Коммерциялық емес акционерлік қоғамы

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

Компьютерлік технологиялар кафедрасы

З.Қ. Құралбаев

АҚПАРАТТЫҚ ЖҮЙЕЛЕРДІҢ НЕГІЗДЕРІ

5В0703 – «Ақпараттық жүйелер» мамандығының

барлық оқу түрінің студенттеріне арналған дәрістер жинағы

Алматы 2009

ҚҰРАСТЫРУШЫ: З. Қ. Құралбаев. «Ақпараттық жүйелердің негіздері». 050703 – «Ақпараттық жүйелер» мамандығының барлық оқу түрінің студенттеріне арналған дәрістер жинағы. – Алматы: АЭжБИ, 2009. - 76 б.

Дәрістер «Ақпараттық жүйелердің негіздері» пәнінің жұмыс бағдарламасына сәйкес құрастырылған. Жинақ екі бөлімнен тұрады: бірінші бөлімде ақпараттық жүйелердің түрлері, өмірлік циклы, пайдалану облыстары, құрастыру методолгиясы мен технологиясы туралы мәліметтер берілсе, ал екінші бөлімде деректер берілісі, ақпарат алмасу және оған қажетті құралдар туралы мәліметтер келтірілген.

Мұнда пәннің негізгі теориялық материалдары он алты тақырыпқа бөлініп, әрбір тақырып дәріс түрінде қарастырылған.

Дәрістер жинағы 050703 – «Ақпараттық жүйелер» мамандығының барлық оқу түрінің студенттеріне арналған.

Мазмұны

I - бөлім. Ақпараттық жүйелер басқару жүйесінің негізгі бөлігі ретінде

1 № 1 дәріс. Кіріспе. Негізгі түсініктер мен жүйелер теориясының есептері

2 № 2 дәріс. Ақпараттық жүйелер және олардың классификациясы

3 №3 дәріс. Ақпараттық жүйелердің құрылымы мен өмірлік циклы

4 № 4 дәріс. Деректер базасы – ақпараттық жүйенің информациялар қоймасы

5 № 5 дәріс. Ақпараттық жүйелерді құрастырудың технологиясы мен модельдеудің әмбебап тілі

6 № 6 дәріс. UML диаграммалары және пайдалану прецеденттерінің моделі

7 № 7 дәріс. UML диаграммаларын есепті сипаттау үшін пайдалану

8 № 8 дәріс. UML диаграммалары информация ағындарын сипаттау үшін пайдалану

II - бөлім. Ақпараттық процестер – ақпараттық жүйелердің негіздері

9 № 9 дәріс. Ақпараттық жүйеде информация жеткізу

10 №10 дәріс. Сигналдардың түрлері

11 №11 дәріс. Сигналдардың математикалық модельдері

12 № 12 дәріс. Деректер жеткізу арналары мен олардың сипаттамалары

13 №13 дәріс. Байланыс арнасының физикалық ортасы

14 №14 дәріс. Ақпараттық желілер

15 №15 дәріс. Информация жеткізуді бақылау және деректерді қысу

16 №16 декция. Информацияны кодтау

Әдебиеттер тізімі

1 - бөлім.

Ақпараттық жүйелер басқару жүйесінің негізгі бөлігі ретінде

1 №1 дәріс. Кіріспе. Негізгі түсініктер мен жүйелер теориясының есептері

Пәннің мақсаты мен есептері. Информациялық технологиялар қоғамының негізгі көрінісі – адамзат өмірінің барлық дерлік саласын компьютерлендірумен сипатталынады. Алғашқы кезеңде есептегіш техника (ЭЕМ, компьютер) ғылыми зерттеулерде, инженерлік-техникалық, қаржы-экономикалық және тағы басқа салаларда кездесетін математикалық есептеулерді орындау үшін қолданылды. Кейінгі жылдары есептегіш техниканы және онымен байланыстыруға болатын құралдарды пайдаланудың ауқымы кеңейді. Осыған байланысты есептегіш техникаға қажетті программалық жабдық екі бағытта дамыды:

- есептеулерді орындау;

- информацияны жинақтау мен өңдеу.

Бірінші бағыт ғылыми, инженерлік-техникалық, қаржы-экономикалық және басқа есептерде кездесетін математикалық есептеулердің үлкен көлемін орындауға байланысты. Ол үшін әртүрлі программалар мен программалық кешендерді құрастыруға мүмкіндік беретін инструменттер әрі жиі кездесетін практикалық есептерді шешудің дайын программалық жабдықтары бар.

Осы екі бағыттың екіншісінің даму қарқыны өте жоғары, пайдалану облысы барынша кеңеюде. Пайдалану облыстарының ішінде компьютерлік техника мен информациялық технологияларды (IT) пайдаланудың ең маңызды саласының бірі – басқару ісі. Басқару объектілері ретінде механизмдер мен өндірістік процестер, мекемелер мен кәсіпорындар және т.б. қарастырылады. Әсіресе, нарықтық экономикада жиі кездесетін белгісіздік пен тәуекелділік жағдайында дұрыс басқару шешімін қабылдау үшін басқарылатын объектінің жұмысына әсерін тигізетін сыртқы және ішкі жағдайлар мен факторлар туралы дәл әрі оперативті информация қажет болады.

Осыған байланысты мекемелер мен кәсіпорындарда ақпараттық жүйелердің болуы қажет. Ақпараттық жүйелер пайдалану облысына байланысты әртүрлі және олар математикалық есептеулерді орындауға арналған стандартты қолданбалы программалар мен жүйелерден өзгеше болады. Ақпараттық жүйелер белгілі бір мақсатқа жетуге қажетті информацияны жинауға, сақтауға және өңдеуге арналған. Оларды құрастыру кезінде пайдаланушылардың көпшілігі есептегіш техника мен ақпараттық (информациялық) технологияларды жоғары деңгейде игермегендіктерін ескеру қажет.

Осы айтылғандардан мынадай тұжырымдар жасауға болады:

- ақпараттық жүйелердің негізі ретінде ақпарат сақтау ортасы мен деректерді алу құралдары болады; ақпарат сақтау ортасы қажетті деректер мен мәліметтерді олардың типтері мен түрлеріне байланысты белгілі бір тәртіппен орналастырылатын жад болады; оны деректер базасы (ДБ) деп атайды;

- деректерді ДБ-нан алу құралдары пайдаланушы үшін ыңғайлы жағдай (интерфейс) жасайтын болуы тиіс.

Сонымен, ақпараттық жүйелерді құрастыру кезінде екі негізгі мәселені шешу керек болады екен:

1) ақпарат сақтауға арналған ДБ құру;

2) пайдаланушыға арналған ыңғайлы интерфейс жасау.

Ақпараттық жүйе дегеніміз не? Ақпараттық жүйе дегеніміз мәтіндік, фактографиялық және т.б. информацияны жинауға, сақтауға, іздеуге, өңдеуге және т.б. амалдарды орындауға арналған қолданбалы программалық жүйе. Ақпараттық жүйе пайдаланушымен диалог түрінде жұмыс істейді.

Ақпараттық жүйелердің пайда болуы мен дамуының негізгі себептеріне келесі үш факторды жатқызуға болады:

1) кәсіпорындарды басқару әдістемесінің дамуы;

2) компьютерлік жүйелердің мүмкіншіліктері мен өнімділігінің артуы;

3)ақпараттық жүйелердің элементтерінің техникалық және программалық жүзеге асырылуының дамуы.

Кәсіпорындарды басқару теориясы және оны іс жүзінде жүзеге асыру өте күрделі іс болып есептеледі. Оның себебі – нарықтық экономика жағдайында бәсекелестіктің өсуі компания басшыларына жаңа тиімді тәсілдерді іздеуге және оларды пайдалануға мәжбүр етеді. Осыған байланысты басқару ісінде қажетті информацияны дер кезінде алу, оны басқару ісінде тиімді пайдалану ақпараттық жүйелердің болуын қажет етеді.

Жылдан жылға компьютерлік техниканың және оның программалық жабдығының дамуы, олардың мүмкіншіліктерінің артуы тиімді ақпараттық жүйелерді құрастыруға мүмкіншілік береді. Соңғы жылдары ақпараттық жүйелердің дамуына үлкен әсер етуші фактор ретінде үш жаңалықты атауға болады:

1) программа құрастырудағы жаңа әдістердің пайда болуы; мысалы, объектік программалау әдістері объектік модельдерді пайдалануға мүмкіншілік берді;

2) желілік технологиялардың пайда болуы ақпараттық жүйелердің пайдалану мүмкіншіліктерін арттырды;

3) Интернет жүйесінің пайда болуы және кәсіпорындарда интранет технологиясының пайдаланылуы алыс қашықтықта орналасқан объектілермен жұмыс істеуге мүмкіншілік жасады.

Нарықтық бәсекелестік жағдайда, әсіресе дүниежүзілік экономиканың қиын кезеңдерінде басқару әдістемелерінің дамуы, менеджменттің жаңа әдістерін іздеу мен тиімді шешім қабылдауға қажетті информация алу мен өңдеудің жаңа құралдарын пайдалану кез келген мекеме басшысы үшін аса маңызды. Екіншіден, компьютерлік жүйелердің жылдам дамуы, информация берілісінің құралдары мен есептеу техникасының әртүрлі өндірістік және байланыс жабдықтарымен бірге пайдалану мүмкіншіліктері ақпараттық жүйелердің мүмкіндіктерін арттырып, олардың қызметтерінің ауқымын кеңейтті. Ақпараттық жүйелердің аппараттық бөлімінің (hardware) дамуы оның программалық жабдығының дамуына себепші болды, ал, керісінше, жаңа программалық өнімдер (software) қуаты жоғары әрі шешу мүмкіншіліктері кең компьютерлік техниканың қажеттігін туғызды, олардың қуатын арттыруға компьютер жасаушы компанияларды ынталандырды.

Ақпараттық жүйелердің кәсіпорындарды басқарудағы өзектілігі қазіргі кезде ешқандай күмән туғызбайды. Бірақ көпшілік мекеме басшылары мен мамандарының ақпараттық жүйелермен жұмыс істеуге қажетті білімдері жеткіліксіз екені белгілі. Сондықтан ақпараттық жүйелерді құрастыру кезінде осы факторды ескеру қажет.

Ақпараттық жүйе негізінен екі бөлімнен тұрады:

1. Компьютерлік инфрақұрылым немесе корпоративтік желі - желілік, телекоммуникациялық, программалық, ақпараттық және ұйымдастырушылық инфрақұрылымдардың жиыны.

2. Ұйымдастыру мен қойылған мақсатқа жетудің мәселелерін шешуді қамтамасыз ететін бір-бірімен байланысқан функционалдық бағынышты жүйелер .

Сонымен, информациялық жүйені құрастыру дегеніміз алдымен оның компьютерлік инфрақұрылымын (корпоративтік желісін) құрастыру, содан кейін, осының негізінде, функционалдық бағынышты жүйелерді құрастыру.

Осы айтылғандарға байланысты, «Ақпараттық жүйелердің негіздері» пәнін оқудың нәтижесінде студент екі мәселені шеше алатын болуы тиіс:

- информация сақтауға қажетті деректер базасын құрастыруды;

- клиенттің (пайдаланушының) жұмыс істеуіне арналған ыңғайлы графикалық интерфейс құрастыруды.

Пәннің тақырыбы мен негізгі түсініктері. Ақпараттық жүйелер (АЖ) программалық өнім болып есептеледі. Бірақ олар программалауға байланысты пәндерде оқытылатын стандартты қолданбалы программалар мен жүйелерден өзгеше. Пайдалану облысына байланысты ақпараттық жүйелердің орындайтын функциялары, архитектурасы және жүзеге асырылуы әртүрлі болады.

Ақпараттық жүйенің әртүрлі анықтамалары бар; олардың бірін келтіруге болады.

Ақпараттық жүйе - ақпараттық үрдістерді есептеу техникасы мен байланыс құралдарын пайдаланып жүзеге асыруға арналған, белгілі бір тәртіппен ұйымдастырылған құжаттар мен ақпараттық технологиялардың жиыны.

Алдымен, ақпараттық жүйенің негізін белгілі бір тәртіппен ұйымдастырылған құжаттар немесе деректер базасы құрайды. Сондықтан кез келген ақпараттық жүйенің бөінбейтін бөлімі ретінде деректер базасын басқару жүйесі (СУБД-ДББЖ) болуы тиіс.

Ақпараттық жүйені құрастыру күрделі процесс болып есептеледі. Сондықтан оны жобалау мен оның сәтті моделін таңдауға, пайдаланушы клиентке ыңғайлы интерфейс құрастыруға арналған әртүрлі программалық құралдар қарастырылған. Ақпараттық жүйелердің деректер базаларын жобалау мен құрастыру, сонымен бірге оларды жүзеге асыруға арналған интерфейстерді құрастыру осы пәннің тақырыбының бірі болады.

Көбінесе ақпараттық жүйелер шағын және корпоративтік болып бөлінеді. Корпоративтік ақпараттық жүйелер деп арнайы программалық жабдық пен ол орналасқан есептеу аппараттық платформаның жиынын атайды. Шағын ақпараттық жүйелер локальді ДББЖ-ні, ал корпоративтік жүйелер қуатты көпшілік пайдалануға арналған клиент-серверлік ДББЖ-ні пайдаланады.

Корпоративтік ақпараттық жүйелердің (КАЖ) құрамы негізінен екі бөліктен тұрады:

- корпоративтік желі немесе кәсіпорынның желілік, телекоммуникациялық, программалық, ақпараттық және ұйымдық инфрақұрылымдардың жиыны;

- кәсіпорынның мәселелерін шешуді және оның мақсаттарына жетуді қамтамасыз ететін бір бірімен байланыстағы фунционалдық бағынышты жүйелер.

Ақпараттық жүйенің құрамына енетін типтік программалық компоненттер келесі функцияларды жүзеге асырады:

- диалог түрінде енгізу-шығаруды,

- диалог логикасын;

- деректерді өңдеудің қолданбалы логикасын;

- деректерді басқару логикасын;

- файлдар мен деректер базасына айла-амалдарды (манипуляциялау амалдарын) қолдануды.

Пәннің пререквизиттері мен постреквизиттері. Бұл пән күрделі жүйелер, оның ішінде ақпараттық жүйелер, туралы алғашқы мәліметтерді беруге арналған. Ол пререквизиттері болатын «Информатика», «Жоғарғы математика», «Алгоритмдеу және программалау тілдері», «Программалау технологиялары», «Физика» пәндерінен кейін төртінші семестрде оқытылады. Ал пәннің постреквизиттері келесі пәндер: «Ақпараттық жүйелерді жобалау», «Ақпараттық қауіпсіздік және ақпаратты қорғау» және басқалар. Сонымен бірге бұл пәннің материалдарын бітіру жұмыстарында да пайдалануға болады.

Жүйелер туралы алғашқы түсініктер. Соңғы жылдары адам өмірі мен экономиканың әртүрлі салаларында ақпараттық жүйелердің кеңінен пайдаланылатынын көруге болады. Әсіресе өндіріс орындарын, ұйымдарды, мемлекет органдарын және т.б. басқару ісінде ақпарат жинау, өңдеу, іздеу және осы сияқты жұмыстар басқару жүйесінің негізгі бөлігі болатыны анық. Ақпараттық жүйелер туралы және олардың адамзат қоғамындағы ролін түсіндіруден бұрын жалпы жүйелер туралы түсініктермен танысу қажет.

Қазіргі заманда ғылымның негізгі проблемасының бірі күрделі жүйелерді құрастыру мен практикаға енгізудің әдістерін зерттеу болып есептеледі. Күрделі жүйелерге көбінесе ірі технологиялық, өндірістік, энергетикалық, коммуникациялық кешендер, автоматтандырылған басқару жүйелері және тағы басқа объектілерді жатқызады.

Күрделі жүйелерді зерттеу кезінде олардың құрамына кіретін жеке жабдықтар мен аппараттардың қасиеттеріне байланысты мәселелермен қатар, оларға тиісті жалпы заңдылықтарды да қарастыру қажет болады. Әрине, «жалпыжүйелік» мәселелерді қарастыру әрбір жеке құралдар туралы тереңірек зерттеулерді қажет етеді. Бірақ негізінен олардың арасындағы байланыстарды немесе жүйенің қасиеттеріне тікелей әсер етуші қасиеттерді зерттеу қажеттірек болады.

Қарастырылатын жүйелердің күрделене түсуі «жалпыжүйелік» мәселелердің маңызын арттырады. Масштабы үлкен объектілер үшін жүйенің құрылымы, оның бөліктерінің арасындағы әрекеттестіктер, сыртқы ортамен қарым-қатынастары, басқаруды орталықтандыру және осы сыяқты басқа мәселелер шешуші роль атқарады. Ал жүйеде болатын процестердің физикалық мәні қосалқы роль атқарады деп есептеледі. Мысалы, «жалпыжүйелік» көзқарас бойынша, металл қорыту немесе машина жасау, химиялық немесе басқа процестер туралы сөз болғанымен олардың ролі көбінесе есепке алынбайды. Қазіргі кезде «жалпыжүйелік» мәселелерді зерттеу жеке «системотехника» деп аталатын ғылым саласы ретінде қалыптасқан.

«Күрделі» немесе «қарапайым» жүйелер деп бөлудің өзі оларды қарастырудың шарттарына байланысты. Іс жүзінде қарастырылатын кез келген жүйені күрделі деп қарастырған жөн. Күрделі жүйелер туралы анықтама беруден бұрын түсінікті болуы үшін алдымен келесі мысалдар қарастырылсын. Мысалы, өндірістік кәсіпорын технологиялық операцияларды орындауға арналған көптеген станоктардан және әртүрлі өндіріс құралдарынан тұрады. Станоктардың, олар орындайтын технологиялық операциялар мен процестердің, автоматика мен автоматтандырылған өндірісті басқару құралдарының және тағы басқалардың жиыны күрделі жүйені құрайды.

Тағы бір мысал, соңғы кездерде дүние жүзінде кеңінен пайдаланылатын жүйелердің бірі – ақпараттық жүйелер. Ақпараттық жүйелерді өз алдына жеке пайдаланумен қатар, күрделі үлкен объектілерді басқару жүйесінің құрама бөлігі ретінде де пайдаланады. Себебі басқару процесінің информацияны өңдеумен тікелей байланысты екені белгілі.

Күрделі жүйелердің мысалдары ретінде жолаушылар мен жүк тасымалдау жүйелерін, телефон және басқа байланыс құралдарын, банк-қаржы қызметтерін және т.б. қарастыруға болады. Қазіргі кезде адамзат қызметінің барлық дерлік саласы күрделі жүйелерге байланысты болып отыр.

Көп жағдайда зерттеу үшін қарастырылатын объектінің өте күрделі болатынын осы мысалдардан көріп, түсінуге болады. Мұндай жағдайларда объектіні зерттеу үшін бірнеше бөлікке бөлу қажет болады. Объектінің өзін күрделі жүйе (сложная система) деп, ал оның әрбір бөлігін бағынышты жүйе (подсистема) деп атайды. Ал егер бағынышты жүйенің өзі күрделі болса, онда ол кішігірім бағынышты жүйелерге бөлінеді. Мұндай бөлу процесін зерттеуге қиын болмайтын деңгейге жеткенше орындайды. Одан ары бөлуге болмайтын бағынышты жүйені күрделі жүйенің элементі деп атайды.

Сонымен, күрделі жүйе дегеніміз әртүрлі деңгейдегі бағынышты жүйелерге біріктірілген, бір-бірімен әрекеттестікте болатын элементтерден тұратын көпдеңгейлі құрылым (конструкция). Жалпы бағынышты жүйелер күрделі жүйенің өз бетімен жұмыс істей алатын бөлігі болады. Мысалы, өндіріс кешеніндегі цехты немесе жеке технологиялық бөлімді бағынышты жүйе ретінде қарастыруға болады. Әрбір жеке бағынышты жүйені күрделі жүйе ретінде қарастыруға да болады.

Сонымен, кез-келген күрделі жүйе әрқайсысы белгілі бір жұмыс түрін орындауға немесе есеп типін шешуге арналған объектілердің (элементтердің, бағынышты жүйелердің және т.б.) жиыны деп қарастыруға болады екен. Осыған байланысты күрделі жүйенің жұмысы бір мақсатқа бағытталған оның элементтерінің жұмыстарының жиыны болады.

Күрделі жүйенің жұмысын бағалау. Күрделі жүйені қарастырғанда оның мақсаты мен жұмыс істеу жағдайлары толық түрде сипатталынуы тиіс. Егер жүйенің мақсаты мен шешетін есептері анықталған болса, онда оның жұмысын бағалау туралы мәселе қоюға болады. Күрделі жүйенің жұмыс сапасы тиімділік көрсеткіштері (показатели эффективности) арқылы бағаланады. Тиімділік көрсеткіші жүйенің алдына қойылған тапсырманы орындауға бейімділігін сипаттайтын сан мәнді параметр болуы тиіс. Мысалы, өндіріс процесі қарастырылатын болса, онда тиімділік көрсеткіші ретінде өнімділікті (производительность) немесе өнімнің өзіндік құнын (себестоимость продукции) қарастыруға болады. Кейде, кездейсоқ факторлардың әсерін есепке алатын жағдайларда, тиімділік көрсеткіші ретінде кейбір оқиғаның ықтималдылығы (вероятность) қарастырылады. Сонымен бірге, күрделі жүйелердің тиімділік көрсеткіші ретінде сенімділік, бөгеуілден қорғалғандық, басқару сапасы, тұрақтылық және т.б. қабылдауға болады.

Жоғарыда айтылғандай, қазіргі кездегі күрделі жүйелер өте көп элементтерден тұрады. Жұмыс істеу барысында олардың кейбіреулері қатардан шығып қалуы мүмкін. Сондықтан жүйенің жұмыс істеу сенімділігін (надежность) анықтау оның элементтерінің істен шығуы мен жүйенің жұмысына әсерін бағалауды қажет етеді. Сенімділікті бағалау жүйенің сенімділігінің көрсеткіші (показатель надежности) деп аталынатын арнайы функционалдардың көмегімен орындалады.

Күрделі жүйенің сенімділігін бағалау туралы есеп келесі түрде қойылады. Күрделі жүйенің элементтерінің жұмыс істемей қалу жиілігін сипаттайтын параметрлер белгілі болсын делік, олар: белгілі уақыт аралығындағы жұмыс істемей қалудың орташа саны, жұмыс істемей қалу сәттерінің арасындағы уақыттың үлестіру заңы және т.б. Осы аталынған параметрлер эксперименттен (тәжірибеден) немесе басқа әдістер арқылы анықталады. Күрделі жүйенің тиімділік көрсеткіші ретінде F функционалы таңдалынсын делік. Бұл функционал жүйенің құрылымы мен параметрлерінен ғана тәуелді емес, сонымен қатар, оның элементтерінің сенімділігінен де тәуелді болады. Егер F_с – жүйенің барлық элементтері абсолютті түрде сенімді болғандағы функционалдың мәні, ал F_е – нақты жағдайда есептелген мәні болса, онда күрделі жүйенің сенімділік көрсеткіші келесі шамамен анықталады

ΔF = |F_c-F_e|.

ΔF егер кішігірім болса, онда элементтің істен шығуы жүйенің жұмысының тиімділігіне әсері аз болатындығын көрсетеді.

Осы сияқты күрделі жүйенің басқа қасиеттерін сипаттайтын көрсеткіштерді де енгізуге болады. Мысалы, жүйенің бөгеуілден қорғалғандығы (помехозащищенноть). Ол үшін W функционалы жүйенің тиімділік көрсеткіші деп белгіленсін, ал W_с- жүйенің барлық элементтері бөгеуілсіз жұмыс істегенде немесе сенімді жағдайдағы мәні болсын, W_б- бөгеуіл болғандағы функционалдың мәні. Сонда келесі айырманың абсолют шамасы

ΔW = |W_c-W_e|

бөгеуілдің әсерімен жүйе тиімділігінің қаншалықты өзгеретінін көрсетеді.

Күрделі жүйелердің жұмысын бағалауда тағы бір маңызды көрсеткіш ретінде оның тұрақтылығы (устойчивость) туралы сөз болуы тиіс. Жүйенің тұрақтылығы дегеніміз оның сыртқы әсерлер жағдайында қажетті қасиеттерін сақтау мүмкіншіліктері. Ал егер болымсыз ғана әсерден жүйенің жұмыс сапасы өте төмендейтін болса, ондай жүйені тұрақтылықсыз (неустойчивая) жүйе деп атайды. Тұрақтылықсыз жүйе толығымен іс жүзінде пайдалануға болмайтын жағдайға жетуі мүмкін.

Жүйенің жұмыс істеу сапасын қарастырғанда тиімділік көрсеткіштерін бағалау үшін қолданылатын функционалдардың мәндері берілген шарттар үшін есептеледі. Егер олардың мәндері алдын ала берілген аралықтарда болса, онда жүйе қажетті қасиеттерді қанағаттандырады деп есептеледі. Шын мәнінде, күрделі жүйенің жұмысы бір қалыпты жағдайда болмайды, оған әртүрлі әсер етушілердің болатыны белгілі. Ондай әсерлерден жүйенің сапа көрсеткіштерінің қаншалықты өзгеретінін білу қажет.

2 № 2 дәріс. Ақпараттық жүйелер және олардың класификациясы

Басқару жүйелері және олардың функциялары. Күрделі жүйелерді зерттеу оларды басқару мәселелеріне тікелей байланысты. Қазіргі кездегі күрделі жүйелер ондаған, кейде жүздеген элементтермен әрекеттестікте болады, қолданылатын жабдықтардың элементтерінің жағдайы туралы информацияны жылдам жинап, өңдеп, оңтайлы жоспарлау мен басқарушы сигналдарды құрастыратын аса күрделі электрондық кешендер. Сондықтан мұндай жүйелерді зерттеудегі ең бастысы әрі маңыздысы басқару мәселелері болып есептеледі.

Басқару дегеніміз арнайы құралдар арқылы информация жинау, оны жеткізу мен өңдеу процестері.

Жүйенің белгілі бір элементінен басқарушы құралдарға жүйенің жағдайы туралы информация түседі. Одан бөлек, басқару құралдары басқарушы командалар түрінде жоғары басқарушы органдардан немесе сыртқы ортадан информация алуы мүмкін. Басқарушы құралдар барлық өздеріне түскен информацияны өңдеп, нәтижесінде басқарушы команда құрастырады. Ондай командалар жүйенің элементтерінің жағдайлары мен жұмыс режимдерін өзгертеді.

