Этапы обращения информации в автоматизированных системах

Последовательность действий, выполняемых с информацией, называют информационным процессом.

Системы, реализующие информационные процессы, называют информационными системами. Различают автоматические (чисто технические) и автоматизированные (человеко-машинные) системы.

В подобных системах можно выделить отдельные этапы обращения информации, каждый из которых характеризуется определенными действиями.

Основными этапами обращения информации в системах являются:

• • сбор информации;
• • подготовка (преобразование) информации;
• • передача информации;
• • обработка информации;
• • хранение информации;
• • представление информации.

Так как материальным носителем информации является сигнал, то реально это будут этапы обращения и преобразования сигналов. Этапы обращения информации в автоматизированных системах приведены на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Этапы обращения информации в автоматизированных системах

На этапе сбора с помощью датчиков формируются сигналы (чаще всего электрические), отражающие состояние объекта (например: температуру, освещенность, влажность, наличие определенных химических веществ и т. д. в помещении), процесса (температуру, давление).

На этапе подготовки осуществляется её первичное преобразование. На этом этапе проводятся такие операции, как нормализация сигналов, снимаемых с датчиков, аналого-цифровое преобразование, модуляция. В результате подготовки формируется сигнал в форме, удобной для передачи, хранения и обработки по конкретной линии связи. Современная промышленность выпускает для систем автоматизации технологических процессов гак называемые устройства согласования с объектом, которые выполняют перечисленные операции. Иногда этап подготовки включается в этап сбора информации.

На этапе передачи информация пересылается от отправителя к получателю. Передача осуществляется по линиям связи различной физической природы (акустическим, электрическим, электромагнитным, оптическим). Основные задачи, решаемые при передаче, следующие: обеспечить эффективное использование канала с помощью эффективного кодирования, помехоустойчивости передаваемых данных, защищенности от несанкционированного доступа к информации.

На этапе обработки информации выявляются её общие и существенные взаимозависимости, представляющие интерес для системы. В общем случае под обработкой информации понимается любое её преобразование, проводимое по законам логики, математики, а также неформальным правилам, основанным на «здравом смысле», интуиции, обобщенном опыте. Результатом обработки является тоже информация, но либо представленная в иных формах (например, упорядоченная по каким-то признакам), либо содержащая ответы на поставленные вопросы (например, решение некоторой задачи). Если процесс обработки формализуем, он может выполняться техническими средствами.

Важной проблемой при обработке информации является обеспечение контроля правильности функционирования устройств обработки информации (УОИ). С точки зрения выявления и исправления ошибок в процессе работы УОИ все устройства и процессы можно разделить на два класса:

• • устройства и процессы, в которых информация лишь передается во времени и пространстве, количество нулей и единиц и их положение в двоичном слове не меняется (хранение информации во всех устройствах хранения данных, передача данных по шинам и т. д.);
• • устройства, в которых происходит изменение информации, при этом данные на выходе в принципе должны отличаться от данных, поступивших на вход.

Для обеспечения помехоустойчивости работы устройств передачи данных используется 5 методов, которые рассмотрены далее, в теме 11.

Для контроля правильности функционирования устройств, в которых происходит изменение информации, пока реальным и универсальным является лишь дублирование таких устройств и сравнение результатов их работы. Если ставится задача только обнаружения ошибки в работе, то можно задублировать устройства и сравнивать результаты работы двух идентичных устройств. Несовпадение результатов работы рассматривается как ошибка (хотя вероятность того, что ошибка появилась в контролируемом, а не контролирующем устройстве, равна всего 50%).

Если ставится задача исправления ошибок, то можно использовать троекратное резервирование с выработкой результата обработки путем голосования с помощью мажоритарных элементов. Эти элементы вырабатывают выходные данные «по большинству». Если из трех устройств одно стало работать неправильно, — эго не скажется на результате. Только ошибка в работе двух из трех устройств проявится в результате.

Рассмотренный метод обнаружения, и особенно исправления ошибок, очень дорог. Поэтому для контроля устройств, в которых происходит изменение информации, разработаны более экономичные эвристические схемы контроля отдельных устройств, универсальные методы контроля с использованием систем остаточных классов, контроль с использованием вычетов, контроль с использованием систем счисления с иррациональным основанием (коды Фиббоначи, коды «Золотой пропорции», коды Стахова).

На этапе хранения информацию записывают в устройство хранения данных. При разработке устройств хранения данных решается задача надежного хранения записанных данных, при этом используются те же методы, что и при передаче информации (ряд авторов называют хранение передачей во времени в отличие от передачи в пространстве при передаче от отправителя к получателю). Решение задач извлечения хранимой информации (поиска информации) связано с разработкой классификационных признаков и схем размещения хранимой информации, систематизацией, правилами доступа к ней, порядком се пополнения и обновления, т. е. всем тем, что определяет возможность целенаправленного поиска и оперативного извлечения хранимой информации.

Представление информации требуется тогда, когда в работе системы принимает участие человек. Оно заключается в предоставлении человеку информации с помощью устройств, способных воздействовать на органы чувств человека.