DOS, так и в OS/2 без каких-либо преобразований. Имеется

несколько модификаций OS/2. Главный недостаток этой ОС – малое число

приложений для нее, что делает эту систему менее популярной, чем ОС MS

DOS и Windows.

5.1.3. ОС СЕМЕЙСТВА UNIX

ОС UNIX – это 32 – разрядные многозадачные многопользовательские ОС.

Сильная сторона UNIX состоит в том, что одна и даже система может

использоваться на различных компьютерах – от суперкомпьютера до

персонального компьютера. Это дает возможность переносить систему с одной

машинной архитектуры на другую с минимальными затратами. UNIX

объединяет в себе: доступ к распределенным базам данных, локальные сети,

удаленную дистанционную связь и возможность выхода в глобальные сети,

используя обычный модем. Почтовая служба в UNIX – одна из важнейших ее

компонент. В настоящее время существует большое количество приложений

для UNIX. Большинство популярных приложений для DOS и Windows могут

эксплуатироваться в UNIX.

Файловая система ОС UNIX обеспечивает защиту файлов от

несанкционированного доступа на уровнях пользователя и группы

пользователей. В настоящее время из сетевых ОС семейства UNIX широкое

распространение получила ОС для сетей предприятий UnixWare 2.0 – 32-

разрядная многопользовательская многозадачная ОС.

5.1.4. ОС СЕМЕЙСТВА WINDOWS

ОС семейства Windows разработаны фирмой Microsoft. Они являются

многозадачными ОС, предоставляющими удобный графический интерфейс.

Основными представителями этого семейства являются Windows 95 (98) и ОС

Windows NT. Windows 95 (98) разработана на базе ОС MS-DOS и операционной

оболочки Windows 3.х. Windows 95 является частично 32-разрядной, частично

16-разрядной ОС.

Windows NT выпускается в двух модификациях: Windows NT Server и

Windows NT workstation. Windows NT Server в первую очередь предназначена

для управления сетевыми ресурсами, она обеспечивает быстрый поиск

информации и просмотр ресурсов глобальных сетей, обеспечивает возможность

использования любых каналов связи (включая телефонные линии),

поддерживает до 256 одновременных подключений к серверу, а несколько

серверов могут быть использованы для организации общедоступной сетевой

службы.

Windows NT WorkStation – эта версия ОС Windows NT предназначена для

работы на локальных компьютерах и рабочих станциях. Она является

полностью 32-разрядной ОС, наиболее защищенной и надежной. Все

приложения Windows NTработают в режиме многозадачности.

Windows NT Workstation целесообразно использовать, когда необходима

надежная защита конфиденциальных данных или программ, а также при

выполнении инженерных, научных, статистических и других работ, когда

важна высокая производительность при анализе больших объемов данных.

5.1.5. ОС РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Термин реальное время в самом широком смысле можно применять к

деятельности или системе по обработке информации в тех случаях, когда

требуется, чтобы система имела гарантированное время реакции, то есть

задержка ответа не превышала определенного времени. ОС реального времени

гарантируют определенное время реакции. Как правило, это время колеблется

от нескольких микросекунд до нескольких десятых долей секунды. ОС

реального времени в основном применяются в автоматизации таких областей,

как добыча и транспортировка нефти и газа, управление технологическими

процессами в металлургии и машиностроении, управление химическими

процессами, водоснабжение, энергетика, управление роботами. Применяются

ОС реального времени и в банковском деле.

Среди наиболее известных ОС реального времени для компьютеров IBM PC

используются: PTMX, AMX, OS – 9000, FLEX OS, QNX и др. Из них выгодно

выделяется QNX своим полным набором инструментальных средств, к которым

привык, работая с ОС семейства DOS или ОС семейства UNIX. ОС QNX – это

полностью 32 – разрядная ОС, которая эффективно выполняет 32 – разрядные

приложения.

5.2. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА MS – DOS

MS – DOS представляет собой комплекс программ со следующими

функциями:

- управление выполнением программ;

- управление ресурсами персонального компьютера;

- организация обмена информацией процессора с внешними устройствами;

- выполнение работ по хранению информации во внешней памяти и

обслуживание дисков.

Сама ОС хранится на диске и поэтому получила название дисковой

операционной системы.

5.2.1. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА

Файл – это именованная совокупность данных, представленных на

машинном носителе информации. Понятие файла применяется в основном к

данным, хранящихся на дисках. Поэтому файлы обычно отождествляются с

участками памяти на этих носителях информации. Данные, хранящиеся в

файлах, - это программы на алгоритмическом или машинном языке, исходные

данные для работы программ или результаты выполнения программ,

литературные и технические тексты, закодированные изображения и т.д.

Понятие файла в MS-DOS обобщается на принтер, клавиатуру, дисплей и др.