Күрделі жүйелерде информация ағыны туралы түсінік енгізілген. Мәлімет беруші информация ағыны жүйенің элементтерінен басқарушы құрылғыға, ал басқарушы информация ағыны басқарушы құрылғыдан жүйе элементтеріне бағытталған. Бұл жерде жүйенің тура және кері байланыстары туралы түсінік енгізіледі. Кері байланыс арқылы басқаруды анықтайтын параметрдің мәні басқару программасы белгілеген мәнімен салыстырылады; егер олардың мәндерінде ауытқу болса, онда басқарушы информацияға қажетті өзгерістер енгізіледі.

Кейінгі жылдары басқару құралдары ретінде электрондық есептегіш машиналардың (ЭЕМ) қолданылатыны белгілі. Берілген программа бойынша арифметикалық және логикалық амалдарды орындай отырып, электрондық есептегіш машина басқарушы алгоритм деп аталынатын информация өңдеуге арналған алгоритмді орындауды қамтамасыз етеді.

Егер күрделі жүйе бір жерден басқарылатын болса, оны орталықтандырылған (централизация) деп атайды. Іс жүзінде басшы және төменгі (перифериялық) басқару орталықтары арасында басқару функциялары бөлінген болады. Басқаруды орталықтандыру әртүрлі деңгейде жүргізіледі. Әсіресе көлемді информация алмасуды қажет ететін жүйелерде орталықтандыру (централизация) мен орталықтан қашықтату (децентрализация) деңгейлерін дұрыс таңдау қажет. Басқарудың кейбір функцияларын төменгі деңгейге беру немесе орталықтан қашықтату информация берілісін азайтуға және оны өңдеуді жеңілдетуге мүмкіншілік береді. Бірақ кейбір жағдайларда бұл басқару сапасын төмендетуге әкелуі мүмкін.

Күрделі жүйелерді зерттеу барысында көптеген әртүрлі есептерді шешуге тура келеді. Күрделі жүйелерді зерттеуде кездесетін есептерден екі негізгі есепті бөліп қарастыру керек:

1) талдау (анализ) есебі;

2) синтез есебі.

Талдау есебі жүйенің құрылымы мен параметрлерінің мәндеріне байланысты оның қасиеттері мен бағытын зерттеуге арналған. Бұл есепті шешуде жүйенің құрылымы мен негізгі параметрлерінің мәндері белгілі деп есептеледі. Берілген алғашқы жағдай мен жұмыс істеу шарттары үшін жүйенің функционалдық сипаттаушы параметрлерін (тиімділік көрсеткіштерін, сенімділігін, бөгеуілден қорғалғандығын және т.б.) есептеу және жүйенің тұрақтылығын бағалау (тұрақтылық облысын анықтау) керек.

Керісінше, синтез есебін шешу кезінде жүйенің функционалдық сипаттаушы параметрлері (тиімділік көрсеткіштері, сенімділігі, бөгеуілден қорғалғандығы және т.б.) және жүйенің тұрақтылығы (тұрақтылық облысы) анықталған деп есептеледі. Есепті шешудің нәтижесінде жүйенің құрылымы таңдалынып, оның негізгі параметрлерінің мәндері анықталуы керек. Көпшілік жағдайда бұл есеп экстремум есебі ретінде қойылады. Мысалы, белгілі бір көрсеткіштің (тиімділік көрсеткішінің) максимумын немесе минимумын берілген шектемелер үшін табу, ал шектемелер қалған негізгі көрсеткіштер (сенімділік, бөгеуілден қорғалғандық және т.б.) үшін қойылады.

Күрделі жүйелерді зерттеудегі ең маңызды мәселе басқару ісіне байланысты. Қазіргі заманғы автоматтандырылған басқару кезінде ондаған, кейде жүздеген элементтерден тұратын жүйелермен жұмыс істеуге тура келеді. Бұл жерде жүйенің элементтері туралы информация жинауды, оны өңдеуді өте үлкен жылдамдықпен орындайтын, оңтайлы (оптимальді) жоспарлау мен басқарушы сигналдарды құрастыру функцияларын атқаратын аса күрделі электрондық жабдықтар кешенімен жұмыс істеуге тура келеді.

Мұндай басқару жүйесімен жұмыс келесі функцияларды орындауды қажет етеді:

- күрделі жабдықтың жұмыс істеу процестерін талдаумен байланысты есептерді шешу;

- информация ағындарының құрылымы мен процестерді басқару заңдылықтарын бағалау;

- информация өңдеу алгоритмдерін синтездеу мен оңтайлы (оптимальді) жоспарлау;

- алгоритмдерді орындауды жүзеге асыратын техникалық құралдарды таңдау;

- жабдықтың параметрлерінің мәндерін негіздеу;

- олардың тиімді жұмыс істеу режимдерін анықтау және т.б.

Басқару ісінің бұл функцияларын атқару үшін пайдаланылатын құралдарды негізінен екі топқа бөлуге болады екен:

- техникалық немесе аппараттық жабдықтар (электрондық есептегіш машиналар мен олардың сыртқы (перифериялық) құрылғылары, байланыс желілері мен құралдары, өлшегіш приборлар және т.б.;

- программалық немесе математикалық жабдықтар.

Бірінші топқа жататын құралдар жүйедегі жұмыс процесін және оның алгоритмін физикалық түрде жүзеге асыруға арналған болса, ал екінші топтың құралдары информация жинау, сақтау мен өңдеу арқылы басқару ісін оңтайлы орындауды, ол үшін қазіргі заманғы информациялық (ақпараттық) технологияларды пайдалануды қамтамасыз етеді.

Ақпараттық жүйе туралы ұғым. Ақпараттық (информациялық) технологиялар қоғамының негізгі көрінісі – адамзат өмірі мен қызметінің барлық дерлік саласын компьютерлендірумен сипатталынады. Алғашқы кезеңде есептегіш техника (ЭЕМ, компьютер) ғылыми зерттеулерде, инженерлік-техникалық, қаржы-экономикалық және тағы басқа салаларда кездесетін математикалық есептеулерді орындау үшін қолданылды. Кейінгі жылдары есептегіш техниканы және онымен байланыстыруға болатын құралдарды пайдаланудың ауқымы кеңейді. Осындай жағдайға байланысты есептегіш техникаға қажетті программалық жабдықтар негізінен екі бағытта дамыды:

- есептеулерді орындау;

- информацияны жинақтау мен өңдеу.

Осы екі бағыттың екіншісінің даму қарқыны кейінгі кезде өте жоғары әрі пайдалану облысы барынша кеңеюде. Пайдалану облыстарының ішінде, компьютерлік техника мен ақпараттық технологияларды (IT-информационные технологии) пайдаланудың ең маңызды саласының бірі – басқару ісі. Басқару объектілері ретінде механизмдер мен өндірістік процестер, мекемелер мен кәсіпорындар және т.б. қарастырылады. Әсіресе, нарықтық экономикада жиі кездесетін белгісіздік пен тәуекелділік жағдайында, дұрыс басқару шешімін қабылдау үшін басқарылатын объектінің жұмысына әсерін тигізетін сыртқы және ішкі жағдайлар мен факторлар туралы дәл әрі оперативті информация қажет болады.

Осыған байланысты мекемелер мен кәсіпорындардың жұмыстарының сәтті әрі тиімді болуы үшін оларда ақпараттық жүйелердің болуы аса қажет. Ақпараттық жүйелер пайдалану облысына байланысты әртүрлі болады және олар математикалық есептеулерді орындауға арналған стандартты қолданбалы программалар мен жүйелерден өзгеше. Ақпараттық жүйелер белгілі бір мақсатқа қажетті информацияны жинауға, сақтауға және өңдеуге арналған. Оларды құрастыру кезінде, болашақ пайдаланушылардың көпшілігінің есептегіш техника мен информациялық технологияларды жоғары деңгейде игермегендіктерін ескеру де қажет.

Осы айтылғандардан мынадай тұжырымдар жасауға болады:

- ақпараттық жүйелердің негізі ретінде информация сақтау ортасы мен одан деректерді алу құралдары болуы тиіс; информация сақтау ортасында қажетті деректер мен мәліметтерді олардың типтері мен түрлеріне байланысты белгілі бір тәртіппен орналастырылатын жадының болуы қажет; оны деректер базасы (ДБ) деп атайды;

- деректерді деректер базасынан алу және оларды басқа клиенттерге жеткізу құралдары пайдаланушы үшін ыңғайлы жағдай (интерфейс) жасайтын болуы тиіс.

Сонымен, ақпараттық жүйелерді құрастыру кезінде екі негізгі мәселе шешіледі:

1) информация сақтауға арналған деректер базасын құру;

2) пайдаланушыға арналған ыңғайлы интерфейс жасау.

Басқару мен ондағы ақпараттық жүйелер туралы мәселелерді қарастыру барысында «Ақпараттық жүйе дегеніміз не?» - деген сұрақ міндетті түрде пайда болады.

Ақпараттық жүйе дегеніміз мәтіндік, фактографиялық және т.б. информацияны жинауға, сақтауға, іздеуге, өңдеуге және т.б. амалдарды орындауға арналған қолданбалы программалық жүйе. Ақпараттық жүйе пайдаланушымен диалог арқылы жұмыс істейді.

Ақпараттық жүйелердің пайда болуы мен олардың жылдам дамуының негізгі себептерінің негізгілері ретінде келесі үш факторды қарастыруға болады:

1) кәсіпорындарды басқару әдістемесінің дамуы;

2) компьютерлік жүйелердің мүмкіншіліктері мен өнімділігінің артуы;

3) ақпараттық жүйелердің элементтерінің техникалық және программалық жүзеге асырылуының дамуы.

Жоғарыда айтылғандай, кәсіпорындарды басқару теориясы және оны іс жүзінде жүзеге асыру өте күрделі іс болып есептеледі. Оның себебі – нарықтық экономика жағдайында бәсекелестіктің өсуі компания басшыларына тұрақты түрде жаңа тиімді тәсілдерді іздеуді және оларды тезірек іс жүзінде пайдалануға енгізуді қажет етеді. Осыған байланысты басқару ісінде информацияны дер кезінде алу, оны басқару ісінде пайдалану ақпараттық жүйелердің болуының қажеттілігін туғызады.

Жылдан жылға компьютерлік техниканың және оның программалық жабдығының дамуы, олардың мүмкіншіліктерінің артуы тиімді ақпараттық жүйелерді құрастыруға мүмкіншілік береді. Соңғы жылдары информациялық жүйелердің дамуына үлкен әсер етуші фактор ретінде үш жаңалықты атауға болады:

1) программа құрастырудағы жаңа әдістердің пайда болуы; мысалы, объектіге бағдарланған программалау әдістері объектік модельдерді пайдалануға мүмкіншілік береді;

2) желілік технологиялардың пайда болуы ақпараттық жүйелердің пайдалану мүмкіншіліктерін арттырды;

3) Интернет жүйесінің пайда болуы және кәсіпорындарда интранет технологиясының пайдаланылуы алыста орналасқан объектілермен жұмыс істеуге мүмкіншілік жасады.

Ақпараттық жүйе негізінен екі бөлімнен тұрады:

2. Бір-бірімен байланысқан функционалдық бағынышты жүйелер; олар ұйымдастыру ісі мен қойылған мақсатқа жетудің мәселелерін шешуді қамтамасыз етеді.

Сонымен, ақпараттық жүйені құрастыру дегеніміз алдымен оның компьютерлік инфрақұрылымын (корпоративтік желісін) құрастырып, содан кейін осының негізінде, функционалдық бағынышты жүйелерді құрастыру.

Корпоративтік желіні құрастыру көлемді қаржы жұмсауды қажет етеді. Сондықтан оны құрастыру ұзақ мерзімге жоспарлануы тиіс әрі оны ауыстыру немесе жаңарту іс жүзінде сирек болады. Ал функционалдық жүйелер жұмыс барысындағы өзгерістерге байланысты жиі жаңартылып отырады.

Ақпараттық жүйелердің түрлері мен негізгі сипаттамалары. Қазіргі кезде қолданылатын ақпараттық жүйелердің түрлері мен орындайтын функциялары әртүрлі болады. Осыған байланысты ақпараттық жүйелердің де көптеген түрлері болады.

Ақпараттық жүйелердің классификациясын олардың сипаттарына байланысты жасауға болады:

- көлемі (ауқымы) бойынша;

- пайдалану саласы бойынша;

- ұйымдастыру тәсілі бойынша.

Ауқымы бойынша информациялық жүйелер үш түрге бөлінеді: жеке, топтық және корпоративтік.

Жеке ақпараттық жүйе дербес компьютерде құрастырылып, тек бір ғана пайдаланушы жұмыс істей алатындай болады. Олар локальді деректер базасын басқару жүйелеріне (ДББЖ) негізделеді. Мұндай ДББЖ-лерге жататындары: Clarion, Clipper, FoxPro, Paradox, dBase, Microsoft Access.

Топтық ақпараттық жүйелер ұжымдық пайдалануға арналған; олар локальді есептеу желісіне негізделеді. Бұл жағдайда деректер базасының сервері (немесе SQL-сервері деп аталынатын) қолданылады. Мысалы, іс жүзінде Oracle, DB2, Microsoft SQL Server, InterBase, Sybase, Informix деп аталынатын деректер базасының серверлері жиі қолданылады.

Корпоративтік ақпараттық жүйе ірі компанияларда қолданылады; оның кең тараған тораптары мен желілері болуы мүмкін. Олар көбінесе бірнеше деңгейден тұратын иерархиялық құрылымды болады. Мұнда пайдаланылатын серверлер: Oracle, DB2, Microsoft SQL Server.

Пайдалану саласы бойынша ақпараттық жүйелер төртке бөлінеді: транзакцияларды өңдеу мен шешімдерді қабылдауды қолдау жүйелері, анықтамалық - ақпараттық және офистік ақпараттық жүйелер. Транзакцияларды өңдеу жүйелері дестелік (пакеттік) және оперативтік болып екіге бөлінеді. Мұнда көбінесе транзакцияны оперативтік өңдеу (OLTP-OnLine Transaction Processing) жүйесі қолданылады. Шешімдерді қабылдауды қолдау жүйелері (DSS-Decision Support System) әртүрлі күрделі сұраныстардың көмегімен деректерді алу мен талдау жасауды қамтамасыз етеді. Анықтамалық-ақпараттық жүйелер гипермәтіндік құжаттар мен мультимедиаға негізделген. Мұндай жүйелер Интернетте кеңінен қолданылған. Офистік информациялық жүйелер қағаздағы құжаттарды электрондық түрге келтіруге, іс қағаздарын автоматтандыруға және құжат айналымын басқаруға арналған.

Ұйымдастыру тәсілі бойынша топтық және корпоративтік ақпараттық жүйелер келесі кластарға бөлінеді:

- файл-сервер архитектурасы негізінде;

- клиент-сервер архитектурасы негізінде;

- көп деңгейдегі архитектура бойынша;

- Интернет/интранет негізінде.

Кез келген ақпараттық жүйеде міндетті функционалдық компоненттері болуы тиіс. Олар ақпараттық жүйенің архитектурасын түсінуге мүмкіншілік береді. Келесі кестеде ақпараттық жүйенің типтік фукционалдық компоненттері келтірілген :

1 Кесте

Белгісі	Аты	Сипаты
PS	Presentation Services (бейнелеу құралдары)	Пайдаланушының енгізуін қамтамасыз етеді, тиісті программаның қолдауымен бейнелеу логикасы (PL) хабарлағанды бейнелейді
PL	Presentation Logic (бейнелеу логикасы)	ЭЕМ мен пайдаланушы арасындағы қатынасты басқарады. Пайдаланушының әрекеттерін (менюден команданы немесе тізімнен таңдағанда, кнопканы басқанда) өңдейді.
BL	Business Logic (қолданбалы логика)	Қосымша орындауға тиісті шешім қабылдауға қажетті ережелер, есептеулер мен амалдар жиыны
DL	Data Logic (деректерді басқару логикасы)	Деректерді басқарудың қолданбалы логикасын жүзеге асыруды орындауға тиіс амалдар (SQL операторлары жүзеге асыратын)
DS	Data Services (ДБ-на амалдар қолдану)	Басқару логикасын жүзеге асыратын ДББЖ-нің амалдары. Мысалы, деректерді өңдеу, деректерді анықтау, транзакцияларды бекіту мен қайтару және т.б.
FS	File Services (файлдық амалдар)	ДББЖ және басқа компоненттер үшін деректерді оқу мен жазудың дискілік амалдары. Операциялық жүйенің функциялары.

Файл-сервер архитектурасы. Файл-сервер архитектурасында барлық деректер бір немесе бірнеше каталогта, қуаты мол компьютерде орналасады. Ондай компьютерді файл-сервер деп атайды. Бұл архитектураның артықшылығы – оның қарапайымдылығы, локальді желінің және оған қосылатын компьютерлерде операциялық жүйені орнатудың жеңілдігі. Бұл архитектураның кемшілігі – желіге түсетін ауырлықтың болуы.

Клиент-сервер архитектурасы желіге түсетін ауырлықты азайтады, себебі әрбір клиент деректерді арнайы ДБ-ның сервері арқылы алуына және өңдеуіне болады.

Көп деңгейдегі архитектура клиент-сервер архитектурасының жетілдірген түрі деп атауға болады. Ол үш деңгейден тұруы мүмкін: төменгі, орта және жоғары.

Интернет/интранет негізіндегі архитектура бойынша информациямен жұмыс істеу келесі схема арқылы орындалады: браузер – қосымшаның сервері – ДБ –ның сервері - динамикалық беттердің сервері – веб-сервер.

Информациялық жүйелердің қолданылу облыстары мен оларға қойылатын талаптар. Соңғы жылдары компьютер басқару ісінің негізгі құралына айналды. Ақпараттық технологияның жылдам дамуы оның пайдалану облысының ауқымын да кеңейтуде. Егер ертеректе ақпараттық жүйелердің пайдалануын тек бухгалтерлік жұмысты автоматтандыруда кездестіретін болса, ал қазіргі кезде адамзат қызметінің көптеген облыстарында ақпараттық технология енгізілген. Корпоративтік ақпараттық жүйелерді тиімді пайдалану басқару ісінде болжаудың сапасын көтеріп, қателерді азайтуға мүмкіншілік жасайды. Мұндай мүмкіншілік кәсіпорынның бәсекелестік жағдайда ұтымды жұмыс істеуіне мүмкіншілік береді.

Енді ақпараттық жүйелердің программалық жабдықтарының көмегімен орындалатын жұмыстардың және оларға негізделген ақпараттық жүйелердің қолданылу облыстары қарастырылсын. Олардың негізгілері мыналар:

- бухгалтерлік есеп;

- қаржы ағымын басқару;

- қойманы, ассортиментті, сатып алуды басқару;

- өндірістік процесті басқару;

- маркетингті басқару;

- құжат айналымы;

- кәсіпорынды оперативті басқару;

- фирма туралы информация алу.

Ақпараттық жүйелердің алғашқы қолданыла бастаған саласы бухгалтерлік есепті автоматтандыру болатын. Оның негізгі себептері: біріншіден, бухгалтерлік есептің өте қиындығы және көп уақыт пен төзімділікті қажет ететіндігі, екіншіден, бухгалтерлік есепте жіберілген қатенің қымбатқа түсетіндігі. Сонымен бірге, бухгалтерлік есеп формальді түрге келтіруге ыңғайлы болғандықтан, оны автоматтандыру техникалық қиындық туғызбады. Әрине, бухгалтерияның автоматтандыруда қиындық туғызатын өзіндік ерекшеліктері де бар. Мысалы, оның сенімділігіне деген талаптың жоғары болуы мен оған қатысты құжаттардың (салық пен бухгалтерлік есептерде) жиі өзгеріп отыруы.

Ақпараттық жүйелердің қазіргі кезде ең кең қолданылатын облысының бірі қаржы ағындарын басқару ісі. Кез келген банк жүйесі, ақша аудару, несие алу мен фирма аралық есептесу жүйелері және т.б. ақпараттық технологиялардың арқасында жұмыс істейді. Кез келген мекеме немесе өндіріс орны өз қызметінде көптеген әріптестермен, әртүрлі мекемелер мен кәсіпорындармен, тауар немесе қызмет түрлерімен байланыста болады. Олармен тиімді әрі оперативті жұмыс жүргізу күрделі болғандықтан, қиындықтар туғызатыны белгілі. Сондықтан тауар қоймасын, оның ассортиментін, сату және сатып алуды тиімді басқару үшін оперативті түрде ақпарат алу және өңдеумен айналысу керек болады. Мұндай жағдай арнайы ақпараттық жүйелердің болуын қажет етеді.

Өндіріс процесін оңтайлы (оптимальді) басқару проблемасы адамзаттың пайда болуымен қатар пайда болған мәселе деуге болады. Адам өзінің өмір сүруіне қажетті жұмыстар мен қарым-қатынастарды оңтайлы түрде орындауды негізгі мақсаты деп есептеген. Қазіргі заманда, бұл мәселеде басқару ісіне байланысты көптеген есептерді шешуге тура келеді: қаржы мен ресурстарды жоспарлау, технология мен өндіріс әдістерін таңдау, маркетингтік зерттеулер жүргізу, басқа әріптес немесе бәсекелес фирмалар мен компаниялар туралы мәліметтер алу, ішкі және сыртқы информациялар негізінде өндірісті оперативті басқарудың шешімдерін қабылдау және т.б. жұмыстарды орындау. Мұндай күрделі іс өте үлкен көлемді информацияны жинақтауды, сақтауды, өңдеуді және қажет кезінде жылдам табуды қажет етеді.

Қазіргі кезде мемлекет басқару ісінде немесе халықпен қарым-қатынас жасаудағы үлкен мәселенің бірі - құжат айналымы. Бұл мәселені шешуде де ақпараттық жүйенің болуы аса қажет. Сондықтан қазіргі кезде «Электрондық үкімет» атты ұлттық деңгейдегі жобалар жүзеге асырылуда.

Сонымен, ақпараттық жүйелердің пайдаланылу облыстары адамзат өмірінің барлық дерлік саласын қамтиды. Соңғы жылдарды «ақпараттық технологиялар» кезеңі немесе ғасыры деп атау, елдердің даму деңгейін осы ақпараттық және компьютерлік технологияларды пайдаланумен байланыстыру осыған байланысты.

Ақпараттық жүйелерді құрастыру ісі өте күрделі әрі жоғары деңгейдегі білікті мамандарды қажет етеді. Сонымен қатар, ақпараттық жүйелерге қойылатын талаптар да оны жүзеге асырудың пайдаланушылар үшін тиімді болуы да қажет. Қазіргі кезде құрастырылатын ақпараттық жүйелерге қойылатын негізгі талаптар мыналар:

- икемділік;

- сенімділік;

- тиімділік;

- қорғалғандық.

Ақпараттық жүйе пайдаланушы үшін арзанға түспейді. Сондықтан әрбір пайдаланушы құрастырылып, жүзеге асырылатын ақпараттық жүйенің ұзақ мерзімге есептелгенін қалайды. Бірақ өмірде әртүрлі өзгерістердің өте жиі кездесетіндігінен ақпараттық жүйе соған сәйкес болуы немесе қажетті өзгерістер оған ешбір қиындықсыз енгізілетін болуы тиіс. Басқаша айтқанда, ақпараттық жүйе жаңа жағдайларға икемді (адаптивті) болуы қажет. Ақпараттық жүйе ерте ме, кеш пе моральді түрде ескіреді. Сондықтан оны жаңарту немесе толығымен ауыстыру қажет болады. Ал ақпараттық жүйені құрастырушылар көбінесе оны қолданатын облыс бойынша мамандар емес. Осыған байланысты ақпараттық жүйені жаңарту немесе қайта құрастыру кезінде алғашқы құрастырушылардың қатысқаны жөн болады.

Кез келген күрделі жүйенің, оның ішінде ақпараттық жүйенің, сенімді болуы, жұмыс кезінде ешбір информацияның жойылмауы немес бүлінбеуі - ең негізгі талаптың бірі. Себебі информацияда жіберілген кез келген кішігірім қате пайдаланушы үшін өте қымбатқа түсуі мүмкін. Ақпараттық жүйенің жұмысының сенімді болуы үшін сақталынатын информацияның көшірмелерін жасау, байланыс арналарының сапасының жоғары болуы, хаттамалауды орындау, жаңа программалық және аппараттық жабдықтарды пайдалану қажет. Бұл жерде адам факторын да еске алған дұрыс, себебі біліктілігі төмен маманның жіберетін қатесі информацияның кездейсоқ жойылуына келтіруі мүмкін.

Әрбір пайдаланушы ақпараттық жүйенің дер кезінде қажетті функциялардың орындалуын қамтамасыз ететіндей болғанын қалайды. Барлық жағдайда тапсырыс беруші ақпараттық жүйені пайдаланғанда оның тиімділігін бағалай алады. Сондықтан ақпараттық жүйені жобалау, одан кейін құрастыру процесінде тапсырыс берушінің қатынасқаны жөн болады. Осының арқасында ақпараттық жүйені болашақта пайдаланушы онымен жобалау кезеңінен бастап танысып, құрастыру мен пайдалану барысындағы барлық процестерге қатысып, жұмысты жаңаша ұйымдастыруға ешбір қарсылықтарсыз кірісетін болады. Сонымен қатар, бұл жобалау мен құрастыру кезінде кездесетін әртүрлі проблемаларды дер кезінде тапсырыс берушімен бірігіп шешу үшін де ыңғайлы. Ондай проблемаларға жататындары: біріншіден, тапсырыс берушінің өзі кейбір факторларды еске алмауы мүмкін, оларды жобалау мен құрастыру кезеңдерінде ғана кездестіруі жиі болады; екіншіден, ақпараттық технологиялар бойынша маман болмағандықтан, тапсырыс беруші жаңа программалық немесе аппараттық жабдықтар туралы хабардар болмауы ықтимал. Тапсырыс беруші мен құрастырушылар арасындағы осындай ынтымақтастықтың пайдасы – тапсырыс беруші өзінің кәіпорынының немесе мекемесінің тиімділігін арттырумен қатар, өзінің білім деңгейін арттырады, ал құрастырушы тапсырыс берушіден ақпараттық жүйені пайдаланудың ауқымын арттыру турасында қосымша мәліметтер алады.

Ақпараттық жүйенің тиімділігін арттыру үшін деректер мен оларды өңдеуші әдістерді, жобалаудың жаңа оригинал идеялары мен әдістерін пайдалану қажет.

Ақпараттық жүйенің қорғалғандығы дегеніміз оны пайдалануға тиісті адамдардан басқалардың қолдары жетпейтіндігі, техниканың немесе адам факторының (қатесінің) кемшілігінен информацияның жойылуының немесе бұзылуының болмауы, жобалау және құрастыру кезеңдерінде қателердің жіберілмеуі және т.б. Егер жүйе бұл талапты қанағаттандырмайтын болса, онда оны пайдаланушы өте үлкен шығынға ұшырауы мүмкін. Жүйе қорғалғандық талабына сай болуы үшін ақпараттық жүйелерді құрастырудың қазіргі заманғы арнайы құралдары, жаңа сапалы аппараттары, информация қорғау әдістері, парольдер мен протоколдарды пайдалану, операциялық жүйелер мен оларды қорғайтын құралдар қолданылады. Әрине, бұл істе ең бастысы жүйені құрастырушылар ұжымының біліктілігі мен тәжірибесі болып табылады.

3 № 3 дәріс. Ақпараттық жүйелердің құрылымы мен өмірлік циклы

Әрбір ойға алынып, орындалатын іс жоба ретінде қарастырылады. Ол жоба ойға алынғаннан бастап, жүзеге асырылып, керексіз болғанға дейінгі кезеңді сол жобаның өмірлік циклы немесе өмір сүру уақыты деп атауға болады. Кез келген жобаның өмірлік циклы оның негізгі көрсеткішінің бірі болып есептеледі.

Ақпараттық жүйелерді жобалаудың негізгі кезеңдері. Кәсіпорынның немесе мекеменің жұмысының табысты болуы оның информациямен қамтамасыз етілуіне тікелей байланысты. Информация кәсіпорынды басқаруда тиімді шешім қабылдауда өте қажет. Шешім қабылдауға қажетті информацияны алу, оны өңдеу, кәсіпорын бөлімшелерімен және сыртқы ортамен информация алмасу сияқты маңызды жұмыстарды жылдам әрі сапалы орындау үшін ақпараттық жүйенің әрбір кәсіпорында болуы өзекті мәселе екендігі белгілі.

Ақпараттық жүйе нақты белгілі бір кәсіпорынды басқару үшін құрастырылады. Әрине, әрбір кәсіпорынның құрылымында өзіне ғана тән ерекшеліктерінің болатыны белгілі және ол ерекшеліктер құрастырылатын ақпараттық жүйенің құрылымына әсерін тигізеді. Сонымен бірге, кәсіпорындарды басқару ісінде қолдану үшін құрастырылатын ақпараттық жүйелердің бір-біріне ұқсастығы да болады.

Әрбір кәсіпорын жұмыс түріне немесе көлеміне байланыссыз бірнеше бөлімшелерден тұруы мүмкін. Әрбір бөлімшенің белгілі бір атқаратын қызметі болады және олардың арасында белгілі түрдегі байланыстар болады. Сондықтан кез келген кәсіпорынды бір-бірімен байланыстағы жеке элементтердің жиыны ретінде қарастыруға болады. Ал осы әрбір элементтің құрылымы да және олардың арасындағы байланыстар да аса күрделі болуы мүмкін. Мұндай жағдай кәсіпорынды басқару ісінің күрделілігі, әсіресе нарық кезеңіндегі тәуекелділік пен белгісіздік жағдайында, ақпараттық жүйенің қажеттілігін көрсетеді.

Жалпы, кәсіпорын бөлімшелерінің арасындағы байланыстарды үш түрге бөлуге болады:

- функционалдық байланыстар немесе әрбір бөлімше өзіне жүктелінген қызметті атқарады;

- информациялық байланыстар немесе бөлімшелердің бір-бірімен информация алмасады;

- сыртқы байланыстар немесе кейбір бөлімшелер сыртқы жүйелермен функционалдық және информациялық байланыста болады.

Кәсіпорынның информациялық жүйесі жоба ретінде құрастырылады. Жоба дегеніміз нәтижеге, мерзімге, тәуекелділікке, жұмсалынатын қаржы мен ресурстарға, ұйымдық құрылымға қойылған шарттарды қанағаттандыратын, алдын ала қойылған мақсатқа жетуге арналған, ал мақсат орындалғанда аяқталатын, белгіленген әрі шектелген мерзімде нақты қолданыстағы жеке жүйені өзгерту. Осы анықтамадан жобаның басқарылатын объект болатындығын, осы тұрғыдан оның негізгі белгілерін атауға болады:

- құбылмалылық жүйені мақсатты түрде нақты қолданыстағы жағдайдан болашақта қолдануға қажетті жағдайға ауыстыруға болатындығы;

- түпкі мақсаттың шектелгендігі;

- уақыт ұзақтықтығының немесе орындалу мерзімінің шектелгендігі;

- жұмсалынатын қаржының немесе бюджеттің шектелгендігі;

- қажетті ресурстардың шектелгендігі;

- жоба жасалынатын кәсіпорын үшін оның жаңалығы;

- кешенділігі немесе жобаның нәтижесі мен прогреске тікелей әрі жанама әсер етуші факторлардың көп болуы;

- құқықтық және ұйымдастырушылық бойынша қамсыздандырылуы.

Сонымен бірге, басқару жүйелерінің теориясы бойынша жоба бақыланатындай және басқарылатындай болуы тиіс. Жобаны белгілі бір көрсеткіштер арқылы бақылап отыру қажет. Сонымен қатар, қажет болғанда, оның орындалу процесіне дер кезінде әсер ете алатындай болуы тиіс. Әсіресе белгісіздік пен құбылмалылық кезеңінде бұл өте өзекті мәселе болып табылады.

Жобаны жүзеге асырудың қажеттілігі мен жүзеге асыруға болатындығын негіздеу мақсатында, оның жүзеге асырылуын талдау және оның нәтижесін бағалау үшін жобаның келесі сипаттамаларын қарастыруға болады:

- жұмыс көлемі;

- орындалу мерзімі;

- өзіндік құны;

- экономикалық тиімділігі;

- әлеуметтік және қоғамдық мәні.

Құрастырылатын жобалар, пайдалану мақсаты мен облыстарына, құрамына және т.б. байланысты әртүрлі болуы мүмкін. Сондықтан жобалардың классификациясын әртүрлі көрсеткіштерге байланысты қарастыруға болады. Мысалы, олардың класы, типі және масштабы (ауқымы) бойынша. Класы бойынша - моножоба және мультижоба, типі бойынша - техникалық, ұйымдастыру, экономикалық, әлеуметтік және аралас, ал масштабы бойынша ұсақ, кішігірім, орташа және ірі жобалар болып бөлінеді. Сонымен қатар, жобаларды салалық, корпоративтік және ведомстволық деп бөлуге де болады.

Жоба туралы идеяның пайда болуынан бастап, аяқталғанға дейін ол белгілі бір кезеңдерден өтеді. Мысалы, ақпараттық жүйенің дамуының келесі кезеңдері болады:

- концепцияны құрау;

- техникалық тапсырманы дайындау;

- жобалау;

- жасау;

- пайдалануға (эксплуатацияға) енгізу.

Концепцияны құрау кезеңінде орындалатын жұмыстың мазмұны жобаны анықтау; ол жұмыс келесі мәселелерді қамтиды:

- идеяны анықтау;

- жобаның негізгі командасын белгілеу;

- тапсырыс берушінің және басқа жобаға қатысушылардың талаптары мен қатысу себептерін зерттеу;

- алғашқы деректерді жинау және бар жағдайды талдау;

- қажетті материалдарға, қаражатқа және еңбек ресурстарына деген талаптар мен шектеулерді анықтау;

- альтернативті жобалармен салыстырмалы талдау;

- ұсыныстарды дайындау, оларды сараптау және бекіту.

Техникалық тапсырманы дайындау кезеңі келесі жұмыстарды қамтиды:

- жобаның базалық құрылымын жасау;

- техникалық тапсырманы жасау және бекіту;

- жобаның базалық құрылымын жоспарлау;

- жобаның сметасы мен бюджетін құрастыру және ресурстардың қажеттілігін анықтау;

- күнтізбелік жоспар мен жұмыстың орындалу графигін жасау;

- тапсырыс берушімен контракт (келісім- шарт) жасасу;

- жобаға қатысушылар арасындағы коммуникациялық байланыстарды орнату және жұмыс барысын бақылауды ұйымдастыру.

Жобалау кезеңінде жүйенің бағынышты жүйелері, олардың арасындағы байланыстар, жобалау жұмысының тиімді орындалуының әдістері мен ресурстарды пайдалану тәртіптері анықталады:

- негізгі жобалау жұмыстарын орындау;

- жеке техникалық тапсырмаларды жасау;

- концептуалды жобалауды орындау;

- техникалық спецификациялар мен нұсқауларды құрастыру;

- жобаны көрсету, сараптау және бекіту.

Жасау кезеңінде жобаның бағынышты жүйелері біріктіріліп, тексеріледі:

- программалық жабдықты дайындау;

- жүйені енгізуге дайындау;

- жобаның негізгі көрсеткіштерін бақылау және реттеу.

Пайдалануға енгізу кезеңінде жүйе тексеруден өткізіледі, нақты жағдайдағы жұмыс істеу мүмкінділігі анықталады және ол үшін келесі жұмыстар орындалады:

- кешендік тексеру;

- жүйені жүзеге асыратын мамандарды дайындау;

- жұмыс құжаттарын дайындау, тапсырыс берушіге өткізу және оны пайдалануға енгізу;

- сүйемелдеу, қолдау, сервистік қызмет жасау;

- жобаның жұмыс нәтижесін талдау және қорытынды құжаттарды дайындау;

- кемшіліктерге байланысты мәселелерді шешу және жоба бойынша жұмыстарды аяқтау;

- жүйенің жұмысын талдау, болашақ жобаларға тәжірибе жинақтау, жобаның даму бағыттарын анықтау.

Ақпараттық жүйенің өмірлік циклында кездесетін үрдістер. Ақпараттық жүйенің өмірлік циклы оны жобалаудағы негізгі түсініктің бірі болып табылады. Ақпараттық жүйенің өмірлік циклы дегеніміз оны құрастыру туралы шешім қабылданғаннан бастап, пайдаланудан толық түрде алынғанға дейінгі үзіліссіз процесс. Ақпараттық жүйенің өмірлік циклының құрамы халықаралық стандарт ISO/IEC 12207 бойынша анықталған. (ISO/IEC-International Organization of Standardization International Electrotechnical Commission – халықаралық стандарттау ұйымы, халықаралық электротехника бойынша комиссия).

Осы стандартқа сәйкес ақпараттық жүйенің өмірлік циклы негізгі үш топқа бөлінетін процестерден тұрады:

1) өмірлік циклдың негізгі процестері (сатып алу, орнату, жасау, пайдалану, сүйемелдеу );

2) қосалқы процестер негізгі процестердің орындалуын қамтамасыз етеді (құжаттарды құрастыру, конфигурацияны басқару, сапаны қамтамасыз ету, аттестациялау, бағалау, аудит, проблемаларды шешу және т.б.);

3) ұйымдастыру процестері (жобаны басқару, жобаның инфрақұрылымын жасау, өмірлік циклдың өзін анықтау және жақсарту, персоналды оқыту).

Өмірлік циклдың негізгі процестерінің ішіндегі маңыздылары: жасау, пайдалану және сүйемелдеу. Ал өмірлік циклдың қосалқы процестерінің ішіндегі ең маңыздысы конфигурацияны басқару; бұл негізгі процестердің орындалуын қамтамасыз етеді. Жобаны басқару ісі жұмысты жобалау, жобалаушы ұжымын ұйымдастыру, жұмыс барысы мен сапасын бақылау және т.б жұмыстарды орындауды қажет етеді. Сондықтан ұйымдастыру жұмысы маңызды мәселе деп есептеледі.

Ақпараттық жүйенің толық өмірлік циклы стратегиялық жоспарлау, талдау, жобалау, жүзеге асыру, енгізу және пайдалану сияқты кезеңдерді қамтиды. Ақпараттық жүйелердің программалық жабдық рыногында алдыңғы қатардағы Rational Software корпорациясының ұсынған нұсқасы бойынша, информациялық жүйенің өмірлік циклы төрт сатыдан тұрады: басы, анықтау, құрастыру, пайдалануға беру. Аталынған осы сатылар бір-бірінен уақыт мерзімі арқылы анықталады.

Басқы сатыда жүйенің пайдалану облысы мен шекаралық шарттары анықталады. Ол үшін құрастырылатын жүйе байланыста болатын сыртқы объектілер анықталып, байланыстардың сипаттары белгіленуі тиіс. Анықтау сатысында пайдалану облысы талданып, ақпараттық жүйенің архитектуралық негізі құрастырылады. Құрастыру сатысының нәтижесінде пайдалануға дайын өнім жасалынады. Соңғы пайдалануға беру сатысында құрастырылған жүйенің жұмыс істеу қабілеті анықталады.

Өмірлік циклдың модельдері мен олардың сипаттамалары. Ақпараттық жүйенің өмірлік циклын қарастырғанда оның моделі туралы түсінік енгізіледі. Ақпараттық жүйенің өмірлік циклының моделі дегеніміз ондағы процестердің, амалдар мен есептердің орындалу кезегін, олардың арасындағы байланыстарды анықтайтын белгілі бір құрылым. Қазіргі кезде негізінен екі түрлі модель қарастырылады:

- сарқырама (каскад) моделі;

- серіппе (спираль) моделі.

Каскад моделі бойынша жұмыс бір бағытта орындалады. Барлық жұмыс кезеңдерге бөлініп, бір кезеңнен екіншісіне өткенде алдыңғысы толық орындалуы тиіс. Әрбір кезең аяқталғанда толық түрдегі құжаттардың кешені дайындалуы тиіс. Ол құжаттар келесі кезеңнің жұмыстарын бастауға жағдай жасайтындай болуы тиіс. Каскад моделінің негізгі кезеңдері:

Талдау → Жобалау → Құрастыру → Тестілеу → Тапсыру

Бірінші кезеңде проблема зерттелініп, тапсырыс берушінің барлық талаптары шешілуі тиіс. Бұл кезеңнің нәтижесінде техникалық тапсырма дайын болады. Ол екі жақтың келісімін қажет етеді.

Екінші кезеңде техникалық тапсырмада көрсетілген талаптарға сай жобалық шешімдер құрастырылады. Осының нәтижесінде жобаны жүзеге асыруға қажетті барлық құжаттардың кешені дайын болады.

Үшінші кезең – жобаны жүзеге асыру. Бұл жерде жобалық шешімдерге сәйкес программалық жабдық жасалынады. Нәтижесінде программалық жабдық дайын болады.

Соңғы кезеңде жоба тапсырыс берушіге тапсырылады.

Спираль моделі информациялық жүйені құрастыруды итерациялық процесс ретінде қарастырады. Әрбір итерация нәтижесінде информациялық жүйенің бір аяқталған версиясы (үлгісі) дайын болады. Бір итерациядан екіншісіне өткенде ол версияға жаңалықтар енгізіліп, жақсартылады.

Спиральдың әрбір айналымы немесе әрбір итерациясы кезінде программалық жабдықтың бір версиясы дайын болып, ол тексеруден өтеді. Көп кемшіліктер келесі итерацияда ескеріліп, жөнделеді. Әрбір итерацияның негізгі мақсаты – тезірек жұмыс істеуге дайын программалық өнімді дайындап, тапсырыс берушіге көрсету. Осыдан кейін оны жақсарту мақсатымен кемшіліктерін анықтап, жобаға өзгерістер енгізу. Сонда спираль моделі бірнеше итерациядан тұрады, оның әрқайсысы келесі кезеңдерге бөлінеді:

Версия 1: Талаптарды анықтау→Талдау→Жобалау→Құрастыру;

Версия 2: Талаптарды анықтау→Талдау→Жобалау→Құрастыру;

және т.б.

Әрбір итерациядан кейін жобаның қасиеттері тереңірек талданып, сапасы жақсартылады. Осы аталынған екі модельдің өздеріне тән артықшылықтарымен қатар кемшіліктері де бар.

RAD әдістемесі. Ақпараттық жүйені (АЖ) құрастыру әдістемесі (методологиясы) дегеніміз оны құрастыру процесіне, жүйенің өзі мен құрастыру процесінің сипаттамаларына қойылатын талаптарды орындауды қамтамасыз етуге бағытталған басқару.

Ақпараттық жүйені құрастыру әдістемесі шешуін қамтамасыз ететін негізгі есептер:

- құрастырылатын АЖ кәсіпорынның мақсаттары мен міндеттеріне, оларға қойылатын талаптарға сәйкес болуы;

- берілген мерзімде, алдын ала келісілген бюджетке сай параметрлері берілген жүйе құрастыруды қамтамасыз ету;

- кәсіпорынның жұмысының өзгеруіне байланысты жағдайға жүйенің сәйкес болуын қамтамасыз ету мақсатында оны сүйемелдеудің, өзгертудің және кеңейтудің қарапайымдылығы;

- құрастырылатын АЖ–нің ашық, тез ауыстырылатын және масштабталынатын болу талаптарына сәйкестігі;

- құрастырылатын жүйеде бұрын құрастырылған және кәсіпорында пайдаланылатын информациялық технологиялардың құралдарын пайдалану мүмкіншілігі.

Алғашқы кезеңдерде АЖ-ні құрастыру дәстүрлі программалау тілдерінде орындалған болатын. Қарапайым АЖ-ді құрастыруда дәстүрлі тілдерге негізделген қүрастыру технологиясы құрастырушылар мен пайдаланушыларды қанағаттандырды. Құрастырылатын АЖ-дердің күрделенуіне байланысты құрастыру мерзімін қысқартатын және пайдаланушылардың интерфейсін жақсартатын жаңа құралдар қажет болды. Ондай талаптарға сай методология соңғы кездерде пайда болған программалаудың жаңа бағыты – қосымшаларды жылдам құрастыру методологиясына (RAD) негізделді.

RAD (Rapid Application Development) әдістемесі – қосымшаның жеке информациялық компоненттерін функционалды түрде бейнелейтін, графикалық объектілердің белгілі бір жиынын пайдаланатын арнайы инструменталдық құралдардың кешені.

RAD әдістемесінің негізгі принциптері:

- итерациялық (серіппелік) құрастыру моделін пайдалану;

- өмірлік циклдың әрбір кезеңінде жұмыстың толық орындалуының қажетсіздігі;

- тапсырыс берушімен және пайдаланушымен тығыз байланыста болу;

- CASE-құралдары мен қосымшаны жылдам құрастыру құралдарын пайдалану;

- жобаға өзгерістер енгізуді және дайын жүйені сүйемелдеуді жеңілдету мақсатымен конфигурацияны басқару құралдарын пайдалану;

- соңғы пайдаланушының талаптарын толық анықтау мен жүзеге асыру мақсатымен түп тұлғаларды (прототиптерді) пайдалану;

- жобаны тестілеу және құрастырумен қатар оны дамытуды жүзеге асыру;

- құрастыруды кәсіпқойлардан (профессионалдардан) тұратын кішігірім командамен орындау;

- жүйені құрастыруды сауатты басқаруды, жұмысты анық жоспарлау мен орындалуын бақылау.

RAD әдістемесі визуальді программалау құралдарын қолданатын объектіге бағдарланған тәсілдердің әдістерін пайдаланатын қосымшаларды құрастыру жолдарын пайдаланады. Бұл жерде дайын объектілердің көмегімен қосымшалар құрастырылады. RAD инструменталдық құралдарының пайдаланушы үшін ыңғайлы интерфейсі болғандықтан, программа кодын жазбай-ақ, стандартты объектілердің негізінде қосымша құрастыруға болады. Объектіге бағдарланған программалау құралдарын пайдалану визуалды программалау деп аталынатын қосымшаларды жобалаудың жаңа құралдарын құрастыруға мүмкіншілік берді.

Визуальді құралдар күрделі программалық құралдарды жазбай пайдаланушының графикалық интерфейсін құрастыруға жағдай жасайды. Олар келесі стандартты объектілермен жұмыс істейді: терезелер, тізімдер, мәтіндер. Бұл объектілер деректер базасымен байланыста болып, монитордың экранына шығарылатын болады. Бұл бейнеленілетін деректерді басқару келесі стандартты басқару элементтері арқылы орындалады: кнопкалар, жалаушалар, ауыстырғыштар, меню және т.б.

Қазіргі кезде ең көп тараған визуальді программалау жүйелері ретінде Borland Delphi және Visual Basic деп есептелінеді.

RAD құралдарының артықшылығының бірі - олардың оқиғаға бағдарланғандығы. Ол дегеніміз, әрбір объект оқиғаны өзіне қабылдап, басқа объектілер қабылдаған оқиғаның әсеріне жауап қайтаратын болады. Мысалы, клавиатураның клавишасын басу, кнопканы шерту, тышқанды қозғау, терезені ашу мен жабу және т.б.

Объектіге бағдарланған программалау принциптерін пайдалану визуальді программалау құралдары деп аталынатын қосымшаларды жобалауға арналған жаңа құралдар пайдаланылады. Визуальді программалауда пайдаланушы интерфейсінің жеке компоненттері компоненттер палитрасынан таңдап алынып, негізгі және қосымша терезелердің қажетті жерлеріне орналастырылады. Бұл жағдайда жобалаушы қабылданатын шешімдердің негізін кез келген кезеңде бақылай алады.

Қаншалықты жақсы болғанымен, RAD әдістемесі әмбебап болады деп есептеу қате болады. Ол тапсырысты құрастыру кезінде, онша үлкен емес жүйелерді құрастырғанда тиімді.

Оны типтік жүйелерді құрастыруда пайдалануға болмайды. Себебі типтік жүйелер көпшілік жағдайда аяқталмаған жүйе болып есептеледі. Оларда басқарылу және сапа көрсеткіштері маңызды. Бұл жағдай типтік жүйелердің орталықтан басқарылып, әртүрлі программалық-аппараттық платформаларға, деректер базасын басқарушы жүйелерге, коммуникациялық құралдарға әрі дайындалған жобаларға үйлестірілетін болуы тиіс. Бұл әдістеме итерациялық әдіс қолданылатын жүйелерде де пайдалануға болмайды, себебі оның алғашқы версиялары жұмыс істеуге дайын болмайды.

Ақпараттық жүйенің пішіні (профилі) туралы түсінік. Қазіргі кезде құрастырылатын ақпараттық жүйелер негізінен ашық әдістемеге негізделген. Ашық ақпараттық жүйелер қоғамның барлық салалары информатизация процесіне қатынасқан кезде ғана құрастырылатын болады. Ашық информациялық жүйелердің дамуы мен қолданылуы стандарттарды енгізумен тікелей байланыста болады. Бұл жерде функционалдық стандарттау технологиясы пайдаланылады.

Күрделі АЖ-ді құрастыру және дамыту кезіндегі қажетті талаптар:

- икемді құрастыру мен әртүрлі деңгейдегі тәртіпке келтірілген базалық стандарттар мен нормативтік құжаттардың жиынын пайдалану;

- бұлардан жүйенің берілген функцияларын жүзеге асыруға қажетті талаптар мен ұсыныстарды анықтау;

- базалық стандарттардың жиынын біртектілеу (унификациялау) және ережелеу (регламенттеу);

- жүйенің функцияларын, процестерін және компоненттерін жобаның белгілі бір класына келтіру және нақтылау.

Осыған байланысты функционалдық стандарттаудың негізгі құралы ретінде ақпараттық жүйенің пішіні (профилі) туралы түсінік пайда болып, пайдаланысқа енгізілді.

Профиль(пішін) – берілген функцияларды немесе функциялар тобын жүзеге асыруға арналған, айқын анықталған және тәртіпке келтірілген міндетті және міндетті емес мүмкіншіліктері бар бағынышты жиындардан тұратын бірнеше базалық стандарттардың жиыны.

Профиль стандартталынуға тиісті объектінің функционалдық сипаттамаларынан құрастырылады. Профильде оған енетін әрбір базалық стандарт пен нормативтік құжаттың параметрлерінің мәндері мен мүмкіндіктерінің шектері анықталып, орнатылады.

АЖ-нің профильдері келесі есептерді шешуге бағытталған:

- жобаға жұмсалынатын еңбек ауырлығын азайту;

- АЖ-нің компоненттерінің сапасын арттыру;

- құрастырылатын жүйенің кеңейтілуін және масштабталынатынын қамтамасыз ету;

- бұрын жеке шешілген есептерді АЖ-ге интегралдық түрде біріктіру мүмкіншіліктерін қамтамасыз ету;

- қолданбалы программалық жабдықты басқа жерде пайдалануды қамтамасыз ету.

Көрсетілген есептердің қайсысы ең басымдылықта болуына байланысты профиль құрастыру үшін стандарттар мен құжаттар таңдалынады. АЖ-нің профильдерін пайдаланудың өзектілігі қазіргі кезеңдегі информациялық технологияларды стандарттаудың жағдайына байланысты. Ол жағдай белгілі ерекшеліктерімен сипатталынады.

Профильдерді құрастыру мен пайдалану АЖ-ні жобалаудың, жасаудың және сүйемелдеудің процестерінің құрама бөлігі болып табылады. Профильдер ақпараттық жүйенің өмірлік циклының әрбір нақты кезеңіндегі жағдайын сипаттайды. Мұнда жүйе мен оның компоненттеріне сәйкес болатын, келісілген базалық стандарттар белгіленеді.

Тапсырыс беруші маңызды деп есептейтін стандарттар жобаланатын жүйеге берілетін техникалық тапсырмада (ТТ) берілуі тиіс және ол оның алғашқы профилі болып есептеледі. Техникалық тапсырмаға енбей қалған мәселелер жүйе құрастырушының құзырында болады. Ол техникалық тапсырмаға байланысты жүйенің профилін толықтыруға және дамытуға мүмкіншілігі бар, бірақ содан кейін оны тапсырыс берушімен келістіруі тиіс. Осыған байланысты АЖ-нің профилі статикалық емес, динамикалық түрде дамып, жобалау процесінде нақтыланып, АЖ-нің құжаттарының құрамына енгізіледі.

Нақты ақпараттық жүйенің профиліне осы жобаның құрамында құрастырылған компоненттердің спецификациялары, тиісті стандарттармен спецификацияланбаған дайын программалық және аппараттық құралдардың спецификациялары енгізіледі. Жүйені жобалау мен тексеру аяқталғаннан кейін, оның профильге сәйкестігі тексерілгеннен кейін, профиль жүйені сүйемелдеуші құрал ретінде оны пайдалану, жаңарту және дамыту үшін қолданылады. АЖ-нің өмірлік циклында келесі негізгі функционалдық профильдер таңдалынып, одан кейін қолданылады:

- қолданбалы программалық жабдық;

- ақпараттық жүйе ортасы;

- ақпараттық жүйеде информацияны қорғау;

- ақпараттық жүйеге енгізілген инструменталдық құралдар.