Файловая система включает в себя, кроме самих файлов, правила

образования имен файлов и способов обращения к ним, иерархическую систему

оглавления файлов и структуру хранения файлов на дисках. Файл имеет имя и

атрибуты и характеризуется размером в байтах, датой и временем его создания

или последнего изменения.

Имя файла может быть полным и неполным. Полное (составное) имя файла

в MS-DOS состоит из двух частей: имени файла и расширения. Расширение,

называемое также типом файла, может отсутствовать; в этом случае имя файла

является неполным. Имя файла отделяется от расширения символом точка (.).

Символы, используемые в имени файла и его расширении, берутся из

следующего набора:

- прописные (большие) и строчные (маленькие) буквы латинского алфавита;

- цифры;

- символы: -, _, $, #, &, @, !, %, ),(, },{,’,~,^.

В имени файла может быть от одного до восьми символов, а в расширении –

от нуля до трех. Расширение указывает тип файла, некоторые из них являются

стандартными:

- .COM – готовый к выполнению файл (1-я разновидность);

- .EXE – готовый к выполнению файл (2-я разновидность);

- .BAT – командный пакетный файл;

- .TXT – текстовый файл произвольного типа;

- .MDB – файл СУБД Access;

- .XLS – файл электронной таблицы Excel;

- .DOС – текстовый файл, содержащий документацию по какому-либо

программному продукту или файл редактора Microsoft Word;

- .ARJ – упакованный файл;

- .ZIP – упакованный файл.

Применение стандартных расширений указывает принадлежность файла, как

продукта, к конкретному пакету прикладных программ или к системным

программам.

Для обозначения группы файлов в MS-DOS можно использовать шаблоны.

Шаблоном называется имя файла или расширения, в которых используются так

называемые глобальные символы (символы шаблона) звездочка (*) и

вопросительный знак (?).

Звездочка в имени (расширении) файла означает, что, начиная с этой позиции

и до конца имени (расширения), могут стоять любые допустимые знаки.

Например, *.XLS – все файлы с расширением .XLS (TABL.XLS, BAZA.XLS и т.

д.), DOKYM.* - все файлы с именем DOKYM (DOKYM.EXE, DOKYM.MDB,

DOKYM.100 т. д.), ABS*.EXE – все файлы с расширением EXE, имена которых

начинаются с ABS (ABSOL.EXE, ABSOLUT.EXE, ABS102.EXE и т. д.), *.* -

любые файлы с любым расширением.

Вопросительный знак в имени (расширении) файла означает, что на его месте

в имени (расширении) файла может стоять любой, но только один допустимый

символ. В имени (расширении) файла может стоять несколько вопросительных

знаков. Например, PRO??.EXE – выполнимый файл, начинающийся с букв PRO

и имеющий в четвертой и пятой позиции любой допустимый символ

(PROZA.EXE, PROGL.EXE и т. д.). Глобальные символы удобно использовать в

командах MS-DOS, программных оболочках, например Norton Commander, и

других программных продуктах для поиска, копирования, перемещения и

удаления группы файлов.

Следует иметь в виду, что MS-DOS не различает в имени и расширении

файла строчные и прописные буквы, так что ZPR.TXT и zpr.txt обозначают

один и тот же файл. Кроме того, буквы русского и латинского алфавитов,

одинаковые по начертанию, например А, В, С и т. п., считаются разными. MS-

DOS допускает использование в имени и расширении файла букв русского

алфавита (кириллицы). Однако некоторые англоязычные и русифицированные

прикладные программы не “понимают” такие имена. Поэтому не

рекомендуется применять их в MS-DOS. Кроме того, имена файлов

пользователя не должны совпадать с именами устройств операционной

системы: LPT1, LPT2, LPT3, COM1, COM2, COM3, COM4, CON, NUL, AUX,

PRN.

Файл может иметь следующие атрибуты:

 R (Read-only) – “только для чтения”. При попытке обновить или удалить

такой файл системными средствами (при помощи программ DOS) будет

выдано на экран монитора сообщение об ошибочных действиях. Такой

атрибут файла устанавливается для защиты файла от случайного изменения

или удаления.

 H (Hidden) – “скрытый файл”. При просмотре каталога командой DIR (без

ключа /A или с ключом /A:-H) сведения о скрытом файле не выдаются.

 S (System) – “системный файл”. Эти файлы использует операционная

система. В MS-DOS системные файлы MSDOS.SYS и IO.SYS обеспечивают

работу внешних устройств ПК; они являются скрытыми.

 A (Archive) – “не архивированный файл”. Этот атрибут устанавливается при

создании каждого файла и сбрасывается средствами архивации и

резервирования файлов. Он может использоваться этими средствами для

определения файлов, подлежащих архивации и резервированию.