Қолданбалы программалық жабдықтың профилі проблемаға бағытталған және АЖ-нің негізгі функцияларын анықтайды. Жүйенің функционалдық профильдері өзіне келісілген базалық стандарттарды енгізуі тиіс.

Ақпараттық жүйе ортасы деректерді өңдеудің таңдалынған моделі бойынша оның архитектурасын анықтауы тиіс.

Информацияны қорғау профилі техникалық тапсырмада көрсетілген қажетті қауіпсіздік категориясына және оның критерийлеріне (талаптарына) сәйкес информациялық қауіпсіздіктің саясатын жүзеге асыруды қамтамасыз етуі тиіс.

Ақпараттық жүйеге енгізілген инструменталдық құралдардың профилі АЖ-ні құрастырудың, сүйемелдеудің және дамытудың методологиясы мен технологиясын таңдауды бейнелеуге тиіс. Бұл профильде жүйені эскиздік жобалау кезінде таңдалынған методология мен технологияны сипаттауға жасалынатын сілтеме болуы тиіс.

4 № 4 дәріс. Деректер базасы – ақпараттық жүйенің информация қоймасы

Ақпараттық жүйені жобалауда және құрастыруда шешілуге тиісті басты мәселелердің бірі – оның жұмыс істеуіне қажетті информациялар жиынын құрастыру. Осыған байланысты информация қоймасы болуы тиіс. Онда басқарылатын объект туралы мәліметтер сақталынып, қажет жағдайда тез табылатын болуы керек. Ондай информация қоймасын деректер базасы деп атайды.

Деректер базасы – белгілі бір тақырыпқа немесе есепке қатысты мәліметтердің жиыны.

Информацияны сақтауды, бұзылмауын, оперативті өңдеуді және іздеуді қамтамасыз ету үшін деректер базасы қандай функцияларды орындауы қажет екендігін білу үшін келесі сұрақтарға жауап табу керек:

- Ақпараттық жүйені пайдаланушы қандай информацияны алғысы келеді?

- Информация сақтаудың қандай тематикалық (тақырыптық) облыстары қажет?

- Бұл тематикалық облыстар қандай байланыстарда болады?

- Әрбір тематика бойынша қандай мәліметтер сақталынады?

Деректер базаларын басқару жүйелері. Үлкен көлемді информацияны сақтау мен өңдеуге арналған компьютерлік технологиялардың дамуы деректер базасын басқару жүйелері (ДББЖ – СУБД – DBMS – DataBase Management Systems) деп аталынатын арнайы программалық жабдықтың пайда болуына келтірді. ДББЖ деректерді құрылымды сақтауға және ұйымдастыруға пайдаланылады, оларды өңдеуді және қажетті мәліметтерді берілген форма түрінде алуды қамтамасыз етеді. Сондықтан ДББЖ ақпараттық жүйенің негізгі бөлігі болып есептеледі.

ДББЖ-нің негізгі функциялары:

- сыртқы жадтағы деректерді тікелей басқару;

- оперативтік жадтың буферлерін басқару;

- транзакцияларды басқару;

- хаттамалау (протоколирование);

- деректер базаларының тілдерін қолдау.

Көпшілік жағдайда деректер сыртқы жадта сақталынады; мысалы, тұрақты сақтау құрылғыларында, магниттік тасымалдаушыларда және т.б. ДББЖ-нің жүзеге асырылу тәсіліне байланысты сондағы бар файл жүйесімен немесе сыртқы жадпен төменгі деңгейде жұмыс істеуі мүмкін. Көбінесе ДББЖ деректер базасының объектілерін өзіндік атауларды пайдаланады. Сондықтан ДББЖ-нің негізгі функцияларының бірі - сыртқы жадтағы деректерді тікелей басқару болып есептеледі.

Деректер базасындағы информация көлемі компьютердің оперативтік жадысының көлемінен үлкен болатындығы белгілі. Мұндай жағдайда деректерді пайдалану үшін оларды жадтан алу уақыты ұзарады, сондықтан ақпараттық жүйенің жұмысының сапасы да нашарлайды. Информатика пәнінен белгілі, мұндай жағдайда деректер алмасуының жылдамдығын көтеру үшін оперативтік жадта деректерді буферлеу (буферизация данных) қолданылады.

Транзакция дегеніміз ДББЖ бір бүтін деп қарастыратын, деректер базасына қолданылатын операциялар тізбегі. Егер барлық операциялар орындалса, онда транзакцияның орындалғаны деп есептеледі. Ал егер ең болмағанда бір операция орындалмаса, онда транзакцияның орындалмағаны және барлық болған өзгерістер орнына қайта келтіріліп, транзакция басталғанға дейінгі жағдайға келтіріледі. Транзакцияны басқару деректер базасының логикалық толықтығын сақтау үшін қажет. Транзакция механизмі барлық ДББЖ-лер үшін міндетті талап.

ДББЖ-іне қойылатын негізгі талаптың бірі - сыртқы жадтағы деректердің сақталуының сенімділігі. Мұндай талаптың қойылу себебі деректер базасымен жұмыс барысында ақпараттық жүйенің аппараттық немесе программалық жабдығының жұмыс істемей қалу мүмкіндігінің болуы. Кез келген осындай жағдайда ДББЖ деректер базасының соңғы келісілген түрін сақтап қалуы тиіс. Аппараттың бұзылуын екі түрге бөледі: жұмсақ және қатты. Жұмсақ бұзылу электр тогының үзілуінен компьютер тоқтап қалғанда, ал қатты бұзылу сыртқы жадтағы информацияның жоғалуынан болады. Программалық бұзылу программада жіберілген қатеден болады. Осыған байланысты, информацияны қайта қалпына келтіру үшін белгілі бір қосымша информацияның болуы қажет немесе артық деректер қажет болады. Кең тараған әдістердің бірі – хаттамалау (протоколирование) немесе артық информацияны қолдау; бұл жерде деректер базасындағы барлық өзгерістерді жазып отыратын журнал болуы тиіс.

Деректер базасындағы информациямен жұмыс істеу үшін деректер базасының тілі деген арнайы тіл қолданылады. Негізінен екі тіл қолданылады:

- деректер схемасын анықтайтын тіл (язык определения схемы данных – SDL –Schema Definition Language) деректер базасының логикалық құрылымын анықтауға арналған;

- деректерге амалдар қолдану тілінің (язык манипулирования данными – DML – Data Manipulation Language) базаға деректерді енгізу, жою, жаңарту және таңдау амалдарын орындауға арналған операторлары болады.

Қазіргі кездегі ДББЖ құрамында біріктірілген (интегрированный) деректер базасының тілі болады. Ең көп тараған осындай стандартты тіл SQL (Structured Query Language – язык структурированных запросов) болып есептеледі. Бұл тіл реляциялық деректер базасының құрылымын анықтауға және деректерге амалдар қолдануға пайдаланылады.

Алғашқы деректер базасын басқару жүйелерінің техникалық базасы үлкен электронды есептегіш машиналар болған, ал деректер иерархиялық және желілік модельдерге негізделген болатын. Екінші кезеңде реляциялық ДББЖ қолданыла бастады; мұнда деректер белгілі тәртіппен, бір-бірімен байланысқан екі өлшемді кестелерде сақталынады. Мұндай реляциялық деректер моделін американдық маман Э.Кодд ұсынған болатын.

Деректер базасын басқару жүйелерінің ары қарай дамуы жаңа әдістің, объектіге бағдарланған тәсілдің қолданылуы болды. Бұл тәсілдің негізін нақты айналаны қоршаған ортаны сипаттауға жақын объектік модельдер құрайды. Объектік модельдерді қолдану корпоративтік ақпараттық жүйелерді құрастыру үшін пайдалы болып табылады, себебі ондай деңгейде объектік жобалау әдістері қолданылады.

Қазіргі кезде, осы аталынған реляциялық және объектіге бағдарланған модельдер кеңінен пайдаланылады; олардың бір-бірімен салыстырғанда артықшылықтары мен кемшіліктері бар.

Деректердің реляциялық моделі мен оның негізгі түсініктері. Реляциялық әдістің деректер базасын басқарудағы негізгі артықшылықтары:

- қарапайым әрі қуатты математикалық аппараттың болуы;

- деректер базасының сыртқы жадта орналасуының физикалық ұйымдастырылуы туралы ешбір мәліметсіз деректерге амалдар қолдану мүмкіншілігі;

- модельдеуді жеңілдететін аз ғана абстракциялар құрамының болуы және дәл формальді анықтау мүмкіншілігі.

Реляциялық модельдің негізгі түсініктері:

- деректер типіҒ

- домен;

- атрибут;

- кортеж;

- кілт.

Деректер типі алгоритмдік тілдердегі түсінікке сәйкес. Барлық ДББЖ – лерде келесі деректер типтері қолданылады:

- бүтін санды;

- нақты санды;

- жолдық;

- ақша;

- дата/уақыт;

- екілік объектілер типтері.

Соңғы типтерден басқасының барлығы дерлік алгоритмдік программалау тілдерінен таныс. Соңғы, екілік объектілер типтері, келесі түрде бейнеленеді: BLOB – Binary Large Object - үлкен екілік объект.

Домен – белгілі бір типтің атомарлық мәндерінің жиыны. Атомарлық (ары қарай бөлінбейтін) деректер мәні реляциялық модель үшін осы модельдің ең кіші бірлігі. Басқаша айтқанда, домен белгілі типке жататын мүмкін мәндердің жиыны болып табылады.

Атрибуттар – кестенің (қатынастың) бағанасы (тік жолы) немесе қатынастар; пайдалану үшін атрибуттарға ат беріледі. Домендері (немесе типтері) көрсетілген кестенің (қатынастың) атрибуттарының тізімін кестенің схемасы деп атайды. Мысалы, СТУДЕНТ деген кестенің схемасы келесі түрде жазылады:

СТУДЕНТ {Студенттік билет номері Студенттік билеттердің номері

Фамилия Фамилиялар

Аты Аттары

Туу датасы Туу даталары

Курс Курс номерлері

Мамандық Мамандықтар }

Кестедегі атрибуттар саны оның дәрежесі деп аталады; осы мысалдағы кестенің дәрежесі 6-лық болады. Егер атрибут саны 1-ге тең болса, онда унарлы, 2 – ге тең болса, бинарлы, 3-ке тең болса, үштік және т.б.

Деректер базасының схемасы деп кестелердің (қатынастардың) ат берілген схемаларын атайды.

Кортеж (жазу) дегеніміз кестенің әрбір атрибутының аты мен оның мәні бір рет енгізілген мәліметтер жиыны. Мұндағы элементтер саны кестенің дәрежесіне тең болады. Кей жағдайда белгілі бір атрибуттың болмауы мүмкін. Ондай жағдайда деректер базасында атрибут мәні бос болады; бос мәндерді белгілеу үшін NULL деген сөз жазылады.

Кілттер. Кесте бірдей элементтері болмайтын жиын. Сондықтан бірдей кортеждер болмайды. Кестеде әрбір кортежді бір мәнді анықтайтын атрибут немесе атрибуттар жиыны болуы мүмкін. Ондай атрибут кестенің жатық жолының бірегейлігін қамтамасыз етеді. Ондай атрибут кілттік деп аталынады. Ал ол атрибут алғашқы кілт деп аталынады. Мысалы, R – кесте, ал A₁,A₂, . . . , A_n - оның атрибуттары болсын делік; сонда атрибуттар жиыны K = { A₁,A₂, . . . , A_n } осы кестенің алғашқы кілті болуы үшін келесі екі уақыттан тәуелсіз шарттар орындалуы тиіс:

- бірегейлік немесе кез келген уақытта R кестесінің ешбір екі кортежі A₁,A₂, . . . , A_n үшін бірдей мән қабылдамайды;

- минималдық немесе бірегейлікті бұзбай A₁,A₂, . . . , A_n атрибуттарының ешбір атрибуты K жиынынан шығарылмайды.

Кілтке кіретін атрибуттар санына байланысты қарапайым және күрделі (құрама) кілттер қарастырылады. Қарапайым кілт бір ғана атрибуттан, ал күрделі – бірнеше атрибуттардан тұрады.

Байланысқан қатынастар (кестелер). Реляциялық модельде деректер бір-бірімен байланысқан кестелер түрінде болады. Кестелер арасындағы мұндай қатынастарды байланыс (relation) деп атайды. Байланысқан кестелерді қарастырғанда сыртқы кілт туралы түсінік аса маңызды.

Сыртқы кілт - ол басқа кестенің кілті болатын бір кестенің атрибуты (немесе атрибуттар жиыны). Сыртқы кілттер кестелер арасында логикалық байланыс орнату үшін қолданылады. Кестелер арасында байланыс орнату үшін бір кестенң сыртқы кілтінің мәндерін басқа кестенің кілтіне береді. Көбінесе кестелер арасындағы байланыс алғашқы кілт арқылы орнатылады. Бірақ ол міндетті емес, байланыс екінші кезектегі кілт арқылы да орнатуға болады.

Екі кесте арасындағы байланысты орнату кезінде олардың біреуі бас (master) кесте, ал екіншісі бағынышты (detail) болады. Реляциялық деректер базасының төрт түрлі байланыстары болады:

- «бір бірге», бір кестенің бір жазуына екінші кестенің бір жазуы сәйкес болады;

- «бір көпке», бас кестенің бір жазуына бағынышты кестенің бірнеше жазуы сәйкес болады;

- «көп бірге», бас кестенің бірнеше жазуына бағынышты кестенің бір жазуы сәйкес болады;

- «көп көпке», бас кестенің бір жазуы бағынышты кестенің бірнеше жазуына, ал бағынышты кестенің бір жазуына бас кестенің бірнеше жазуы сәйкес болады.

Реляциялық модельдің кестелерінің келесі қасиеттері болуы мүмкін:

- кортеждерінің реттелінбегендігі немесе реляциялық деректер базасында информация реттелінбеген күйде сақталынады;

- атрибуттар реттелінбеген;

- атрибуттардың мәндерінің атомарлығы немесе доменнің мәндерінің ішінде мүшелердің жиыны болмайды.

Реляциялық ДББЖ. Реляциялық деректер базасын екі өлшемді байланысқан кестелердің жиыны түріндегі деректер қоймасы ретінде қарастыруға болады. Осындай қойманы басқаратын құралдардың жиынын реляциялық деректер базасын басқару жүйесі деп атайды. Реляциялық жүйелердің құрамында утилиттер, қосымшалар, қызметтер, кітапханалар, қосымшалар құрастыру құралдары және басқа компоненттер болады.

Реляциялық деректер базасының кестелері бір-бірімен байланысқан. Осының арқасында оларды бір үлкен кесте ретінде пайдалануға болады. Сұраныс жасағанда деректер осы кестелердің барлығынан алынып, бір информация жиыны ретінде біріктіріледі. Реляциялық деректер базасының кестелерінің келесі қасиеттері болуы мүмкін:

- әрбір кесте бір типке жататын жолдардан тұрады және әрқайсысына бірегей ат беріледі;

- жолдардың бағаналар мен мәндер сандары тұрақты болады немесе кестенің жолдары мен бағаналарының қиылысында бір ғана мән немесе NULL болады;

- кестенің жолдары бір-бірінен ең болмағанда бір мәнімен айрықшаланады; ол жолды анықтау үшін қолданылады;

- кестенің бағаналарына бірегей ат беріледі және әрқайсысында біртекті деректер мәндері орналастырылады;

- деректер базасының информациялық мазмұны деректердің анық мәндері түрінде беріледі;

- кестелерге амалдар қолданғанда оның жолдары мен бағаналары кез келген тәртіппен олардың информациялық мазмұнына байланыссыз өңделеді.

Жоғарыда деректер базасының кілттері туралы түсінік енгізілген болатын. Реляциялық деректер базасында кілттер ретінде индекстер деп аталынатын объектілермен жүзеге асырылады. Деректер базасында индекс деректердің орналасқан орнын табу үшін қолданылады. Басқаша айтқанда, реляциялық кестедегі информацияның көрсеткіші болады. Индексті пайдалану деректерді таңдауды жеңілдетеді. Индекстердің бірнеше түрлері болады: қарапайым, құрама және бірегей. Қарапайым индекс кестенің бір ғана бағанасының негізінде, ал құрама екі немесе бірнеше бағаналар негізінде құрастырылады. Бірегей индекстер кестеге бір-біріне ұқсас мәндерді болдырмайды; олар деректердің толықтығын сақтау үшін қолданылады және олар қарапайым да, құрама да болуы мүмкін.

5 № 5 дәріс. Ақпараттық жүйелерді құрастыру технологиясы және модельдеудің әмбебап тілі

Кез келген АЖ-нің жобасының негізін әдістемелер, технологиялар және жобалаудың инструменталдық құралдары (CASE-Computer Aided Software/System Engineering) құрайды.

Ақпараттық жүйені жобалаудың технологиясы туралы. Әдістеме АЖ-нің өмірлік циклының процестерін орындауды қамтамасыз ететін нақты технологиялар мен оларды қолдайтын стандарттар, әдістемелер және инструменталдық құралдарға негізделген. Жобалаудың технологиясының негізгі мазмұнын технологиялық операциялардың тізбегінің, әрбір операцияның орындалатын шарттардың және операциялардың өздерінің сипаттамаларынан тұратын технологиялық нұсқаулар құрайды. Жобалау технологиясы үш құраушының жиынынан тұрады:

- жобалаудың технологиялық операцияларының орындалуының берілген тәртібі;

- технологиялық операциялардың орындалуының нәтижелерін бағалаудың критерийлері (белгілері) мен ережелері;

- жобаланатын жүйені сипаттауға пайдаланылатын графикалық және мәтіндік құралдар.

Әрбір технологиялық операция келесілермен қамтамасыз етілуі тиісті:

- стандартты түрде берілген алдыңғы операциядан алынған деректермен немесе алғашқы деректермен;

- әдістемелік материалдармен, нұсқаулармен, нормативтермен және стандарттармен;

- программалық және техникалық құралдармен;

- орындаушылармен.

Әрбір технологиялық операцияның орындалу нәтижесі стандартты түрде болуы және келесі операцияның оны қабылдауы барабар болуы тиіс.

Визуальді модельдеу туралы түсінік. Кез келген, кішкентай болса да, ақпараттық жүйені құрастыру недәуір күрделі программалық кешен құрастыруды қажет етеді. Бұрын қолданылып келген программалау тілінде немесе деректер базасының тілінде программа жазу мамандардың көп уақыт жұмсауын қажет етеді. Бұл жұмысты жеңілдету үшін жобаланатын жүйенің моделі қарастырылады, басқаша айтқанда, модельдеу әдістері қолданылады. Соңғы жылдары модельдеу әдістерінің ішінде визуальді модельдеу кеңінен таралған.

Визуальді модельдеу - ол нақты өмірдің проблемаларын модельдер арқылы ойластыру тәсілі. Модельдер проблеманы түсіну, жобаға басқа қатысушылармен (тапсырыс берушілер, тақырып бойынша сарапшылар, басқа жобалаушылар және т.б. ) қарым қатынас жасау, проблеманы модельдеу, құжаттарды дайындау программалар мен деректер базасын жобалау үшін пайдалы. Модельдеу талаптарды дұрыс түсінуге, жобаны түсініктірек етуге және жүйені қолдау мүмкіншілігін жақсартуға жағдай жасайды.

Модельдер күрделі проблеманың негізін немесе оның құрылымындағы қарапайым бөліктерін бейнелейтін абстракция болып табылады; сонымен проблеманы түсінікті етуге жағдай жасайды. Абстракциялау – адамның қиын нәрселерді түсінудің фундаменталдық қабілеті. Творчестволық адамдар жүзеге асырудан бұрын модельдер құрастырумен шұғылданады. Программа құрастыру жұмысы да осындай модельдер құрастыруды қажет етеді. Күрделі жүйелерді құрастырушылар модельді жанжақты қарастыруы тиіс; ол үшін ыңғайлы нотация (notatio – белгілеу, жазу жүйесі деген латын сөзі) терминологиясын таңдайды. Осыдан кейін модельдің талаптарға сай екендігі тексеріледі, осы модельдің негізінде күрделі жүйе құрастырылады.

Жалпы адамның күрделі нәрселерді түсіне білу мүмкіншілігі шектелген. Сондықтан адам күрделі жүйенің моделін құрастырады. Модель құрастыру жобалаушыға жүйенің компоненттерінің арасындағы байланыстарды түсінуге мүмкіншілік береді; одан әрбір компоненттің жүзеге асырылуын білудің қажеті болмайды. Модельдер адамға күрделі нәрселерді ұйымдастыруға, бейнелеуге, түсінуге және құрастыруға мүмкіншілік береді.

Кез келген модельде нотацияның ролі маңызды және олар барлық технологияны біріктіретін зат. Нотация үш функцияны орындайды:

- өз бетімен түсінікті болмайтын, шешімдерді талдауға арналған тіл ретінде;

- барлық маңызды стратегиялық және тактикалық шешімдерді қамтитын толық семантиканы береді;

- адамға түсінікті және жұмыс инструментімен өңдеуге болатын ыңғайлы форма күйін жасайды.

Мұндай функцияларды UML (Unified Modeling Language) тілі орындайды. Ерте заманнан бері адамзат суреттерді пайдаланған; сурет қарым қатынас жасаудың бір тәсілі болып келген. Ол қазіргі кезде де өз қажеттілігін жоғалтпаған. Модель дегеніміз бір нәрсені анықтайтын суреттер мен мәтіндердің жиыны, Модельдің ең бір пайдасы – ол модификация (жаңарту немесе өзгерту) жасауға оңайлығы.

Модельдеу және модельдеудің әмбебап тілі. UML (Unified Modeling Language - Унифицированный язык моделирования -Үйлестірілген модельдеу тілі) 1997 жылы пайда болды. Бұл тіл Айвар Якобсон (Ivar Jacobson), Джеймс Румбах (James Rumbaugh) және Гради Буч (Grady Booch) еңбектерінің негізінде құрастырылып, стандарты қабылданған. Осы тілдің UML2.0 спецификациясы 2004 жылдың қараша айында қабылданды.

UML дегеніміз әрқайсысының белгілі бір мәні болатын таңбалардан тұратын графикалық тіл.

Ақпараттық жүйенің моделі қарапайым диаграммалар мен суреттерден тұрады. Модельді пайдаланудың негізгі артықшылығы – оны құрастырудың программалық кодты құрастырудан көп жеңілдігі және оның арзан болуы.

Ақпараттық жүйелердің басым көпшілігі объектіге бағдарланған технологияға негізделген. Бұл жерде ақпараттық жүйе құрастырылатын адам қызметінің облысының заңдылықтарын бейнелейтін объектілердің иерархиясы ұтымды құрастырылуы тиіс. Бірақ мұндай есептің күрделі болатыны сөзсіз. Осындай қиын жұмысты жеңілдету мақсатымен арнайы белгілеулер жүйесі енгізілген. Ол жүйеде идеяны жеңіл әрі түсінікті белгілейтін нотациялар (латын сөзі notatio – белгілеу, жазу жүйесі) қолданылады. Бұл жүйеде дөңгелекшелер, квадраттар, стрелкалар мен сызықтар қолданылады. Осы белгілер арқылы адам өз ойын бейнелейді.

Ақпараттық жүйені сипаттау және модельдеу үшін әртүрлі әдістер қолданылады. Мысалы,

- Аббот әдісі; мұнда есепті сипаттау кәдімгі адамның тілімен сипатталынады;

- CRC - карточкалар; олар кәдімгі картоннан жасалынған карточкалар. Олардың беттеріне олар жауап беретін класс аттары мен қандай кластармен байланыста болатыны туралы мәліметтер жазылады. (Мұндағы CRC – Class – Responsibilities – Collaborators – класс – жауапкершілік - қатысушылар) ;

- Буч әдісі осы UML – дың негізі болды; кейбір өзгерістер енгізу арқылы осы Буч әдісінен UML құрастырылды.

UML құрылымында екі негізгі құраушылар қарастырылады:

- метамодель;

- диаграммаларды құрастыру ережелері.

Метамодель дегеніміз тілдің жалпы құрылымын, объектіге бағдарланған программалаудың негізгі түсініктерін (класс, объект, оқиға, ассоциация, автомат, мұрагерлік және т.б..) және UML-дың ядросын кеңйту әдістерін сипаттау. Метамодельді сипаттау тілдің өзінің конструкцияларын пайдаланып, адам тілімен жүзеге асырылады.

Ақпараттық жүйені құрастырушылар арасында UML-дың информация жеткізуші құралдары ретінде диаграммлар қолданылады. Қатардағы программалаушыға жобалау бойынша тапсырма UML тілінің диаграммаларының жиыны түрінде беріледі.

Осыған байланысты жобалаушылар арасында қатынас жасау құралы ретінде осы UML құрастырылған.

Программалық құралдар (инструменттер). Кез келген әдісті пайдалануда арнайы құралды (инструментті ) қолданған дұрыс. Қазіргі кезде қарапайым суреттерді салудан күрделі объектілерді жобалауға арналған жүйелерге дейінгі программа өнімдерінің рыногы қалыптасқан.

Іскерлік суреттер мен диаграммаларды құрастыру үшін Microsoft Office Visio программасын пайдалануға болады. Visio программасының көмегімен ұйымдық диаграммаларды, блок-схемаларды және жобалардың жоспар-графиктерін салуға болады. Бұл жерде суретшілік таланттың қажеті жоқ. Себебі инструмент өте қарапайым, пайдалануға жеңіл; әртүрлі шаблондармен (дайын үлгілермен) қамтамасыз етілген.

Тағы бір кең тараған программалық өнімнің бірі – Rational Software Architect; оның көмегімен диаграммалар арқылы жүйені талдауға, модельдеуге, жобалауға және жүзеге асыруға болады. Бұл программаның көмегімен, мысалы жаңа модельдер құрастырғанда модельдердің дайын үлгілерін пайдалануға болады.

6 № 6 дәріс. UML диаграммалары және пайдалану прецеденттерінің моделі

Әмбебап модельдеу тілі UML ақпараттық жүйе мен программалық жабдық құрастырудың жалпыға бірдей қабылданған стандарты. UML – ды құрастыру және пайдалану өткен ғасырдың 90 - жылдары басталды. Ол тіл OMG консоциумына енген барлық программалық жабдық құрастырушы компаниялар қабылдаған стандарт. Алдымен ол тіл ақпараттық жүйелерді құрастыруды объектіге бағдарланған технология негізінде жеңілдету мақсатымен пайдаланылған болса, ал кейінгі кезде ол программалық жабдықты сипаттау үшін де қолданыла бастады.