Файлы могут быть объединены в каталоги.

Каталогом называется специальный файл, в котором содержаться

сведения о других файлах.

Выражение “файл входит в каталог” или “файл содержится в каталоге”

означает, что сведения об этом файле содержаться в данном каталоге. Каталог

также называют директорией (от английского directory – справочник,

указатель). Каталог состоит из элементов, каждый из которых содержит:

- полное имя файла;

- время и дату создания или последнего изменения файла;

- размер файла в байтах;

- атрибуты файла;

- некоторые другие сведения о файловой структуре диска.

На любом диске всегда существует главный или корневой каталог, который

создается в процессе форматирования диска. Количество файлов в корневом

каталоге, зависит от емкости диска. Большое количество файлов в корневом

каталоге неудобно для пользователя и замедляет поиск файлов. Кроме того,

может возникнуть ситуация, когда емкости главного каталога оказывается

недостаточно для всех файлов, подлежащих хранению на диске. Поэтому MS-

DOS предоставляет возможность создавать на диске иерархическую систему

каталогов. В этой системе элементами каталога могут быть не только обычные

файлы, но и другие подчиненные каталоги (подкаталоги), которые, в свою

очередь, могут включать наряду с обыкновенными файлами подкаталоги более

низкого уровня.

Корневой каталог именуется (обозначается) символом \ (обратный слеш).

Корневой каталог на каждом диске – единственный и не может быть удален

программными средствами. Правила именования не корневых каталогов

совпадают с правилами именования файлов, однако расширения, как правило,

не используются.

Каждый диск хранит свою файловую структуру. Для того чтобы магнитный

диск можно было использовать в ЭВМ, необходимо его подготовить. Этот

процесс называется форматированием. Диск при форматировании разбивается

на сектора и дорожки (треки). Дорожки образуют цилиндр. Номера цилиндров

на диске начинаются с нуля для крайнего внешнего цилиндра и возрастают для

цилиндров, расположенных ближе к центру. Головки чтения – записи также

нумеруются, начиная с нуля, в то время как сектора – начиная с единицы.

Таким образом, любое место на диске описывается уникальной комбинацией,

состоящей из номера цилиндра, головки и сектора. Однако система MS-DOS не

распознает цилиндры, головки и секторы. Вместо этого она рассматривает диск

как линейную последовательность логических секторов. Последовательность

логических секторов начинается с первого сектора диска: сектор 1 цилиндра 0

головки 0 (загрузочный сектор) является в системе MS-DOS логическим

сектором с номером 0. Логические сектора нумеруются последовательно от

дорожки к дорожке одного и того же цилиндра, а затем – от цилиндра к

цилиндру. Таким образом, за последним сектором цилиндра 0 головки 0

следует первый сектор цилиндра 0 головки 1; за последним сектором одного

цилиндра следует первый сектор следующего. Использование номеров

логических секторов позволяет системе MS-DOS не иметь дело с номерами

цилиндра, головки и сектора, число которых меняется для различных видов

накопителей (дисководов).

Если представить поверхность диска в виде прямоугольной области, то он

будет иметь вид, как показано на рис.1.

Логический сектор № 0:

Рис.2

Зарезервированная область может состоять из одного или нескольких

секторов. Первым сектором всегда является загрузочный сектор диска

(логический сектор 0). Эта область также содержит размер зарезервированной

области, размер таблицы размещения файлов, а также число записей в

корневом каталоге. Все дискеты также имеют зарезервированную область,

состоящую, по крайней мере, из одного сектора, даже если они не являются

загрузочными.

Таблица размещения файлов (FAT) содержит информацию о пространстве

занятом файлами, свободном пространстве и дефектном пространстве диска.

Так как FAT отображает всю используемую для хранения данных область на

диске, то содержится две ее идентичные копии на случай, если одна из них

будет повреждена.

Корневой каталог содержит оглавление, размер каждого файла и его

местоположение.

Область файлов, занимающая основную часть доступного дискового

пространства, используется для хранения файлов и подкаталогов. Как для

файлов, так и для подкаталогов пространство в области файлов выделяется по

необходимости порциями, состоящими из смежных секторов, называемых

кластерами. Номер первого кластера файла содержится также в каталоге, в

который входит файл, благодаря чему ускоряется поиск файла на диске. Файл с

одним и тем же именем может находиться в нескольких каталогах диска, но

несколько одноименных файлов в одном каталоге находиться не могут.

Файловая структура формируется по следующим правилам:

- в разных каталогах у файлов могут быть одинаковые имена, но водном

каталоге имена файлов должны различаться;

Зарезервированная область

Таблица размещения файлов (FAT)

Корневой каталог

Область файлов

(файлы и подкаталоги)