UML – дың пайда болуының негізгі себебі: ақпараттық жүйелердің барған сайын күрделенуі, олардың шешетін есептерінің қиындауы. Қарапайым есептерді шешу үшін әрине UML –дың қажеті жоқ. Оны бір ғана адам арнайы құралдарды пайдаланбай-ақ шешеді. Ал егер жобада мыңдаған объектілер болса, онда жоба құрастыру үшін көптеген адамдардың немесе ұжымның еңбегі қажет болады. Ұжым бірнеше топқа бөлінеді: талдаушы сарапшылар, программа құрастырушылар, тест өткізушілер, басшылар және т.б. Мұндай жағдайда олардың арасында түсінушілік болуы үшін арнайы қарым-қатынас жасайтын инструмент болуы тиіс.

Егер әрбір жобаға қатысушы маман өз ойы мен идеясын осы UML тілінде бейнелейтін болса, онда ол бейне сол жобаға қатысушылардың барлығына түсінікті болады. Бұл тілді пайдаланудың негізгі себебі – қазіргі кезде құрастырылатын ақпараттық жүйелердің күрделенуі, оларды құрастыруға және жүзеге асыруға қатысатын мамандардың немесе ұжымдардың көп болуы, ұжымдар мен мамандар арасындағы түсінбеушіліктердің болуы және т.б. Осындай себептерге байланысты құрастырылатын күрделі информациялық жүйелерді талдау мен жобалау үшін оларды формальді түрде сипаттау немесе олардың моделін дайындау қажеттілігі туды.

Ақпараттық жүйелерді және олардың программалық жабдықтарын дайындаумен айналысатын компаниялардың көпшілігі осындай проблемаларды шешудің ең арзан әрі тиімді әдісі ретінде модельдеуді немесе модельдеу тілін (UML) пайдаланудың дұрыстығына көздері жетіп отыр. Мысалы, Билл Гейтс өзінің «Think Week» атты 2004 жылы жарық көрген кітабында формальді талдау мен жобалауды пайдаланудың болашағының зор екендігін атап өткен болатын.

UML тілінің негізгі белгілеулері ретінде келесі диаграммалар қолданылады:

- прецеденттер (үлгілер) немесе пайдалану нұсқалары (use case diagram);

- кластар (class diagram);

- жағдайлар (statechart diagram);

- белсенділік немесе жігерлілік (activity diagram);

- әрекеттестік (integration diagram);

- жүйелілік (sequence diagram);

- кооперация немесе ынтымақтастық (collaboration diagram);

- компоненттер (component diagram);

- дамыту (deployment diagram).

Ақпараттық жүйені жобалау кезінде бір түрге жататын диаграммалардың жиыны болуы мүмкін. Мысалы, прецеденттер диаграммаларының жиыны, бірнеше кластардың диаграммалары, белсенділік диаграммаларының жиыны.

Прецеденттер диаграммалары жүйеге қойылатын басты талаптарды құжаттауға арналған. Прецеденттер диаграммаларын жүйе беретін функционалдық мүмкіншіліктерінің тізімі ретінде қарастыруға болады. Прецеденттің негізгі таңбасы қарапайым адам бейнесі мен эллипс тәріздес сопақша.

Қызметтер диаграммалары процестерді талдау үшін, қажет болса, оларды жаңарту үшін пайдаланылады.

Кластар диаграммалары кластарды және олардың арасындағы байланыстарды бейнелеу үшін қолданылады.

Әрекеттестіктер диаграммаларының екі түрі болады: бір ізділік және кооперация диаграммалары. Бұлар бірдей информацияны әртүрлі көзқараспен көрсетеді. Бір ізділік диаграммасы хабарламаларды жоғары сол жақтан төменгі оң жаққа қарай уақыт бойынша бір ізбен орналастыруды көрсетеді. Бір ізділік диаграммасы көбінесе жеңіл оқылатын әрі кең қолданылатын деп есептелінеді. Кооперация диаграммасы хабарлама алмасуды уақыт бойынша көз алдына көрсете алмайды, сондықтан ол хабарламаларды номерлеу қажет болады.

Жағдай диаграммасы жүйенің өмірлік циклының процесіне байланысты жеке объектінің өзгеру жағдайын көрсетеді.

Компоненттер диаграммасы соңында алынатын программалық өнімнің құрамына кіретін компоненттерді, бағынышты жүйелерді көрсетеді.

Дамыту диаграммасы орнатылған жүйенің қандай түрде болатындығын көрсетеді.

Прецеденттер диаграммалары немесе пайдалану нұсқалары жобалануға тиіс жүйеге қойылатын тапсырыс берушінің талаптарын анықтау және оларды формальді түрде бейнелеу үшін қолданылады. Пайдаланушының сұраныстарын өңдеуге қандай информация қажетті екендігін, пайдаланушыға жүйе қандай мүмкіншіліктер бере алатынын диаграмма арқылы сипатталынады. «Прецедент» деген термин кейін үлгі немесе мысал болатындай жағдайды көрсетеді.

Соңғы пайдаланушы адам немесе белгілі бір техникалық құрылғы болуы мүмкін. Ол кішігірім адамның фигурасы арқылы бейнеленеді. Прецедент диаграммасы сопақша (эллипс) түрінде бейнеленіп, оның ішіне пайдалану нұсқасының аты жазылады. Мазмұнның түсініктемесі немесе ескертудің графикалық бейнесі шеті қайырылған қағаз парақ түрінде белгіленеді. Ескертудің мәтіні осы параққа жазылады. Осыдан кейін ескерту осыған қатысты диаграмма элементімен пунктир сызық арқылы байланыстырылады.

Прецеденттер диаграммаларында жиі қолданылатын элементтің бірі –интерфейс. Интерфейс дегеніміз кластардың немесе компоненттердің беретін операцияларының жиыны. Интерфейс пайдаланушы информация алуы үшін пайдаланылады. Интерфейс кішігірім дөңгелекпен бейнеленеді. Интерфейс аттары I әрпімен басталады, мысалы, ISensor.

Прецеденттер диаграммаларының арасында әртүрлі қатынастар болуы мүмкін. Қатынастар прецедент пен пайдаланушы арасында, пайдаланушылар арасында да болуы мүмкін. Қатынастарды бейнелейтін UML нотациялары:

-association relationship (ассоциация қатынасы) жүйедегі пайдаланушы ролін орнатады. Оны белгілеу үшін пайдаланушы мен прецедент арасын тұтас сызықпен қосады; стрелка үстіне жазылған цифрлар қатынастың қайталануын көрсетеді; қатынастың қайталануын (multiplicity) белгілеу үшін жұлдызды цифрлар қолданылады; олар осы қатынастың мүмкін болатын компоненттер санын көрсетеді;

-extend relationship (кеңейту қатынасы) екі прецедент арасындағы байланысты көрсетеді; үстіне «extend» деген сөз жазылған пунктир стрелкамен бейнеленеді; стрелка қосылатын прецеденттен кеңейтілетін прецедентке бағытталған;

-generalization relationship (қорыту қатынасы) бір компоненттің (прецедент немесе пайдаланушы) екіншісінің жеке жағдайы болатынын көрсетеді; жалпыдан жекеге бағытталған стрелкамен белгіленеді;

-include relationship (кірістіру қатынасы) бір прецедентті екіншісіне құрама бөлігі ретінде кірістіруді көрсетеді. Бір прецедент бірнеше ірі прецедентке кіруі мүмкін. Үстіне «include» деген сөз жазылған, негізгі прецеденттен кірістірілетін прецедентке бағытталған пунктир стрелкамен белгіленеді.

Осы аталынған прецеденттер диаграммаларын пайдаланып, тапсырыс берушінің ақпараттық жүйеге қойылатын талаптарын сипаттауға болады.

Ескерту. Прецеденттер диаграммаларында амалдардың орындалу тәртібі көрсетілмейді. Ондай информация белсенділік, әрекеттестік және жағдайлар диаграммаларында болуы мүмкін.

Дестелер. Күрделі жүйелерде оларды бірнеше бөліктерге бөлу қажет болады; ол жағдай компоненттерді бейнелеуде көрсетілуі тиіс. Ол үшін UML тілінде пакеттер (дестелер - Package) қолданылады. Десте үстіне «Package» деген сөз жазылған тіктөртбұрыш түрінде болады. Белгілі бір дестеге жататын компоненттер оның сыртында да қолданылатындай болады. Ол үшін ол компоненттің аты мен ол орналасқан десте аты жазылуы керек:

Имя_пакета: Имя_Компонента

Бұл десте өзінің аттар кеңістігін құрайтынын көрсетеді. Модельдің дестеге кіретін элементтері бір-бірімен логикалық байланыста болады. Егер жүйедегі кластар саны өте көп болса, онда диаграммалар дестесі қолданылады. Осы арқылы жүйе жоғары деңгейдегі бөліктерге бөлінеді. Кластар диаграммалары туралы төменде қарастырылады.

Белсенділік диаграммасы. Белсенділік диаграммасы жобаланатын жүйедегі деректер ағынының қозғалысын көрсетуге арналған. Белсенділік диаграммасы алгритмдерге ұқсастығы бар, бірақ кішігірім өзгертулері болады. Мысал ретінде белгілі бір мекемеден несие алу қарастырылсын.

Алғашқы және соңғы жағдайлар жағдай диаграммаларындағыдай бейнеленеді: алғашқы жағдай қара дөңгелекшемен, ал соңғы жағдай ақ сақина ішіндегі қара дөңгелекше.

Деректерге қолданылатын амал (амал жағдайы) бүйір жақтары сопақталған тікбұрыш арқылы бейнеленеді. Мұндай тікбұрыштың ішіне орындалатын амалдар жазылады (мәтін, математикалық өрнек және т.б.). Амал бірнеше бағынышты амалдардан тұруы мүмкін. Егер оларды диаграммада көрсету ыңғайсыз болса, онда амалдардың бір-біріне кіруі арқылы бейнелейді. Мысалы - Тапсырысты қанағаттандыру (Удовлетворение заявки) бірнеше бағынышты амалдарды біріктіреді; олардың ішінде клиент туралы мәліметтердің және есептеулердің дұрыстығы, сонымен бірге шешім қабылдау.

Деректер қозғалысы (өтулер) тұтас стрелкамен бейнеленеді. Стрелканың жанына күзеттік шарт көрсетілуі мүмкін. Егер деректер қозғалысы тармақталған болса, онда шартты көрсету міндетті болады.

Тармақталу белгісі графикада ромб арқылы бейнеленеді. Одан екі немесе бірнеше стрелкалардың шығуы мүмкін.

Ағынды бөлу немесе параллель ағындарды қосу толық сызықпен бейнеленеді; ол деректер ағынынының стрелкаларын байланыстырады.

Белсенділік диаграммасы әртүрлі операциялар үшін әртүрлі субъектілердің жауапкершілігін бөлуді де көрсетеді. Ол үшін кішігірім жолдарды (swimlines) енгізеді.

Берілетін деректер белсенділік диаграммасында айқын түрде көрсетілуі мүмкін. Мысалы, мекеменің бөлімдерінің арасындағы тапсырыс беру. Уақыт векторы белсенділік диаграммасында айқын түрде көрсетілмейді.

Бірізділік диаграммасы. Объектіге бағдарланған программалаудың негізгі идеясы – қойылған есепті белгілі бір объектілердің образымен сипаттау. Бұл объектілер жүйе жұмыс істей бастағанда хабарламалармен алмаса бастайды. Ондай алмасуды сипаттауға арналған құрал ретінде бір ізділік диаграммалары қолданылады. Бірізділік диаграммасының негізгі компоненттері:

- пайдаланушы;

- объект;

- объектінің өмір жолы (objectlifeline);

- хабарлама (message),

- басқару фокусы (focus of control).

№ 7 дәріс. UML диаграммаларын есепті сипаттау үшін пайдалану

Кластар диаграммалары. Класс туралы түсінік, UML тілінде, құрылымдары, қасиеттері және басқа объектілермен қатынасы бірдей болатын объектілер жиыны ретінде қарастырылады. Графикалық түрде класс: аты, қасиеттері, әдістері және ерекше жағдайлар деп аталынатын төрт секциядан тұратын тіктөртбұрыш болады. Мысалы -

Класс аты		Есеп
Қасиеттер (атрибуттары)		Қалдық
Әдістері (операциялар)		Пайызды есептеу тәсілдері
Ерекше жағдайлар		Тұтқындалған Несие төлеу мерзімі өткен

Кластың атынан басқа секциялардың болмауы мүмкін. Мұның себебі – жобалаушы алғашқы кезде болашақ жобаның құрылымы туралы тек жалпы түсінігі ғана болады. Жобалау барысында әрбір кластың ролі мен оның қасиеттері туралы мәлімет толықтырыла береді. Сондықтан ол секциялардағы мәліметтер де өзгеретін болады.

Жобалау кезінде абстракты кластар да қарастырылады. Абстракты класс дегеніміз объектілері әзірше жоқ кластар. Абстракты кластарды пайдалану жобаның иерархиясын құрастыру кезінде көмекші (аралық) кластар ретінде қолданылады. Абстракты кластарға байланыстылардың барлығы курсивпен ерекшеленеді.

Класс аты толық шрифтпен ең жоғарғы секцияға жазылады. Бұл жерде жобалау кезінде ол мұрагер болған абстракт класс аты және қызметтік информация жазылады.

Класс қасиеттері кластың объектілерінің (даналарының) жағдайын анықтайды. Қасиеттің жазылу форматы келесі жол түрінде болады:

видимость имя_свойства[кратность]: тип_свойства =

значение_по_умолчанию

Мұндағы:

· видимость –қасиеттердің басқа кластарға көрінетіндігі. Мүмкін мәндері:

- public (немесе + қосу белгісі) – кластың қасиеттері басқа кез келген класс үшін қол жетерлік;

- protected (немесе # диез белгісі) - кластың қасиеттері осы класс объектілері мен оның ұрпақтары үшін ғана қол;

- private (немесе – минус белгісі) – кластың қасиеттері тек осы кластың объектілері үшін ғана қол жетерлік.

· тип_свойства – қасиеттің типі; ол жобаны жүзеге асыратын тілге байланысты таңдалынады (C++, Delphi, Java және т.б.).

· кратность – типтері бойынша қасиет қабылдайтын мәндердің диапазоны. Егер имя_клиента қасиетінің диапазонында 1.5 және String типі көрсетілсе, онда ол қасиет 5 сөзден аспайтын мәндерді қабылдайды, мысалы, Абдул Халык Магомед оглы Тамадаев немесе Эрнест Акимович Сериков. Ал егер доход қасиетінің диапазонында 0..* және Currency типі көрсетілсе, онда ол қасиет кез келген ақша түріндегі оң мәндерді қабылдайды.

· значение_по_умолчанию –қасиеттің алғашқы мәні, оны кейін программа арқылы өзгертуге болады. Егер қасиетті анықтайтын жолда бір теңдік белгісінің (=) орнына екі белгі (==) қойылса, онда оны программа арқылы өзгертуге болмайды. Мысалы, Менеджер класының қасиетіне келесі жазу:

Заработная плата[0..*]: Currency=$1000

жазылған болса, онда ешбір қосымша мәліметсіз осы қызметтегілердің барлығына $1000 көлемінде айлық жалақы белгіленеді.

Класс әдістері оның қасиеттерін өңдеу үшін қолданылады және кластың объектісінің тәртібін сипаттайды. Әдісті жазу форматы мынадай:

видимость имя_метода (список параметров):

тип_значения (строка-свойство)

Мұндағы:

· видимость – бұл аргумент қасиеттің осындай көрінетіндігі сияқты анықталады;

· имя_метода – әдістің идентификаторы;

· список параметров – формальді параметрлер тізімі; әрбір формальді параметрдің түрі келесі:

вид_параметра имя_параметра: тип_параметра =

значение_по_умолчанию

мұндағы

вид_параметра – енгізілетін, шығарылатын және әмбебап параметр;

тип_параметра – класс жүзеге асырылатын тіл анықтайтын параметр типі.

тип_значения – класс жүзеге асырылатын тіл анықтайтын мән типі;

· строка-свойство –берілген параметрге қатысты қасиеттің мәні. Объектінің жағдайын өзгертпейтін әдіс {query} жол қасиеті арқылы белгіленеді. Келесі {concurrency=sequential} жол-қасиеті басқа әдісті шақырғанда әдісті пайдалану қажеттігін, ал {concurrency=concurrent} – әдістерді параллель шақырудың мүмкіншілігін көрсетеді және {concurrency=guarded} – ерекше жағдайларды бақылау үшін қосымша шараларды қолданудың қажеттілігіне көңіл аударады.

1-мысал: File класын «ашу» әдісін белгілеу үшін келесі жазуды пайдалануға болады:

+ open ()

2-мысал: Келесі әдісті шақыру мекеменің қызметкеріне жыл сайын берілетін ақылы демалыс туралы бұйрықты автоматты түрде енгізеді:

издать приказ (сотрудник): приказ по форме1-А{«отпуск»}

UML кластарының диаграммаларының компоненттерінің арасында әртүрлі қатынастар болуы мүмкін:

· тәуелділік қатынас (dependency relationship);

· ассоциация қатынасы (association relationship);

· қорытындылау қатынасы (generalization relationship);

Тәуелділік қатынасы диаграмма компоненттері арасындағы жалпы байланысты көрсетеді. График түрінде бұл байланыс тәуелді кластан тәуелсіз класқа бағытталған пунктир стрелка арқылы бейнеленеді.

Стрелка үстіне жазылған кілттік сөз «derive» (стереотип) дегеніміз Кредит класының қасиеттері несие алушының сипатынан немесе Клиент класының қасиетінен алынады. Мысалы, банк беретін несие сомасы алушының айлық табысына, жасына және т.б. байланысты болады. Кілттік сөз міндетті емес. Кілттік сөз, «derive» мәнінен басқа, келесі мәндерді қабылдай алады:

-«access» тәуелсіз кластың қасиеттері мен әдістерінің тәуелді үшін қол жететіндігі;

-«import» тәуелсіз кластың ашық қасиеттері мен әдістері тәуелді кластың өзінде хабарланғандай бөлігі болады;

-«bind» бір класс екінші класты шаблон (үлгі) ретінде қолдана алады;

-«refine» тәуелді класс тәуелсіз класты тарихи себептер арқасында дәлелдейді.

Ассоциация қатынасы системаның кластары арасындағы белгілі бір байланыстар орнатады. График түрінде бұл кластар арасындағы қатынас тұтас сызықпен бейнеленеді. Мысалы, клиент кез келген тауарды алады, кез келген тауарды кез келген клиентке сатуға болады; клиент ешнәрсе сатып алмауы, тауар сатылмауы мүмкін. Ассоциация қатынасы кластардың кез келген санын байланыстыруы мүмкін; ондай байланысты «N-дық ассоциация» деп атайды. Ол үшін ромб қолданылады. Мұндағы 10 деген сан клиент осы системаға кіретін 10 сатушының кез келгенінен тауарды сатып алатынын көрсетеді.

Ассоциация қатынасының жеке түрлері де болады:

- шығаратын ассоциация (xor-association) белгілі бір кластың бірнеше кластың ішінен тек біреуімен ғана байланысатын мүмкіншілігін көрсетеді; мысалы, автомобиль класын екіге бөлуге болады: коробка-автомат және механикалық беріліс коробкасы.

- агрегация қатынасы бірнеше кластың басқа бір класқа енгізілуін көрсетеді; мысалы, Сервиз класын келесі кластарға бөлуге болады: Кеселер, Шәйнек, Тостағандар.

- композиция қатынасы компоненттің жеке пайдалануға болмайтын бөліктерден тұратынын көрсетеді; мысалы, Журнал класына келесі кластарды енгізуге болады: Мақалалар, Суреттер, Жарнамалар.

Қорытындылау қатынасы (generalization relationship) компоненттің басқа компоненттің жеке түрі болатындығын көрсетеді. График түрінде бұл қатынас жеке түрден жалпы түрге бағытталған тұтас стрелкамен бейнеленеді. Мысалы, Тауар және Тамақ.

Қорытындылау қатынасы арқылы кластардың мұрагерлілігі көрсетіледі. Мысалы, Тамақ класы Тауар класының қасиеттері мен әдістерін мұрагер етеді. Мұнда Тауар класы жалпы класс болса, ал Тамақ класы оның жеке түрі болады. Қорытындылау қатынасының оны түсіндіретін идентификаторы болуы мүмкін:

· {complete} - диаграммада барлық класс – мұрагерлер көрсетілген;

· {incomplete} – диаграммада барлық класс-мұрагерер көрсетілмеген;

· {disjoint}- жалпыламалық мұрагерлік рұқсат етілмеген;

· {overlapping}- жалпыламалық мұрагерлік рұқсат етілген.

Диаграммаларда, кластардан басқа, интерфейстер, объектілер (кластардың жеке даналары) және параметрленген кластар (метакластар, шаблондар) болуы мүмкін.

Параметрленген класс (метакласс, шаблон) кластардың тұқымдастары болады, оның әрбір мүшесі басқасынан белгілі бір параметрімен өзгеше болуы мүмкін. Ол параметр класты бейнелейтін тіктөртбұрыштың жоғарғы оң жағында пунктир рамканың ішіне жазылады.

Жағдай диаграммалары. Ақпараттық жүйенің жұмыс істеу барысында системаның объектілерінің қасиеттері әртүрлі мәндерді қабылдауы, ал системаның объектілері әртүрлі жағдайда болуы мүмкін. Объектілердің жағдайы, объектілердің бір жағдайдан екіншісіне өтуі, объектілер бір-бірімен алмасатын хабарламалар ақпараттық жүйенің динамикалық құрастырушысы болады. Ақпараттық жүйенің динамикасын модельдеу үшін жағдайлар диаграммасымен қатар, қызметтік, тізбектік және кооперациялық диаграммалар қолданылады. Олардың әрқайсысы өз бетімен болашақ системаны көрсетеді.

Жағдай диаграммасы бір кластың өзгеру процесін көрсетеді, дәлірек айтқанда – кластың бір данасының. Диаграммада объектінің жағдайы мен факторлардың әсерімен объектінің жағдайлары арасындағы өтулер сипатталынады.

Диаграммада жағдай (states) төбелері доғаланған тіктөртбұрыш түрінде көрсетіледі. Әрбір осындай тіктөртбұрышта бір міндетті секция болуы мүмкін; оған жағдай аты жазылады. Сонымен бірге, бірнеше басқа секциялар болуы мүммкін; оларда объектінің осы жағдайдағы орындайтын амалы жазылады. Жағдай аты үшін етістіктер мен есімдіктерді пайдаланған дұрыс.

Алғашқы жағдай қара дөңгелекпен, ал соңғы жағдай ақ шеңбер ішіндегі қара дөңгелекпен бейнеленеді. Алғашқы және соңғы жағдайлардың болмауы мүмкін. Соңғы жағдайы болмайтын жүйенің мысалы ретінде бір рет жіберілгеннен кейін үзіліссіз жұмыс істейтін системаны келтіруге болады. Ал алғашқы жағдайы болмайтын жүйенің мысалы ретінде қашан пайда болғаны белгісіз жұмыс істеп тұрған системаны қарастыруға болады. Алғашқы жағдайы да, соңғы жағдайы да болмайтын жүйе ретінде циклды түрде өзгеретін объектіні атауға болады.

Жағдайдың ішкі амалдарын сипаттау келесі формат бойынша сипатталынады:

метка // действие

Мұнда метка аргументі келесі кілттік сөздердің бірі болады:

· entry- амал объектінің осы жағдайға өту сәтінде орындалады;

· exit- амал объектінің осы жағдайдан шығу сәтінде орындалады;

· do- амал объектінің осы жағдайда болу сәтінде орындалады;

· include– объектінің осы жағдайдағы бағынышты жағдайына (substate) өтуі.

Құрама жағдай (composite state) немесе супержағдай дегеніміз объектінің өзіне бірнеше бағынышты жағдайларды қамтитын жағдайы. Бағынышты жағдайларды пайдалану көбінесе объектінің жағдайын оның бір қасиетіне байланысты көрсету керек болғанда ыңғайлы.

Құрама жағдайдың графикалық бейнелеуінің екі нұсқасы болады: бірізді жағдай және параллель жағдай.

Тарихи жағдай (history state) дегеніміз барлық соңғы өткен жағдайлардан объектінің соңғы бағынышты жағдайына өту.

UML тілінде бір жағдайдан екіншісіне өту лезде болады немесе уақыт жұмсалынбайды. Жағдайлар арасындағы өту диаграммаларда стрелкамен бейнеленеді. Стрелкалардың үстіне осы өтудің себебі болатын оқиға (event), осы өтудің болу шарты (күзеттік шарт) және осы өтумен қатар орындалатын амал жазылады. Олардың жазылуы:

событие(список параметров)[сторожевое условие]выполняемые действия

Жағдай диаграммаларында оқиға триггерлер ролін атқарады. Қажетті оқиға пайда болмай, өту амалы орындалмайды.

Триггер дегеніміз ағылшын сөзінің trigger – защелка, спусковой крючок, ілгек деген сөзден алынған; ол екі тұрақты жағдайы болатын, бір битті сақтайтын электрондық құрылғы; сыртқы сигналдың әсерімен екі түрлі мәннің бірін қабылдайды.

Егер өтуді бейнелейтін стрелканың жанында оқиға көрсетілмеген болса, онда ондай өтуді триггерлік емес өту деп атайды. Триггерлік емес өту осы жағдайда орындалған амалдан кейін бірден орындалады.

Күзеттік шарт (guard condition) – ол өтудің қосымша шарты болатын логикалық өрнек. Егер күзеттік шарт false мән қабылдаса, онда оқиға болғанымен, өту орындалмайды. Күзеттік шартты пайдалану келесі жағдайларда ыңғайлы: белгілі бір оқиға орындалғанымен бірнеше жағдайдың бірі таңдалынатын болса.

Мысалы, клиент виртуалды дүкеннен тауар таңдаса ( жағдай – таңдау), содан кейін төлеу деген команда жіберген болса (оқиға), тауар клиентке тек оның есеп-шотында жеткілікті қаражат болса ғана жеткізіледі (өту жеткізу жағдай орындалған жағдайда болады), ал егер ондай көлемде қаржы болмаса, онда басқа жағдай болуы мүмкін.

Өту қарапайым және күрделі болуы мүмкін. Қарапайым өту – объектінің басқа жағдайына немесе сол жағдайға өту. Сол жағдайға өту осы жағдайдан басталып, сол жағдаймен аяқталатын стрелкамен бейнеленеді. Осы сияқты өту кезінде тиісті ену және шығу амалдары орындалады.

Күрделі өту – объектінің бірнеше алғашқы (кейінгі, соңғы) жағдайлары болғандағы өту, сонымен бірге әртүрлі жағдайлардың бағынышты жағдайларының арасындағы өту. Объектінің бірнеше алғашқы және соңғы жағдайлары болатын өту (параллель өту) толық вертикаль немесе горизонталь сызықпен (синхронизация сызығы) бейнеленеді.

Жалпы жағдайда жағдай диаграммаларында өту асинхронды болады немесе басқа өтулерден тәуелсіз болады. Бірақ жобалау кезінде объектінің жағдайларының арасындағы өтудің синхрондығын көрсету қажеттілігі тууы мүмкін. Ол үшін синхрондайтын жағдайлар енгізіледі; оны шеңбер ішіндегі жұлдызша * арқылы бейнелейді.

Ескерту. UML нотациялары ақпараттық жүйелерді құрастыру кезінде процестерді бейнелеу үшін кең мүмкіндіктер береді. Бірақ оларды шамадан тыс күрделендірудің пайдасы жоқ, себебі ондай жағдай модельдің күрделі болуына келтіреді.

8 № 8 дәріс. UML диаграммалары информация ағындарын сипаттау үшін пайдалану

Бірізділік диаграммасы. Объектіге бағдарланған программалаудың негізгі идеясы - қойылған есепті белгілі бір объектілердің образымен сипаттау. Бұл объектілер жүйе жұмыс істей бастағанда хабарламалармен алмаса бастайды. Ондай алмасуды сипаттауға арналған құрал ретінде бір ізділік диаграммалары қолданылады. Бірізділік диаграмманың негізгі компоненеттері:

- пайдаланушы;

- объект;

- объектінің өмір жолы (objectlifeline);

- хабарлама (message);

- басқару фокусы (focus of control).

Объект асты сызылған аты бар тіктөртбұрышпен бейнеленеді, ал объектінің өмір жолы – вертикаль пунктир сызықпен, хабарлама – горизонталь стрелкамен, басқару фокусы тік төртбұрышпен бейнеленеді.

Хабарламалар түсінік беруші идентификаторлармен белгіленеді:

- «call» - объектің басқа объектіні шақыруы;

- «return» - шақырған объектіге мәнді қайтару;

- «create» - объектіні құру;

- «destroy» - осы хабарлама берілген объектіні жою;

- «send» - асинхронды сигнал жіберу.

Ынтымақтастық диаграммасы әрекеттестік диаграммасының бір түріне жатады. Қазіргі кездегі диаграммалар құрастыруға арналған программалық құралдар оларды автоматты түрде бір-біріне өзгертуді қамтамасыз етеді.

Егер бірізді диаграмма уақытқа байланысты әрекеттестікті бейнелеуге арналған болса, ал ынтымақтастық диаграммасы (кооперация диаграммасы) объектілер арасындағы әрекеттестіктің құрылымдық ерекшеліктерін көрсетеді және мән-байланыс диаграммасын құрастырудың идеясын дамыту болады.

Ынтымақтастық диаграммасы екі түрлі болады:

- Спецификациялар деңгейіндегі ынтымақтастық диаграммасы;

- Мысалдар деңгейіндегі ынтымақтастық диаграммасы.

Ынтымақтастық диаграммасы тіктөртбұрышпен бейнеленеді. Бұл диаграммаларда объект атымен бірге оның ынтымақтастығының ролі көрсетіледі.

Басқа объектілерді басқара алатын объектілерді белсенді (active object) объектілер деп атап, оны {active} деген сөзбен белгілейді.

Белгілі бір сигнал бірнеше объектілерге жіберілетін болса, онда мультиобъект деген түсінік енгізіледі. Ол бірінің үстіне бірі орнатылған тіктөртбұрышпен бейнеленеді. Құрама объект бірнеше басқа объектілерден тұрады.

Объектілер арасында бір-біріне хабарлама жіберу үшін ынтымақтастық диаграммаларының арасында байланыс болады (links). Байланыстардың аты болмайды (олар анонимды болады), бірақ келесі кілттік сөздермен (стереотиптермен) спефикацияланады:

· «association» - объектілер белгілі бір тәуелділікті білдіретін байланыс;

· «parametr» - объект әдістің параметрі ретінде;

· «local» - көріну облысы көрші объектпен шектелген әдістің локальді айнымалысы;

· «global» - көріну облысы ынтымақтастық диаграммасымен шектелген глобальді айнымалы;

· «self» - объектінің өзімен өзі байланысы.

Осы стереотиптерге түсініктер берілсін. Информациялық жүйелерде, белгілі бір программалау тілінде, объектілер арасындағы байланыс бір объектіден екіншісіне параметрлерді (айнымалыларды) жіберу арқылы орындалады. Мысалы, Отдел продаж объектісі Склад объектісіне мекемеде қабылданған қажетті тауарды немесе затты бөлу туралы құжатты (айнымалыны) жібереді. Параметрлердің жіберілетін мәні сол хабарламаның мазмұны болып табылады.

Ынтымақтастық диаграммасында хабарламалар байланыс бойымен жүргізілген стрелкамен бейнеленеді. Хабарламаларды жіберу тәртібі стрелканың жанына нөмерін көрсету арқылы анықталуы мүмкін. Хабарлама түрі байланысқан объектілердің ролдерін анықтау турасында қосымша мағлұмат береді. Түріне байланысты хабарлама келесі графикалық түрде бейнеленеді:

· үшбұрышты стрелкалы тұтас сызық – бұл хабарлама процедураны шақыру (объект әдісін) немесе басқа басқару ағынын шақыру;

· кәдімгі стрелкалы тұтас сызық – бұл хабарлама дегеніміз қарапайым басқару ағыны немесе жай деректерді жіберу;

· жартылай стрелкалы тұтас сызық – бұл хабарлама асинхронды немесе алдын ала жіберу уақыты келісілмеген;

· кәдімгі стрелкалы пунктир сызық – бұл хабарлама дегеніміз процедурадан мәнді қайтару.

Хабарлама белгілі бір форматта жазылады; мысалы,

1.2/[пароль]3.2 Форма_1A:= найти_сведения(фамилия, Имя, Отчество)

Осы мысалдың түсініктемесі. Бұл жазу дегеніміз, егер енгізілген пароль (күзеттік шарт орындалса) шын болса, хабарлама 1 және 2 номерлі хабарламалардан (алдыңғы хабарламалардан) кейін жіберіледі. Хабарламалар тізбегінде ол 3.1 мен 3.2 хабарламаларының арасында жіберіледі; нөмері 3.2 болатын басқа хабарламамен параллель жіберілуі де мүмкін. Хабарлама адам туралы мәліметтерді фамилиясы, аты-жөні (аргументтер тізімі) бойынша табудың әдісін шақырады; мұнда 1А формасы бойынша карточка (қайтарылатын мән) алынуға тиіс.

Информациялық жүйелер программалық код деңгейінде көптеген қосымшалардан, анықтамалық файлдардан, алғаш берілген мәтіндерден, веб-құжаттардан, динамикалық кітапханалардан тұруы мүмкін. Кластар мен олардың даналарын файлдарға бөлу, файлдар арасындағы байланыстарды бейнелеу үшін компоненттер диаграммалары мүмкіндік береді.

Компоненттер диаграммалары жүйенің жұмыс істеу жылдамдығын оңтайландыруда үлкен роль атқарады. Олардың арқасында жиі қолданылатын компоненттер анықталып, олардың модульдерде оңтайлы орналасуын анықтауға болады. Информациялық жүйелерді құрастырудың соңғы кезеңінде мынадай жағдайдың болуы мүмкін: бір компоненттің кішігірім өзгерісі соған байланысты барлық компоненттерді қайта компиляциялауға тура келуі мүмкін. Мұндай жағдай жобаның аяқталуын кейінге қалдырып, уақытымен орындалмауына келтіруі мүмкін. Әсіресе модульдер саны мыңнан астам болғанда.

Компоненттер диаграммасының негізгі элементі компонент (component) болады; компонент сол жағына тіктөртбұрышты секциялар орналастырылған тіктөртбұрышпен бейнеленеді. Тіктөртбұрыш ішіне компонент аты жазылады. Компонент аты орындалатын файлдың, деректер базасының және т.б. аты болуы мүмкін. Сонымен бірге, қызметтік информация: версия, жүзеге асырылу тілі, құрастырушы туралы мәлімет болуы мүмкін.

Кейде оның атының алдына спецификациясы жазылуы мүмкін:

· library - кітапхана;

· table – деректер базасы, жеке кесте;

· file – программаның алғашқы мәтіні;

· document – құжат;

· executable – орындалатын файл.

Кейбір компоненттер үшін арнайы белгілеулер енгізілген:

- динамикалық кітапханалар;

- анықтамалық файлдар;

- программаның алғашқы мәтіні;

- веб-құжаттар.

Орындалатын модульдердің белгілерімен бірге бұл белгілеулер кейде артефакталар деп аталынады. Компоненттер арасында және компоненттер диаграммаларының элементтерінің арасында тәуелділік байланыстары болады. Олар бір компоненттің басқалардан тәуелділігін және оның өзгеруі басқалардың өзгеруіне келтіретінін көрсетеді. Сонымен бірге, жүзеге асырылу қатынастары көрсетіледі; ол тұтас сызықпен бейнеленеді немесе компонент ішіндегі тиісті элементтер көрсетіледі.

Өрістету диаграммасы информациялық жүйенің физикалық орналасуын көрсетеді: серверлерде, пайдаланушы компьютерлерінде, Жердің жасанды серіктерінде, пойыздарда, теңіз кемелерінде, ЭЕМ-нің ішінде; информациялық жүйенің компоненттерінің арасында информация алмасу каналдарын бейнелеуде қолданылады.

Өрістету диаграммасында қолданылатын негізгі белгілеу кубтың аксонометриялық проекциясы түріндегі түйін (node). Оның ішіне аты мен онда өрістетілетін компоненттер көрсетіледі. Түйіндер арасы тұтас сызықтармен байланысқан; онда компоненттер арасындағы байланыстарды жүзеге асырудың сипатын көрсететін түсініктемелер болуы мүмкін.

UML тілінің негізгі инструменттері туралы мәліметтер берілді. Оларды ақпараттық жүйелерді визуальді түрде модельдеу үшін қолдануға болады. Визуальді модельдеу – нақты өмірдегі мәселелерді модель арқылы ойластыруға болатын әдіс. Модельдер проблемаларды түсінуге, оларды талдауға, құжаттар дайындау мен программа құрастыру үшін өте пайдалы. Модельдеу қойылған талаптарды айқын түсінуге, жобалауды түсінікті етуге, жүйені қолдауға жағдай жасайды.

11-бөлім.

Ақпараттық үрдістер – ақпараттық жүйелердің негіздері

9 № 9 дәріс. Ақпараттық жүйелердегі информация берілісі

Ақпараттық үрдістер және автоматтандырылған жүйелерде информация айналымы. Адамзат қоғамының өміріндегі кез келген процесс информациямен жұмыс істеуді қажет етеді. Қазіргі кезде материалдық, еңбек, қаржы және т.б. ресурстар сияқты информацияға деген көзқарас та өзгеріп, оның қоғамға келтіретін қажеттілігі мен маңызына үлкен мән беріле бастады. Қазіргі кезде информациямен қамтамасыз етілу және информациялық ресурс көлемі қоғамның даму деңгейінің негізгі көрсеткішінің бірі болып есептеледі.

Информациялық ресурс дегеніміз жеке құжаттар мен олардың жиыны; мысалы, кітапханалар, архивтер (мұрағаттар), қорлар, деректер базалары мен банктері және т.б.

Информация туралы сөз болғанда онымен қамтамасыз етілу, информация көзі мен информация пайдаланушы туралы сөз болады. Информация көзінен оны пайдаланушыға жеткізгенге дейін ол әртүрлі өңдеуден өтеді; оған әртүрлі амалдар қолданылады.

Информатика пәнінде, информацияға қолданылатын амалдардың тізбегі информациялық процесс деп, ал оны жүзеге асыратын жүйені ақпараттық немесе информациялық жүйе деп аталынған болатын.

Ұйымдастыру мүкіншіліктеріне байланысты ақпараттық жүйелердің келесі түрлері болуы мүмкін:

- анықтамалық ақпараттық жүйелер;

- ақпараттық іздеу жүйелері;

- деректерді өңдеу және жеткізу жүйелері;

- байланыс жүйелері.

Автоматтандырылған ақпараттық жүйелердің көпшілігі кәсіпорындар мен мекемелер деңгейіндегі локальді (жергілікті) жүйелер болады. Қазіргі кезде ондай жүйелердің корпоративтік жүйелерге бірігуі, ал одан кейін аймақтық және глобальді (дүниежүзілік) жүйелермен байланысуы жүзеге асырылған.

Жоғарғы деңгейдегі жүйелер, өз кезегінде территория бойынша таралып, функционалдық принциптері және техникалық жүзеге асырылуы бойынша иерархиялық болып орналасқан. Территория бойынша таралып, алыс орналасу ұзындығы өте үлкен, жылдам әрі сенімді байланыс арналарын, ал өңделетін информация көлемінің үлкен болуы - өнімділігі жоғары ЭЕМ-дерді қажет етеді. Мұндай жағдай құны қымбат болатын автоматтандыру құралдарын (ЭЕМ және байланыс арналары) және өңделетін информацияны (деректер базасын) ұжымдық пайдалануды қажет етеді. ЭЕМ-дердің және байланыс құралдарының техникалық дамуы бұл мәселені үлестірілген информациялық-есептеу желілерін ұжымдық пайдалану арқылы шешеді.

Әртүрлі информацияны бір желіге орталықтандыру оны әкімшілік басқару, жоспарлау, ғылыми зерттеу, конструкторлық жұмыс, өндіріс технологиялары, жабдықтау, есептеулер мен есеп беру сияқты мәселелердің кең спектріне пайдалануға мүмкіндік береді.

Кибернетикалық тәсіл. Егер берілетін информация белгілі бір объектіден (процестен) алынатын болса, ал шығарылатын информация сол объектіні (процесті) өзгертуге бағытталған болса, информацияны пайдаланып, негізгі басқарушы әсерді (шешім қабылдауды) таңдаушы адам болса, ондай автоматтандырылған жүйені автоматтандырылған басқару жүйесі (АСУ-АБЖ) деп атайды.

Басқару мен информация кибернетика атты ғылым саласының негізгі түсініктері болып есептеледі. Кибернетика дегеніміз әртүрлі жүйелерде: техникалық, биологиялық, әлеуметтік және т.б. басқарудың жалпы принциптері туралы ғылым.

Басқару – табиғаты әртүрлі (техникалық, биологиялық, әлеуметтік және т.б.) ұйымдастырылған жүйелердің қойылған мақсаттарына жету мен оларға тән ішкі құрылымын қолдауға бағытталған функциясы.

Кибернетика – физикалық табиғаты кез келген ұйымдастырылған жүйедегі байланыс пен басқаруды (өзін-өзі басқаруды) зерттейтін ғылым саласы.

Бұл «кибернетика» деген термин грек тіліндегі «кибернетикос» – шебер басқарушы деген сөзден алынған. Ежелгі Грекия елінде мұндай атаққа соғыс арбасын шебер басқаратын адамдар ие болатын. Кейіннен бұл сөзді римдіктер пайдаланды; латын тілінде «губернатор» (провинцияны басқарушы) деген сөз пайда болды. Ғылыми термин ретінде «кибернетика» деген түсінікті атақты физик Андре Мари Ампер енгізген. Ол кибернетика деп адамдар мен қоғамды басқару өнерін зерттеумен айналысатын ғылым саласын атаған. Қазіргі заманғы кибернетика ғылымының негізін салушы ретінде америкалық математик Норберт Винер танылды. Ол 1948 жылы «Кибернетика немесе басқару мен байланыс жануарлар мен машинада» деген кітапта алғаш рет кибернетика ғылымының негізгі түсініктерін сипаттаған болатын.

Басқару жүйесі (кибернетикалық жүйе) – басқарушы объект пен басқарылатын объект деп аталатын екі жүйеден тұрады. Басқарушы жүйе басқарылатын объектіге басқарушы сигнал (басқару әсері) беру арқылы әсер етеді. Басқару мақсатына жетуді қамтамасыз етуге қажетті басқарылатын объект туралы информацияны басқарушы жүйе кері байланыс арнасы арқылы алады.

Қазіргі кезде басқару туралы ғылымда келесі жалпы заңдылықтар бар:

1.Кез келген басқару мақсатқа бағытталған процесс.

2.Кез келген басқару дегеніміз ақпараттық процесс.

3.Кез келген басқару жабық контур ішінде орындалады (тура және кері байланыс арнасы)

АБЖ қазіргі қоғамның көптеген саласында қолданыс тапты; әсіресе, технологиялық процестерді және адамдардың ұжымын басқару жүйесі ретінде кеңінен қолданылады. Технологиялық процестер қарастырылғанда, АБЖ өндірістің әртүрлі функцияларын автоматтандыру үшін қолданылады. Олар тасқынды жолдарды ұйымдастыруда, микросхемаларды дайындауда, машина жасау саласында технологиялық циклдарды жұмыс жасатқанда және т.б. кеңінен қолданылды. Ал ұйымдық басқарудағы ақпараттық жүйелер басқарушы персоналдың (адамдардың) функцияларын автоматтандыру, банктерді, қонақ үйлерді, сауда фирмаларын басқарудың ақпараттық жүйелері және т.б.

Информация, хабарлама және сигналдар. Ғылым мен техникада сонымен бірге күнделікті өмірде «информация», «хабарлама», «сигнал» деген ұғымдар жиі қолданылады. Жалпы жағдайда информацияны белгілі бір оқиға немесе объект туралы мәліметтердің жиыны ретінде қарастырады. Информацияны сақтау, өңдеу және өзгерту үшін шартты белгілер (әріптер, математикалық таңбалар, суреттер, сөздер, графиктер және т.б.) қолданылады. Олар арқылы информацияны қажетті формада бейнелейді. Белгілі бір формада бейнеленген информацияны хабарлама деп атайды. Мысалы, телеграф арқылы жіберілетін информация әріптер мен цифрлар түріндегі хабарлама болса, телефон жүйесінде – адам сөзі, ал теледидарда – бейнелер күйінде болатыны белгілі. Электрондық есептегіш машиналарда информация екілік санақ жүйесінде бейнеленеді. Мұндай жағдайда хабарлама 0 және 1 цифрларының тізбегінен тұрады.

Хабарламалардың кейбіреулері (сөз, температура, қысым және т.б.) уақытқа тәуелді функция болса, ал басқалары (мысалы, телеграмманың немесе хаттың мәтіні) ондай емес. Хабарламаны тарату үшін немесе бір объектіден екіншісіне жеткізу үшін белгілі бір ортада таратыла алатын физикалық үрдісті пайдаланады. Хабарламаны суреттейтін физикалық үрдісті сигнал деп атайды. Табиғаты бойынша сигналдар электр, жарық, дыбыс және т.б. түрлерде болуы мүмкін. Ақпарат тарату немесе радиотехника жүйелерінде электрлік сигналдар қолданылады.

Кез келген сигнал уақытқа тәуелді функция u(t)болады. Бұл функцияның анықталу облысы мен мүмкін мәндерінің жиынына байланысты сигналдардың келесі типтері қарастырылады:

- мәндері бойынша және уақыт бойынша үзіліссіз;

- мәндері бойынша үзіліссіз, уақыт бойынша дискретті;

- мәндері бойынша дискретті (квантталынған), уақыт бойынша үзіліссіз;

- мәндері бойынша және уақыт бойынша дискретті.

Бірінші типке микрофоннан, әртүрлі параметрлердің (температура, қысым, деформация, координаттар және т.б.) мәндерін көрсететін приборлардан (датчиктерден) алынған сигналдарды жатқызуға болады. Бұл сигналдар физикалық шамалардың электрлік модельдері болғандықтан, оларды аналог сигналдар деп атайды. Бұл сигналдар белгілі бір шектелген немесе шектелмеген уақыт интервалында анықталған және ондағы кез келген мәнді қабылдай алады.

Екінші типке жататын сигналдарды дискретті деп атайды. Олар дискретті уақыт сәттерінде белгілі бір диапазондағы кез келген мәндерді қабылдайды. Ондай сигналды үзіліссіз сигналдан алу үшін белгілі бір уақыт сәттерінде есептеу тізбегін құрастыру керек. Мұндай өзгертуді дискретизациялау деп атайды. Екі көрші есептеу арасындағы уақыт аралығын дискретизациялау қадамы деп атайды, ол T_ддеп белгіленсін. Дискретизациялау қадамы тұрақты да, айнымалы да болуы мүмкін. Көбінесе ол тұрақты болады және оның мәні үзіліссіз сигналды қайта қалпына келтіруде жіберілетін қателердің аз болу шартына байланысты таңдалынады.

Үшінші типке жататын сигналдарды деңгей бойынша квантталынған деп атайды. Олар белгілі бір уақыт интервалында берілген, нақты анықталған дискретті мәндер қабылдайды. Мұндай сигналдарды үзіліссіз сигналдардан кванттау амалын орындау арқылы алады. Бұл амалдардың нәтижесінде үзіліссіз функция сатылы функциямен алмастырылады. Екі көрші деңгей арасының қашықтығы кванттау қадамы Δu деп аталынады. Кванттау қадамы тұрақты да, айнымалы да болуы мүмкін. Оның мәнін таңдауда квантталынған сигналдан үзіліссіз сигналды қалпына келтіруде қажетті дәлдіктің орындалу шарты бойынша таңдалынады.

Төртінші типке жататын сигналдар белгілі дискретті уақыт сәттерінде анықталған, тек дискретті мәндер қабылдайтын болады. Ондай сигналдарды үзіліссіз сигналдардан алу үшін уақыт бойынша дискретизациялауды және деңгей бойынша кванттауды орындау керек. Мұндай сигналдарды цифрлық формаға оңай келтіруге болады. Сондықтан оларды цифрлық сигналдар деп атайды.

Сигналдарды детерминдалған және кездейсоқ деп бөледі. Детерминдалған сигналдар (тербелістер) дегеніміз мәндері кез келген уақыт сәтінде белгілі немесе мәндерінің анықталуының ықтималдылығы бірге тең сигналдар. Ал кездейсоқ сигнал дегеніміз кез келген уақыт сәтіндегі мәні алдын ала анықталынбайтын немесе мәндерінің анықталуының ықтималдылығы бірден кем сигналдар. Көпшілік жағдайда сигнал кездейсоқ деп қарастырылады. Себебі толық түрде анықталған сигнал тек беруші және қабылдаушы объектілер бір жерде орналасқанда ғана болуы мүмкін.

Сонымен, сигнал – информацияның тасымалдаушысы ретінде қарастырылады және қазіргі кезде информация берілісін қамтамасыз ету үшін электр сигналдары қолданылады. Электр сигналдарын анықтау үшін ток күші мен кернеу қолданылады.

Информация берілісінің жалпы сұлбасы. Жоғарыда айтылғандай, информация көзінен алушыға жеткізу (әртүрлі объектілер арасында информация алмасу) информациялық процестегі ең маңызды амал болып есептеледі. Осыған байланысты, информация берілісін қамтамасыз ететін құралдар информациялық жүйенің негізгі құраушысы болады және оның тұрақты (бөгеуілсіз және информация жоғалтпай) жұмыс істеуі оның дұрыстығына тікелей тәуелді.

Информация берілісінің жүйесі – хабарламаларды информация көзінен оны алушыға жеткізуді қамтамасыз ету мүмкіншілігі болатын техникалық құралдардың (таратқыш, қабылдағыш, байланыс арнасы) жиыны.

Информация берілісінің жалпы құрылымдық сұлбасының құрамына кіретін құрылғылар: хабарлама көзі, таратқыш құрылғы, байланыс арнасы, қабылдағыш құрылғы, хабрлама алушы және бөгеуіл көзі. Ол келесі түрде бейнеленеді:

1 Сурет – Информация берілісінің жалпы құрылымдық сұлбасы

Бұл сұлбада хабарлама көзі мен жіберуші құрылғы арасында хабарлама жіберіледі; жіберуші құрылғы хабарламаны сигналға айналдыруды қамтамасыз етеді; сигнал байланыс жолы арқылы жіберіледі; қабылдағыш құрылғы қабылданған сигналды керісінше жіберілген хабарламаға айналдырады. Қазіргі кездегі цифрлық байланыс жүйелерінде жіберуші және қабылдаушы құрылғылардың функцияларын модем орындайды. Байланыс жолында әртүрлі бөгеуілдер кездесуі мүмкін; сұлбада бөгеуілдің әсері шартты белгі ретінде бөгеуіл көзі деп белгіленген.

Хабарлама көзі екі компоненттен тұрады:

- информация көзі, басқаша айтқанда, зерттелінетін немесе бақыланатын объектіден алынатын информация;

- хабарлама өңдеуші.

Хабарлама өңдеуші екі функцияны орындай алады. Оның біріншісі хабарламаның физикалық табиғатын (дыбыс, бейне және т.б.) алғашқы электрлік сигналға айналдыру. Екінші функциясы – үлкен көлемді информацияны кішігірім көлемді информацияға айналдыру немесе кодтау. Сондықтан хабарлама өңдеушіні информация көзінің кодері (кодтаушы құрылғы) деп атайды.

Жіберуші құрылғы нақты байланыс жолы арқылы өтуге ыңғайлы сигналға хабарламаларды айналдырады. Оның құрамына бөгеуілге тұрақты кодтауды қамтамасыз ететін құрылғы енуі мүмкін. Бұл құрылғы кодтау құрылғысы немесе арна кодері деп аталынады.

Бөгеуілге тұрақты кодтаудың мәні мынада: алғашқы сигналдың код комбинациясына белгілі бір ереже бойынша қосымша символдар енгізіледі; оны басы артық символдар деп атайды. Басы артық символдар жіберілетін хабарлама туралы ешбір информация бермейді. Бірақ қабылдаушы жақ осы қосымша сигналдар бойынша алғашқы сигналда жіберілген қателерді табуды қамтамасыз етеді. Осының арқасында жіберілген информацияның дұрыстығы арттырылады.

Жіберуші құрылғыда алғашқы сигнал байланыс жолы бойынша бірден жіберілмейді, ол байланыс жолы арқылы жіберуге жарайтын екінші сигналға айналдырылады. Мұндай айналдыру модулятордың көмегімен орындалады. Модулятор жоғары жиілікті генератор жинақтайтын жоғары жиілікті тербелістің бір параметрін алғашқы сигналдың өзгеруіне сәйкес өзгертеді.

Байланыс жолы дегеніміз сигналды жіберушіден қабылдаушыға жіберуге арналған орта. Ондай орта ретінде кабель, толқын таратушы немесе электромагниттік толқындардың таратылу кеңістігі болуы мүмкін.

Хабарламаларды жеткізуге арналған құралдар жиынын байланыс арнасы деп атайды. Информацияны бір жерде орналасқан бір топ жіберушіден бір жерде орналасқан қабылдаушылар тобына жеткізу үшін бір байланыс жолын ұйымдастыруға болады. Ол үшін онда қажетті мөлшерде арналар болуы тиіс. Ондай жүйені көпарналы деп атайды.

Қабылдаушы құрылғы қабылданған сигналды өңдеп, сол арқылы жіберілген хабарламаны қалпына келтіреді. Себебі сигналды байланыс жолы арқылы жібергенде бөгеуілдердің әсерімен ол бұзылады немесе қабылданған сигнал жіберілген сигналдан өзгеше болуы мүмкін.

Қабылданатын пайдалы жоғары жиілікті сигнал сүзуден өткізіледі және қабылдаушы құрылғының сызықтық каскадтарымен күшейтіледі; осыдан кейін ол демодуляторға түседі де, онда сигнал төменгі жиілікті алғашқы сигналға айналдырылады. Қайта кодталатын құрылғыда төменгі жиілікті сигнал алғашқы сигналдың символдарының код комбинациясына айналдырылады. Бұл жерде бұзылған символдар ізделініп, табылғандары қалпына келтіріледі. Бұл операция жіберуші жақта бөгеуілге тұрақты кодтауды пайдаланған жағдайда орындалады. Сонымен, қайта кодтау құрылғысынан шыққанда алғашқы сигналдың символдарының код комбинациясы жіберілген хабарламаға сәйкес болады.

Шешуші сұлба. Бәрібір әртүрлі бұрмалаудан және бөгеуілдердің әсерімен клген сигнал жіберілген сигналдан өзгеше болады. Сондықтан бұл жерде кездейсоқ процестерді қарастыруға тура келеді. Кездейсоқ процестер қарастырылғанда жіберілген хабарламаның шын мәніндегі түрі туралы әртүрлі болжамаларды (гипотезаларды) жасау қажет болады.

Осы жерде келесі есеп пайда болады: қабылданатын хабарламалардан шын мәнінде қайсысы жіберілгенін анықтау туралы шешім қабылдау керек. Ондай шешімді қабылдау үшін қабылданған сигнал талдануы тиіс. Бұл жерде информация көзі, модуляция кезінде пайдаланылған бөгеуілге тұрақты код, сонымен бірге бөгеуілдің қасиеттері туралы мәліметтер болуы тиіс. Осындай талдаудың нәтижесінде қандай хабарлама жіберілгені туралы шешім қабылданады. Осында талдау мен шешім қабылдауды қамтамасыз ететін қабылдаушы құрылғының бөлігін шешуші сұлба деп атайды.

Жоғарыда айтылғандай, хабарлама дискретті және үзіліссіз болады. Үзіліссіз хабарлама жіберетін жүйелерде аналогтық модуляция қолданылады, ал шешуші схема келген екінші сигнал бойынша ең ықтимал жіберілген алғашқы сигналды анықтап, оны қалпына келтіреді. Мұндай жүйелерде шешуші сұлба ретінде демодулятор болады, ал кодтаушы құрылғы қабылдағыштың құрылымдық сұлбасында болмайды. Дискретті хабарламаларды жіберуші жүйелерде шешуші сұлба екі бөліктен тұрады: демодулятор мен қайта кодтау құрылғысынан кейбір жағдайларда шешуші сұлбаның ролін адамның өзі атқарады.

Хабарлама алушы қайта кодтау құрылғысынан шығарда белгілі бір хабарламаға сәйкес алғашқы сигналдың символдарының код комбинациясын алады. Сигнал детекторы алғашқы сигналдың символдарының код комбинациясын соған сәйкес хабарламаға айналдырады. Ол хабарлама информация алушының кіре берісіне түседі.

Егер информация алмасу жіберуші мен қабылдаушы арасында екі жаққа бір мезгілде орындалса, ондай режим дуплекс режимі деп аталады. Ал егер әрбір сәтте информация тек бір бағытта жіберілетін болса, онда жарты дуплескті деп аталады.

Информация берілісінің негізгі сипаты оның дұрыстығы; ол қабылданған хабарламаның жіберілгеніне сәйкестігінің өлшемі болып есептеледі. Информация берілісінің дұрыстығын қамтамасыз ету жүйенің негізгі мақсаты болып есептеледі.

10 № 10 дәріс. Сигналдардың түрлері

Сигналдар туралы мәліметтер. Физика заңдары бойынша сигналды бір объектіден екіншісіне жеткізу үшін қолданылатын радиоарналарда, кабельдерде, микротолқын жолдарында жоғары жиілік немесе қысқа толқындар қолданылады. Сигнал белгілі жиілікпен беріледі; оны «тасушы» жиілік деп атайды. Сигналға байланысты тасымалдаушының параметрлеріне өзгеріс енгізу үрдісін модуляция деп атайды.

Мысал ретінде амплитудасы бірге тең видеоимпульс түріндегі электр сигналын қарастыруға болады:

rect_T(t-Δt)=1, егер t[Δt, T+Δt];

rect_T(t-Δt)=0, егер t[Δt,T+Δt].

Бұл функцияның графигі биіктігі бірге тең, ені T болатын тіктөртбұрыш болады.

Осы сигналмен амплитудасы бойынша модуляцияланған синусоидалық тербелісті (радиоимпульс) келесі түрде жазуға болады:

u(t)=U rect_T(t-Δt)sin(ωt-φ₀),

мұндағы U - амплитуда;

T - ұзақтығы;

Δt – уақыт сәті;

ω - жиілік;

φ₀- алғашқы фаза:

rect_T- тіктөртбұрышты бірлік функция.

Жіберілетін информацияға (хабарламаға) байланысты осы параметрлердің кез келгенін өзгертуге болады. Осының нәтижесінде сигналдардың әр түрін алуға болады.

Егер тербеліс амплитудасы U өзгертілетін болса, онда амплитуда бойынша модуляцияланған сигнал алынады; ал егер жиілік ω пен фаза φ₀өзгертілсе, онда оларға сәйкес жиілік бойынша модуляцияланған және фаза бойынша модуляцияланған сигналдар алынады. Ұзақтық T өзгертілгенде ендік-импульстік модуляция, ал уақыттық жағдай Δt өзгергенде – уақыттық-импульстік модуляция болады.

Модуляция деген түсінікпен қатар, информация берілісі теориясында манипуляция деген түсінік бар. Манипуляция дегеніміз – ол дискретті модуляция; бұл жерде хабарлама код таңбаларының тізбегі ретінде, олардың әрқайсысына ұзындығы бірдей тұрақты кернеудің импульсы сәйкес келеді, бірақ олардың полярлығы әртүрлі. Код таңбалары ретінде «0» және «1» болуы мүмкін. Мұндай тізбек манипулятордың көмегімен сигналдардың элементтерінің тізбегіне айналады. Бұл жағдайда амплитудалық, жиілік және фазалық модуляцияларды алуға болады.

Модуляцияның әр түрі бөгеуілге тұрақтылығы бойынша әртүрлі сипатталынады. Олардың ішінде бөгеуілге тұрақтысы фазалық модуляция болып есептелінеді. Бұл әсер етуші бөгеуілдердің амплитудалық сипатта болуы, ал фаза параметріне басқа параметрлерге қарағанда мұндай әсер азырақ болады.

Хабарламаны электр сигналына айналдыру хабарламаны өзгертушілер деп аталынатын әртүрлі мәлімет берушілердің (датчиктердің) көмегімен атқарылады. Мысалы, дыбысты жеткізу үшін ондай өзгертуді микрофон атқарса, ал бейнелерді жеткізу үшін электрондық-сәуле трубкасы (ЭЛТ- электронно-лучевая трубка) пайдаланылады. Осыдан шығатын сигнал алғашқы сигнал деп аталынады. Ол төмен жиілікті тербеліс болғандықтан, алысқа жеткізілмейді. Сондықтан ол жоғары жиілікті сигналға айналдырылуға тиіс. Ол үшін арнайы құрылғы – модуляторлар қолданылады.

Сигналдың негізгі параметрлері болып оның ұзақтығы T мен спектр кеңдігі қарастырылады. Әрбір сигналдың басы мен соңы болады, ал уақыт аралығы (интервалы) T оның ұзындығын анықтайды.

Сигнал спекторы деп оның гармоникалық құрастырушыларының (гармониктерінің) жиыны болатын келесі Фурье қатарын құрайтын функция u(t)болады:

u(t)=, (1)

мұндағы - сигналдың қайталану жиілігі (немесе бірінші гармониканың жиілігі),

k - гармоника нөмері.

Жоғарыда келтірілген (1) формуласын басқа түрде жазуға болады:

u(t)= , (2)

мұндағы - амплитуда, = -arctg(b_k/a_k) – гармоника фазасы (косинусоида). Қосынды белгісіндегі косинустың орнына синусты жазуға да болады.

Математика курсынан белгілі - Фурье коэффициенттері келесі анықталған интегралдардың көмегімен анықталады:

, (3)

, (4)

мұндағы - сигналдың қайталану немесе u(t) функциясының периоды.

Фурье коэффициенттерінің сан мәндерін анықтау үшін (3) и (4) сандық интегралдау әдістерін қолдануға болады:

(5)

(6)

мұндағы t айнымалысы бойынша өзгеру қадамы.

Сигналдың көлемі деп келесі шаманы атайды V=PΔFT, мұндағы P- сигнал қуаты (Вт), ΔF - оның спектрінің ені немесе алқап (Гц), T - сигналдың беріліс уақыты (с). Сигналдың ұзындығы T мен алқабының ΔF көбейтіндісін сигналдың базасы B=ΔFT деп атайды. Егер сигнал базасының шамасы бірге тең B=1 болса, ондай сигналдарды таралқапты деп атайды. Ал B>>1 болса, сигналдарды кеңалқаптылар деп есептейді.

Сигналдар үзіліссіз және дискретті (үзілісті) болуы мүмкін. Сигналдың дискретті болуы оның белгілі бір параметрі бойынша аталынады. Егер параметр қабылдайтын мәндер саны шектелген (есептелінетін) болса, онда сигналды осы параметр бойынша дискретті деп есептейді. Егер сигнал параметрі белгілі бір интервалда (аралықта) кез келген мәнді қабылдайтын болса, онда сигнал осы параметр бойынша үзіліссіз деп аталынады. Бір параметр бойынша дискретті, ал екінші параметр бойынша үзіліссіз сигнал дискретті-үзіліссіз деп аталады.

Осыған байланысты анықталған сигналдардың бірнеше математикалық модельдері қарастырылған:

· үзіліссіз аргументтің үзіліссіз функциясы, мысалы, уақыттың үзіліссіз функциясы;

· дискретті аргументтің үзіліссіз функциясы, мысалы, уақыттың белгілі бір сәттерінде ғана анықталатын функция;

· үзіліссіз аргументтің дискретті функциясы, мысалы, деңгейі бойынша квантталынған уақыт функциясы;

· дискретті аргументтің дискретті функциясы, мысалы, уақыттың белгілі бір сәттерінде мүмкін болатын мәндердің (деңгейлердің) шектелген жиынынан бір ғана мәнді қабылдайтын функция.

11 № 11 дәріс. Сигналдардың математикалық модельдері

Сигнал кездейсоқ оқиға ретінде. Жіберуші дайындаған хабарлама қабылдаушыға алдын ала белгісіз және ол кездейсоқ бөгеуілдердің әсеріне тап болады.

Сондықтан хабарлама кездейсоқ оқиға ретінде қарастырылады, ал оған сәйкес сигнал кездейсоқ функция болады. Осыған байланысты, информация берілісі жүйелері туралы теорияда математиканың бір саласы – ықтималдар теориясы қолданылады.

Хабарлама жіберуші әрбір хабарламаны белгілі бір ықтималдықпен жібереді, сондықтан оның информатикалық параметрлерінің мәнінің өзгеруі алдын ала белгісіз болады. Сонымен, сигнал кездейсоқ тербеліс болса, оның аналитикалық моделі ықтималдық сипаттамалармен анықталған кездейсоқ процесс болады.

Кездейсоқ процесс белгілі ықтималдықпен әртүрлі жүзеге асырылулардың жиынымен анықталады. Қарастырылатын кездейсоқ процестің n жүзеге асырылуының n мүмкін хабарламасының әрбір i-ші хабарламасына сәйкес сигнал болады; ол сигнал i-ші хабарлама туралы информацияны тасиды.

Кездейсоқ процесс мәні t=t₁уақыт сәтінде кездейсоқ шама болады. Бұл кездейсоқ шаманы кездейсоқ процестің кесіндісі деп атайды. Кездейсоқ шаманың t=t₁ кесіндісіндегі мүмкін мәндері сигналдың осы уақыт сәтіндегі лездік мәндеріне сәйкес болады. Ықтималдар теориясынан белгілі, кез келген кездейсоқ шама бір өлшемді дифференциал функциямен немесе ықтималдың таралу тығыздығымен f(u,t₁)=f(u₁) сипатталынады.

Бір өлшемді тығыздық кездейсоқ процестің ықтималдық қасиетінің тек бір уақыт сәті үшін ғана сипаттайды және басқа ешбір информация бере алмайды. Мысалы, келесі екі кесінді t=t₁ және t=t₂үшін екі кездейсоқ шама арасындағы байланыс туралы. Кездейсоқ процестің әртүрлі екі уақыт сәттеріндегі t=t₁ және t=t₂мәндерінің арасындағы байланыс ықтималдылықтың екі өлшемді таралу тығыздығы арқылы анықталады, ал n-өлшемді үшін келесі таралу функциясы f(u₁,u₂, . . . , u_n)арқылы сипатталынады. Бірақ практикада негізінен кездейсоқ процестің сандық сипаттамалары қолданылады: математикалық күту m_u, дисперсия σ_u² және корреляция функциясы K(t₂-t₁).

Сигналдар мен бөгеуілдердің математикалық модельдері. Информация қабылдаушы үшін бөгеуіл дегеніміз жіберілген сигналды өзгертетін кездейсоқ әсер. Сондықтан бөгеуіл кездейсоқ процесс ретінде қарастырылады. Ол өзінің таралу заңымен және өзінің мүмкін жүзеге асыруларының жиынымен (ансамблімен) сипатталынады.

Информация жеткізуді теориялық зерттеулер үшін радиотехникалық жүйелерде сигналдар мен бөгеуілдерді математикалық модельдеу қарастырылады.

Сигналдың (бөгеуілдің) математикалық моделі дегеніміз сигналдар мен бөгеуілдердің математикалық формасы. Математикалық модельге қойылатын негізгі талап – ол реальді жағдайдағы сигналға барынша сәйкес болу тиіс.

Жалпы жағдайда нақты i-ші сигналдың математикалық моделі Фурье қатарының жалпы түрінде жазылуы мүмкін:

u_i(t)= (7)

мұндағы - жіктеу коэффициенттері, ал - жіктеудің базистық функциялары; бұлар ортогонал шартын қанағаттандруы тиіс:

C егер k=j, 0 егер kj

Егер базистық функциялар ретінде келесі функциялар қабылданса:

η_k(t)= (8)

мұндағы , - i-ші сигналдың спектріндегі жоғарғы жиілігі, онда мұндай Фурье қатарына жіктеуді Котельников базисы бойынша жіктеу деп атайды. Мұндай жағдайда i-ші сигнал келесі түрде жазылады:

u_i(t)= (9)

мұндағы u_i(kΔt)- сигналдың t=kΔt, k=0,1,2,. . . ,n уақыт сәттеріндегі мәндері.

Аналогтық информацияны цифрлық түрге келтіру. Әртүрлі құрылғылардан (процестер объектілерінен) келетін информация үзіліссіз (аналогтық) түрде ЭЕМ-де өңделетін болса, онда аналогтық сигнал цифрлық сигналға немесе сигналдың амплитудасына пропорционал санға айналдырылуы тиіс және керісінше.

Жалпы жағдайда аналогты-цифрлы өзгерту процедурасы үш кезеңнен тұрады:

- дискретизациялау;

- деңгей бойынша кванттау;

- кодтау.

Дискретизациялау – үзіліссіз аргументті (уақыт) функцияны дискретті аргументті (уақыт) функцияға айналдыру; ал дискретизациялау процесінің өзі үзіліссіз функцияны аргументтің жеке бекітілген мәндері (уақыт сәттері) үшін оның жеке мәндерімен ауыстыру.

Дискретизациялау біркелкі немесе біркелкі емес болуы мүмкін. Біркелкі дискретизациялауда есептеу аралықтарының ұзындықтары бірдей, ал біркелкі емес жағдайда әртүрлі болады. Көпшілік жағдайда біркелкі дискретизациялау қолданылады. Үзіліссіз сигналды дискретизациялау периоды Котельников теоремасының негізінде таңдалынады.

Котельников теоремасы. Дискретизациялау периоды T_g үзіліссіз сигнал u(t) үшін келесі формула арқылы анықталады:

T_g=, (10)

мұндағы - сигналдың спектрындағы ең жоғары жиілік.

Кванттау – үзіліссіз мәнді шаманы дискретті мәнді шамаға айналдыру.

Ол үшін шкала деп аталынатын сигналдың u(t)барлық мәндері бірдей бөліктерге-кванттарға бөлінеді. Бөлу қадамы кванттау қадамы h деп аталынады. Кванттау процесі дегеніміз кез келген рұқсат етілген мәнді кванттау деңгейі деп аталынатын мәндердің жиынын алынған бір мәнмен ауыстыру.

Өзгерту процесін жылдамдату немесе өзгертушіні жеңілдету және арзандату үшін кванттаудың ең үлкен мәні таңдап алынады, тек жіберілетін қате рұқсат етілген шектен аспауы тиіс.

Кодтау. Сигналдың әрбір дискретті мәні екілік кодта екі деңгейдегі сигнал күйінде бейнеленеді. Импульстің белгілі бір жерде болуы немесе болмауы бірмен немесе нөлмен белгіленеді.

Сонымен, аналогтық сигналды дискретизациялау, кванттау және кодтау арқылы дискретизациялау периоды T_g болатын n-разрядты код комбинациясының тізбегін алуға болады.

12 № 12 дәріс. Деректерді жеткізу арналары мен олардың сипаттары

Информация өлшемдері. Ақпараттық процестерді жүзеге асыру кезінде информацияны уақыт пен кеңістікте информация көзінен қабылдаушының қабылдағышына жеткізу орындалады. Бұл жерде информация жеткізу үшін әртүрлі белгілер мен таңбалар қолданылады; олар информацияны белгілі формада бейнелейді. Ол хабарлама деп аталынады.

Хабарлама – форма предсталения информацияны жеткізуге арналған белгілердің (таңбалардың) жиыны.

Информатика пәнінен белгілі, хабарлама белгілердің жиыны ретінде семиотека атты ғылым саласында үш деңгейде зерттелінеді: синтаксистік, семантикалық және прагматикалық. Осы аталынған деңгейлердің әрқайсысында информация берілісіндегі информация санын есептеуде өзіндік тәсілдері мен өзіндік информация өлшемі болады.

Синтаксистік деңгейде информацияны өлшеу үшін келесі параметрлер енгізілген: информация көлемі және информация саны. Семантикалық деңгейде немесе информацияның мәнінің мазмұны бойынша тезаурус өлшемі кеңірек тараған. Тезаурус өлшемі пайдаланушының түскен хабарламаны қабылдау мүмкіншілігін анықтайды. Тезаурус – пайдаланушы немесе жүйе білетін мәліметтердің жиыны. Прагматикалық деңгейдегі информация өлшемі информацияның пайдалылығын (құндылығын) анықтайды.

Деректерді жеткізу арналары және олардың сипаттамалары. Алдыңғы дәрістерде деректерді жеткізу үшін арналардың пайдаланылатыны туралы айтылған болатын. Информация берілісінің арнасы дегеніміз электр сигналын бір жерден екіншісіне жеткізуге арналған техникалық құралдардың жиыны. Арнаға кіру таратқышқа қосылса, ал шығуы – қабылдағышқа қойылады. Қазіргі кездегі байланыс жүйелерінде таратқыш пен қабылдағыштың негізгі функцияларын модем атқарады. Арнаның негізгі сипаттамасы – информация берілісінің жылдамдығы. Берілген шектеулер жағдайында информация (деректер) берілісінің ең үлкен мүмкін болатын жылдамдығы арнаның сыйымдылығы деп аталынады. Ол C деп белгіленіп, өлшемі бит/с болады .

Жалпы жағдайда арнаның сыйымдылығын келесі формула арқылы анықтауға болады:

C=, (1)

мұндағы I- информацияның T уақыт аралығында берілген көлемі.

Информацияның көлемінің мөлшері ретінде Р. Хартли ұсынған, объектінің мүмкін жағдайларының L логарифмін қабылдауға болады :

I=log₂L. (2)

Ал объектінің мүмкін жағдайларын L анықтау үшін Котельников теоремасын пайдалануға болады. Ол теорема бойынша құрамында жиілігі F мәнінен жоғары болмайтын спектрі жоқ сигнал секундына 2F тәуелсіз мәнімен бейнеленеді, ол осы сигналды толық түрде анықтайды. Аналогты-цифрлы өзгерту деп аталынатын бұл процедура өткен дәрісте қарастырылған болатын. Ол екі кезеңнен тұрады:

- уақыт бойынша дискреттеу немесе сигналды келесі уақыт t = аралықтарында n рет есептеу арқылы бейнелеу;

- деңгейі бойынша кванттау немесе сигнал амплитудасын келесі мүмкін m мәндердің бірімен бейнелеу.

Кез келген бекітілген жағдайларды қабылдайтын n элементтерден құрастыруға болатын әртүрлі хабарламалардың санын анықтау қажет. Әрқайсысы бекітілген m жағдайдың кез келгенінде болуы мүмкін элементтерден әртүрлі L= mⁿ комбинация құрастыруға болады. Онда (2) формуласынан келесі өрнекті алуға болады

I=log₂mⁿ=nlog₂m. (3)

Есептеулер саны T уақыт аралығында n=T/t=2FT тең болады.

Егер шу (бөгеуіл) болмаса, онда сигналдың дискретті m сандары шексіз болар еді. Ал шу болатын болса, онда ол сигналдың жеке деңгейлерінің айқындалу деңгейін анықтайды. Амплитуданың орташаланған сипаттамасы қуат болғандықтан, сигналдың айқындалатын деңгейі қуат бойынша (P_c+P_ш)/P_ш тең болады, ал амплитуда келесі формула арқылы анықталады:

m = .

Онда арна сиымдылығы:

C==Flog₂(1+) (4)

Сонымен, арна сыйымдылығы екі шамамен шектеледі: арнаның алқабының кеңдігімен және шумен. Өрнек (4) Хартли-Шеннона формуласы ретінде белгілі және ол информация теориясында негізгі деп есептелінеді. Сигналдың жиілік алқабы мен қуаты C=const үшін алқап тарылғанда сигналдың қуатын арттыру керек, ал керісінше жағдайда азайту қажет.

Арналардың негізгі сипаттары. Байланыс арнасының негізгі сипаттамаларына енетіндері:

- амплитуда-жиілік сипаты (АЖС-АЧХ);

- өткізу алқабы;

- өшу;

- өткізу қабілеті;

- деректерді жеткізу сенімділігі;

- бөгеуілге тұрақтығы.

Арнаның сипаттамаларын анықтау үшін оның эталонды әсерге реакциясын талдау қолданылады. Көбінесе эталон ретінде әртүрлі жиіліктегі синусоидалды сигналдар қолданылады.

Амплитуда-жиілік сипаттамасы синусоиданың амплитудасының байланыс жолынан шығудағы мәнін жіберілетін сигналдың барлық жиіліктері үшін оған енгізілгендегі амплитудасымен салыстыру арқылы анықталады.

Өткізу алқабы – жиілік диапазондары; олар үшін сигналдың шығардағы амплитудасының кірердегі амплитудасына қатынасы белгілі бір шектен асуы тиіс (қуат үшін 0,5). Бұл жиілік алқабы байланыс жолы арқылы берілетін сигнал аса көп қатесіз болғандағы синусоидалық сигналдың жиілігінің диапазонын көрсетеді. Өткізу алқабының ені байланыс жолы арқылы жіберілетін информацияның мүмкін болатын жылдамдығына әсер етеді.

Өшу – байланыс жолы арқылы белгілі бір жиіліктегі сигнал жіберілгенде амплитуданың немесе қуаттың салыстырмалы азайтылуы ретінде анықталады. Өшу көбінесе децибалмен өлшенеді (дБ) және келесі формуламен есептелінеді:

L=10 lg(P_вых / P_вх),

Мұндағы P_вых- сигналдың жолдан шығардағы қуаты; P_вх – сигналдың жолға кірердегі қуаты.

Жолдың өткізу қабілеті байланыс жолы арқылы өткізуге болатын ең үлкен мүмкіндігін сипаттайды, ол секундына өтетін битпен (бит/с) өлшенеді, сонымен бірге Кбит/с, Мбит/с, Гбит/с. Жолдың өткізу қабілетіне физикалық және логикалық кодтау әсер етеді. Байланыс жолы арқылы жіберілетін, дискретті информацияны сигналдар түрдегі бейнелеу тәсілін физикалық сызықтық кодтау деп атайды. Таңдап алынған кодтау тәсілінен сигналдың спектрі мен соған сәйкес өткізу қабілеті байланысты. Сонымен, әрбір кодтау тәсіліне байланысты байланыс жолының әртүрлі өткізу қабілеті болады.

Өткізу қабілетіне физикалық кодтауға дейін орындалатын логикалық кодтау да әсер етеді; онда алғашқы информацияның биттері жаңа, қосымша қасиеттері бар, сол информацияны тасымалдайтын, бит тізбегімен (табылатын кодтар, шифрлау) алмастырылады. Бұл жерде бұзылған бит тізбегі бұрынғысынан ұзын тізбекпен алмастырылады, сондықтан арнаның өткізу қабілеті төмендейді.

Деректерді жеткізудің сенімділігі жіберілетін деректер биттерінің бұзылуының ықтималдығын сипаттайды. Сенімділіктің көрсеткіші ретінде информациялық таңбаны қате қабылдау ықтималдығы P_ош қарастырылған. Қосымша қорғаныс құралдары жоқ байланыс арналары үшін P_ош мәндері шамамен 10^-4... 10^-6 болады. Оптоволоконды байланыс жолдарында бұл көрсеткіш 10^-9. Бұл дегеніміз, P_ош= 10^-4 болса, онда орта есеппен 10000 биттің бір битінің мәні бұзылады. Биттің бұзылуы жолдағы бөгеуілдерден немесе өткізу жолының алқабының шектелуіне байланысты сигналдың формасының бұзылуынан болады. Сондықтан жіберілетін деректердің сенімділігін көтеру үшін бөгеуілден қорғаудың деңгейін көтеру қажет, сонымен қатар кең алқапты байланыс жолын пайдалану керек.

13 № 13 дәріс. Байланыс арнасының физикалық ортасы

Кез келген арнаның құрастырушы бөлігінің бірі – физикалық орта. Ол сигналдың жіберушіден қабылдаушыға жеткізілуін қамтамасыз етеді. Ортаға байланысты деректерді жеткізудің байланыс жолы келесі түрлердің бірі болуы мүмкін:

· сым арқылы (ауада);

· кабельді (мыс және и волоконно-оптикалы);

· Жердегі және Жер серігі байланысының радиоарналары (сымсыз байланыс арналары).

Сым арқылы линии байланыс жолы тіректердің арасын қосатын сымдар, олар ешбір экрандық немесе айырғыштықтарсыз болады. Мұндай байланыс жолдары арқылы телефон және телеграф сигналдары жеткізіледі.

Кабельді байланыс жолдары дегеніміз бір немесе бірнеше қорғайтын біріктірілген сымдардың өрімі түрінде болады. Қазіргі кездегі байланыс жүйелерінде негізінен үш негізгі кабель типтері қолданылады:

- қос мыс сымдардың иірілгендерінің негізінде;

- негізі мыс коаксиальді кабель;

- волоконно-оптикалық кабельдер.

Сымсыз байланыс жолдары электромагниттік толқындардың (радиотолқындардың) таратылуына негізделген. Толқындардың көбірек пайдаланатындары 10 метрден 2.10^-9метр аралығы болып есептеледі. Әртүрлі физикалық орталарда радиотолқындардың таралу ерекшеліктеріне байланысты радиотолқындардың спектрлері жеке диапазондарға бөлінеді. Радио бойынша Халықаралық консультациялық комитеттің (МККР) радиотолқындарды ондық принциппен бөлу қабылданған.

2 Кесте. Радиожиіліктердің диапазондарын белгілеу

Шартты белгі	Толқын аты	Диапазон шекаралары	Жиілік диапазоны
ОНЧ (VLF)	Милиаметрлі	100-10 км	3...30 кГц
НЧ (LF)	Километрлі	10-1 км	30...300 кГц
СЧ (MF)	Гектометрлі	1000-100 м	300...3000 кГц
ВЧ (HF)	Декаметрлі	100-10 м	3...30 МГц
ОВЧ (VHF)	Метрлі	10...1 м	30...300 МГц
УВЧ,УКВ (UHF)	Дециметрлі	100...10 см	300...3000 МГц
СВЧ (SHF)	Сантиметрлі	10-1 см	3...30 ГГц
КВЧ (EHF)	Миллиметрлі	10-1 мм	30...300 ГГц

Байланыс жолының аппаратурасы келесі түрлерге бөлінеді:

- деректер арнасының соңы деп аталынатын (DCE – Data Circuit terminating Equipment) деректерді қабылдау-жіберу аппаратурасы; ол хабарлама жіберуші мен қабылдаушыны байланыстырады;

- аралықтағы аппаратура.

DCE физикалық деңгейде жұмыс істейді; ол физикалық ортадағы қажетті форма мен қуатқа сәйкес сигналды қабылдау жіберуге жауап береді. DCE мысалдары: модемдер, желінің терминальді адаптерлері, оптикалық модемдер, цифрлық арналарға қосатын құрылғылар.

Аралықтағы аппаратура ұзын байланыс жолдарында қолданылып, екі мәселені шешеді:

- сигналдың сапасын жақсартады;

- абоненттер мен есептеу желісі арасындағы құрама байланыс арнасын құрайды.

Егер алыс жерге сапалы сигналды жеткізуді қамтамасыз ету қажет болса, онда белгілі бір қашықтықтарға орнатылған сигналды күшейткіштер болуы тиіс. Деректерді жеткізу желілерінде сонымен қатар басқа аралықтағы аппаратура қолданылады:

- мультиплексорлар;

- демультиплексорлар;

- коммутаторлар.

Мультиплексор – бірнеше енгізу арналарынан түсетін хабарламаларды бір шығару арнасына біріктіруді қамтамасыз ететін құрылғы.

Демультиплексор – жоғарыда аталынған мультиплексия операцияның керісіншесін орындайтын құрылғы (тығыздайтын).

Коммутатор – белгілі n енгізулердің бірін m шығулардың бірімен байланыстыратын комбинациялық схема.

Аралықтағы аппаратураның типіне байланысты, барлық байланыс жолдары екіге бөлінеді:

- аналогты;

- цифрлы.

Аналогты байланыс жолдарындағы аппаратура аналогты сигналдарды күшейту үшін қолданылады; олардың диапазондарының мәндері үзіліссіз болады. Мұндай байланыс жолдары телефон желілерінде АТС-терді бір- бірімен байланыстыру үшін қолданылады. Жоғары жылдамдықты арналарды аналогтық байланыс жолдарында құрастыру үшін жиілік мультиплекстеу (FDM) техникасы қолданылады. Мұнда бір арнаға бірнеше төмен жылдамдықты абоненттік арналар қолданылады.

Цифрлық байланыс жолдарында жіберілетін сигналдар шектелген санды жағдайларда болады. Ондай сигналдардың көмегімен компьютерлік деректер, цифрланған сөздер мен бейнелер жіберіледі. Жоғары жылдамдықты аралықтағы аппаратура арналарды уақытша мультиплексалау принципі (TDM) бойынша жұмыс істейді. Бұл жерде әрбір төмен жлдамдықты арнаға жоғары жылдамдықты арнаның белгілі бір уақыт аралығы бөлінеді.

14 № 14 дәріс. Ақпараттық желілер

Телекоммуникациялық желі деп желінің түйіні деп аталынатын, өнімді генерациялау функцияларын орындайтын, оны өзгертетін, сақтайтын және пайдаланатын объектілерден тұратын және түйіндер арасында өнімді жеткізуді қамтамасыз ететін жеткізу жолдарын атайды. Жеткізу жолдарына байланыс, коммуникациялар, қосындылар жолдары жатады. Өнім ретінде информация, энергия, масса және т.б. болуы мүмкін. Өнім түріне байланысты ақпараттық, энергетикалық және басқа желі түрлері болады.

Ақпараттық желі – генерациялау, өңдеу, сақтау және пайдалану өнімі информация болатын коммуникациялық желі. Ақпараттық желілердің мысалы ретінде телефон, телеграф, теледидар және т.б. желілерді қарастыруға болады.

Есептеу желісі – құрамына есептеу машинасы мен жабдықтары кіретін ақпараттық жүйе. Есептеу желісінің компоненттері ретінде ЭЕМ және оның сыртқы құрылғылары болуы мүмкін; олар желі арқылы өткізілетін деректердің көзі де, қабылдаушысы да болады.

Есептеу желілерінің класификациясы. Түйіндерінің ара қашықтығына байланысты желілер үш класқа бөлінеді:

- локальді (ЛВС, LAN-Local Area Network) – стансаларының ара қашықтығы ондаған және жүздеген метрден аспайтын шектелген территорияны қамтитын желілер;

- корпоративтік (кәсіпорын масштабында) – бір-бірімен байланысқан локальді есептеу желілерінен тұратын, бір кәсіпорын немесе мекеме орналасқан бір немесе бірнеше ғимаратты қамтитын желілер;

- территориялық - недәуір географиялық кеңістікті қамтитын, оның ішінен аймақтық (MAN -Metropolitan Area Network) және глобальді (WAN - Wide Area Network) желілерді бөліп алуға болатын желілер.

Глобальді желілерден Интернет желісін ерекше атауға болады. Ол он мыңдаған желілерді, жүз миллиондаған пайдаланушыларды, іс жүзінде барлық жер жүзіндегі мемлекеттерді біріктіретін желі.

Есептеу желілерінің классификациясының маңызды белгісі олардың негізгі ресурстарының геометриялық орналасуы мен араларындағы байланысты анықтайтын топологиясы болып табылады. Түйіндердің байланыстарының топологиясына байланысты желілер келесі түрлерге бөлінеді: шиналық немесе магистралдық, айналмалы, жұлдызша, иерархиялық және еркін құрылымды. Ең көп тарағандары: шиналық, айналмалы және жұлдызша.

Ақпараттық желінің екі пунктінің арасында информация алмасу беріліс арналарын кезекпен пайдаланатын болса, ондай берілісті деректерді коммутациялау деп атайды.

Коммутация белгілі бір абоненттерге бекітілген коммутацияланбайтын арналар арқылы байланыстан өзгеше болады. Деректерді коммутациялаудың келесі тәсілдері болады:

-арналарды коммутациялау (circuit switching-коммутация каналов);

-дестелерді коммутациялау (packet switching- коммутация пакетов);

-хабарламаларды коммутациялау (message switching- коммутация сообщений).

Арналарды коммутациялау – желінің жеке учаскелерін тізбек бойынша жалғау арқылы үзіліссіз физикалық арна құрастыру. Информация көзі мен адресат (қабылдаушы) арасында байланыс орнату жіберу пунктінен сигнал беруші хабарлама жіберу арқылы орнатылады. Бұл хабарлама арна коммутациясының бір түйінінен екіншісіне желі бойымен өтіп, деректер берілісінің өзі өткен арнасында информация көзі мен қабылдау пункті арасына жол салады. Бұл жол (құрама арна) деректер берілісінің жылдамдығы бірдей физикалық арналардан тұрады. Физикалық байланыс орнатылғаны туралы қабылдау пунктінен информация көзіне кері байланыс сигналы жіберіледі. Осыдан кейін информация көзінен орнатылған жолмен хабарлама барлық құраушы арналарды пайдаланып жіберіледі. Бұл кезде арналар информация көзі босатқанша басқа беріліске рұқсат бермейді. Арнаның (желінің) жеке учаскелері арнайы аппаратура – коммутаторлармен байланыстырылады.

Дестелерді коммутациялау желінің өткізу мүмкіншілігін, жылдамдығын және сенімділігін ары қарай арттыруға мүмкіндік береді. Әдістің мәні мынада: абоненттен түскен хабарлама дестеленеді немесе ұзындығы тұрақты дестелерге бөлінеді. Әрбір дестеге бас тақырып беріледі; онда информация адресі мен хабарлама жинауға арналған дестенің нөмері болады. Дестелер желі арқылы тәуелсіз информациялық блок ретінде жіберіледі. Желі коммутаторлары дестелерді шеткі түйіннен қабылдап алып, бір-біріне жеткізеді. Соңында оларды алушыға жеткізеді. Дестелерді коммутациялау арналарды коммутациялаудан өзгешілігі – уақытша дестелерді сақтауға арналған ішкі буферлік жадының болуы. Ол коммутатордың шығару портында басқа десте болған кезде пайдаланылады. Осы кезде дестелер кезекке тұрады. Кезек жеткен кезде ол келесі коммутаторға беріледі. Мұнда жеткізу схемасы коммутаторлар арасында болатын тығындарды азайтуға мүмкіншілік береді. Осылайша желінің өткізу мүмкіншілігін арттыруға болады.

Хабарламаларды коммутациялау дегеніміз физикалық қосу әдісі; қосылу тек екі көрші түйіндер арасында болады және ол тек хабарламаның берілісі кезінде ғана. Әрбір хабарламаға бас тақырып беріледі және желі бойымен бүтін күйінде тасымалданады. Түйінге жеткізілген хабарлама оның буферінде сақталынады және ыңғайлы сәтте, байланыс арнасы босағанда, келесі көрші түйінге жеткізіледі. Хабарламаны коммутациялау арналарды коммутациялаумен салыстырғанда деректерді жеткізу кезінде тоқтау уақытын азайтады және жалпы өткізу мүмкіншілігін арттырады.

Ашық жүйелердің келісілген әрекеттестігінің моделі. Желінің әртүрлі ресурстарының келісілген әрекеттестігі туралы есеп хаттамалар (протоколдар) деп аталынатын арнайы процедуралардың көмегімен шешіледі.

Хаттама (протокол) – деректерді қажет бағытқа жіберуді қамтамасыз ететін және информациялық алмасуға қатысушылардың барлығы дұрыс түсінетін келісімдердің жиыны.

Информация алмасу көпфункционалды процесс болғандықтан, хаттамалар бірнеше деңгейге бөлінеді. Әрбір деңгейге жақын функциялар топтары жатады. Әртүрлі есептеу желілері дұрыс әрекеттестікте болуы үшін олардың архитектурасы ашық болуы тиіс. Осы мақсатқа телекоммуникациялық және есептеу желілерін бірегей жасау бағытталған. Ең көп тараған әрі қазіргі кезде эталондық модель деп танылған ашық жүйе OSI (Open System Interchange) болып есептеледі. Сонымен, ашық. жүйе дегеніміз басқа жүйелермен әрекеттестікте болатын жүйе.

OSI стандарты 1984 жылы Халықаралық стандарттар ұйымы ISO (International Standards Organization) қабылдаған. Қазіргі заманғы компьютерлердің желілік байланысының негізделген негізгі архитектуралық моделі болып есептеледі. Бұл модель бойынша типтік желілік архитектура жеті деңгейден тұрады:

- қолданбалы (application);

- тұлғалы (presentation),

- сеанстық (session);

- транспорттық (transport);

- желілік (network);

- арналық (data),

- физикалық (physical).

Әрбір деңгейдің өзіндік бірегей аты мен хаттамалары болады.

Қолданбалы деңгейге (application) қолданбалы процестерді басқару құралдары жатады. Бұл процестер қойылған тапсырманы орындау мақсатында деректермен алмасады. Осы деңгейде желі арқылы берілетін деректер блоктарға біріктіріледі.

Тұлғалы деңгейге (presentation) деректерді бейнелеу функциялары кіреді: кодтау, форматтау және құрылымдау. Жіберілуге дайындалған деректер кодқа айналдырылады..

Сеанстық деңгей (session) желінің (стансаның) объъектілерімен жасалынатын диалогты ұйымдастыру мен синхрондауға арналған. Бұл деңгейде байланыс типі, тапсырмалардың басы мен соңы, сұраныстар мен әрекеттесушілердің жауаптарының тізбегі мен алмасу режимдері анықталады.

Транспорттық деңгей (transport) деректер берілісінің желісіндегі арналарды басқаруға арналған. Бұл деңгейде аяқталатын пункттер арасындағы байланыс қамтамасыз етіледі. Бұл деңгейдегі функцияларға дестелерді жинау-талдау, деректер берілісіндегі қателерді жөндеу және жою, тапсырылған деңгейдегі қызметті жүзеге асыру жатады, мысалы, тапсырылған жылдамдық пен беріліс сенімділігін жүзеге асыру. Бұл деңгейде дестелер сегменттер деп аталынады.

Желілік деңгей (network) деректердің аралық түйіндер мен желілер арқылы берілісін басқару, желінің жұмысына зияны тиетін шамадан артық салмақ түспеуін бақылау, дестелерді маршруттау немесе дестелер жіберілетін маршруттарды анықтау және жүзеге асыру үшін қолданылады. Маршруттау логикалық арналарды анықтауға келтіреді. Логикалық арна деп желі деңгейіндегі бір-бірімен информация алмасу мүмкіндігі болатын екі немесе одан көп объектілерді виртуальды қосу. «Логикалық арна» деген түсінік қосудың физикалық жүзеге асырылуын абстракциялау үшін енгізілген.

Арналық деңгей (data, link) желілік деңгейдегі логикалық объектілер арасындағы деректер алмасу бойынша қызметін ұсынады және кадрларды құрастыру мен жіберуге, келесі физикалық деңгейде пайда болатын қателерді табу мен жөндеумен байланысты функцияларды орындайды. Кадр деп арналық деңгейдегі дестені атайды.

Физикалық деңгей (physical) арналық деңгейдегі логикалық объектілердің арасындағы логикалық қосуларды орнатуға, қолдауға және ажыратуға қажетті механикалық, электрлік, функционалдық және процедуралық құралдарды береді және сонымен қатар, физикалық орта арқылы деректердің биттерін жіберудің функцияларын жүзеге асырады. Физикалық деңгейде информация электр немесе оптикалық сигналдар түрінде жүзеге асырылады, сигналдардың формалары өзгертіледі, деректер жіберудің физикалық ортасының параметрлері таңдалынады.

Нақты жағдайларда аталынған функциялардың бөліктерін жүзеге асыру қажеттілігі болуы мүмкін. Онда желіде деңгейлердің бөлігі ғана болады. Мысалы, қарапайым локальді есептеу жүйесінде желілік және транспорттық деңгейлердің болмауы мүмкін.

Бірегей жасау және стандарттау әртүрлі көптеген хаттамалардың пайда болуына келтірді. Стек деп аталынатын бірнеше стандартты хаттамалар жиыны бар:

- ISO/OSI хаттамалар жиыны;

- IBM System Network Architecture (SNA);

- Digital DEC net;

- Novel Net Ware;

- Интернет TCP/IP глобальді желісінің хаттамалар жиыны.

Коммуникациялық хаттамалар стегі дегеніміз хаттамалардың иерархиялық ұйымдасқан жиыны; олар желіде түйін ұйымдастыруға жеткілікті болады.

15 № 15 дәріс. Информация берілісін бақылау және деректерді қысу

Информация берілісінің дұрыстығын арттыру әдістері. Информация берілісінің жүйелерінде әртүрлі факторлардың әсерімен хабарламаны қабылдауда қателер болады. Оның мысалы ретінде байланыс арналарында кездесетін бөгеуілді атауға болады. Мысалы, «1» таңбасының орнына «0» қабылданса, немесе, керісінше «0» орнына «1» қабылданса. Қазіргі кезде деректердің байланыс арналары арқылы берілісіне информацияны дұрыс жеткізуі бойынша жоғары талаптар қойылған.

Деректердің берілісінің дұрыстығы әрбір биттің бұзылмауының ықтималдығын сипаттады. Дұрыстықтың көрсеткіші ретінде информациялық таңбаның қате қабылдану ықтималдығы болады.

Халықаралық ұйымдардың қабылдаған стандарттары бойынша бір элементті байланыс арналары арқылы жеткізуде жіберілетін қатенің ықтималдығы 10^-6 –дан аспауы тиіс. Ол дегеніміз екілік жүйедегі миллион таңбаны байланыс арналары арқылы жеткізгенде жіберілетін қате біреуден аспауы тиіс. Ал іс жүзінде деректерді жеткізуде жіберілетін қатенің ықтималдығы одан да кіші болады, мысалы, 10^-9.

Информацияның берілісінің мұндай дұрыстығына қол жеткізу үшін арнайы әдістерді қолдану керек. Ол әдістер жіберілетін сигналдарда артықшылық болуына негізделген. Жіберілетін сигнал көлемін V= PΔFT (немесе артықшылық) арттыру оны құрастырушы қуатты P, немесе спектр енін ΔF, немесе беріліс уақытын T арттыру арқылы болады. Қуат пен спектр енін арттыру арқылы сигнал көлемін арттыру іс жүзінде стандартты арналарда мүмкін болмайтындықтан, беріліс уақыты арттыру арқылы орындалатын әдістер кеңірек дамыды.

Сигналдарды жіберу уақытын арттыруға негізделген әдістер екі түрде жүзеге асырылған: кері байланыссыз жүйе және кері байланысты жүйе.

Кері байланыссыз жүйеде (бір бағытқа бағытталған жүйеде) сигналды қабылдауда дұрыстықты арттыру мақсатында негізінен келесі тәсілдер қолданылады:

- код комбинациясын көп рет қайталап жіберу;

- код комбинациясын бір мезгілде бернеше параллель арналар арқылы жіберу;

- түзетуші кодтарды пайдалану немесе қателерді жөндейтін котдарды пайдалану.

Код комбинациясын көп рет қайталау ең қарапайым тәсіл болып есептеледі және ол оңай жүзеге асырылады. Бұл жағдайда дұрыс сигнал ретінде ең көп рет пайда болатыны қабылданады. Бұл тәсілдің кемшілігі – беріліс уақытының өсуіне келтіреді немесе беріліс жылдамдығын азайтады.

Бірнеше параллель арналар арқылы жіберудің нәтижесі көп рет қайталауға ұқсас, ал кемшілігі – бірнеше арналарды қажет етеді.

Іс жүзінде ең тиімді тәсіл қателерді жөндейтін түзетуші кодтарды пайдалану. Ол үшін код комбинациясына алдын ала белгілі, тұрақты қосымша элементтер қосылады; олар белгілі тәртіппен құрастырылады. Арнаның жағдайына байланысты хабарламаға айнымалы артық енгізіледі. Ондай жүйелер адаптивті жүйелер деп есептелінеді; олар арнаның жағдайына ыңғайланады. Ондай жүйені құрастыру үшін арнаның қабылдауында қателердің статистикасын бағалайтын мүмкіншілік болуы тиіс және оны жіберуші стансаға жіберіліп отыруы керек. Сондықтан қабылдаушыдан жіберушіге сигнал жеткізетін кері арна болуы тиіс. Ол дегеніміз жүйе кері байланысы бар жүйе болуы керек.

Кері байланысы бар жүйелер үш топқа бөлінеді:

- шешуші кері байланысы бар жүйе (РОС);

- ақпараттық кері байланысы бар жүйе (ИОС);

- комбинациялық кері байланысы бар жүйе (КОС).

Барлық жағдайда қате анықталғанда код комбинациясы қайталанады.

Шешуші кері байланысы бар жүйесінде (РОС) жіберілетін хабарлама қатені анықтайтын кодпен кодталынады, ал қабылдаушы жақта код комбинациясында жіберілген қате анықталады. Егер қате анықталса, онда кері арна арқылы қайтадан сұрайтын сигнал жіберіледі. Осыдан кейін жіберуші код комбинациясын қайталайды.

Ақпараттық кері байланысы бар жүйеде (ИОС) қатенің жіберілгені туралы шешімді жіберуші жақ анықтайды. Қабылдаушы кері арна арқылы қабылданған код комбинациясын немесе қабылданған сигналды сипаттайтын арнайы сигналды жібереді. Мұндай мәліметтер квитанциялар деп аталынады.

Комбинациялық кері байланысы бар жүйе (КОС) информациялық және шешуші кері байланыстардың біріктірілгені болып табылады. Мұндай жүйелерде абонентке информация беру немесе жіберуді қайталау туралы шешімді қабылдаушы да, жіберуші де қабылдауы мүмкін. Кері байланыс арнасы арқылы квитанциялар да, қате код комбинациясының қабылданғаны туралы информация да жіберілуі мүмкін. Осы жүйе (КОС) ең бөгеуілге тұрақты жүйе болып есептеледі.

Информацияны қысу. Қысу дегеніміз деректердің үлкен көлемін кіші көлемге айналдыру процесі. Қысудың тиімділігін бағалау үшін қысу деңгейі деген көрсеткіш қолданылады.

Деректерді қысудың көптеген әдістері бар. Қысу алгоритмдері екі категорияға бөлінеді: симметриялы және асимметриялы.

Симметриялық қысу әдісі ашу әдісінде қолданылатын алгоритмге ұқсас алгоритмді пайдаланады және сондай жұмыс атқарады. Деректермен алмасу программаларында қысу мен ашуды пайдаланғанда үлкен тиімділік болуы үшін симметриялық алгоритмдерді пайдаланады.

Асимметриялық қысуда бір бағытта басқасынан недәуір көбірек жұмыс көлемі атқарылады. Жүйелік ресурстарда қысуға ашуға қарағанда көбірек уақыт жұмсалынады. Мысалы, бейнелердің деректер базасын құрастырғанда сақтау үшін бір рет қана қысылады, ал бейнені шығару үшін ашқанда көп рет қайталауға тура келеді. Мұндай жағдайда ашудан көрі қысуға көбірек уақыт жұмсау ондай алгоритмнің тиімді екенін көрсетеді. Деректерді қысудың сөздікке негізделген әдістері кеңінен пайдаланылады. Ондай әдістер адаптивті, жартылай адаптивті және адаптивті емес болып бөлінеді.

Адаптивті емес қысу алгоритмдері тек белгілі деректердің типтерін ғана өңдеуге пайдаланылады. Ал адаптивті кодтаушылар өңделінетін деректердің типіне тәуелсіз болады, себебі ол өзінің сөздігін түсетін деректерден құрастырады. Жартылай адаптивті әдіс алдыңғы екі әдістердің сөздік кодтауларын пайдаланады.

Хабарламадағы информацияның санын азайтпайтын қысу әдістерімен бірге кейбір маңызы аз информацияны жоғалтуға негізделген әдістер де қолданылады.

Қарапайым қысу алгоритмдерінің арасындағы кең тарағанының бірі RLE (Run Length Encoding) алгортимі; ол кез келген типтегі деректерді қысуға арналған. Бұл алгоритм бірдей символдардың тізбегін оның ұзындығымен ауыстыруға негізделген. Мысалы, 8 символдан тұратын ФФФФФФФФ топ 8 байт алады, RLE кодтауынан кейін екі ғана символмен 8Ф ауыстырылып, екі байт қана алады. Мұндай жағдайда қысу дәрежесі 4:1 болады. Бұл әдіс мәтінді кодтауда пайдасы шамалы, бірақ растрлық бейнелерді қысу үшін тиімді.

Информация берілісінде кең қолданылатын әдіс – айырма кодтау, алдын ала болжаушы әдістер. Осындай әдістерге жататындары: MPEG (Moving Pictures Experts Group), JPEG ( Joint Photographic Expert Group), фрактальді кодтау әдістері, Хоффмен әдісі және т.б.

16 № 16 дәріс. Информацияны кодтау

Кодтау туралы жалпы түсініктер. Бір қалыпты кәдімгі кодта код комбинациясындағы разряд саны хабарламаның саны мен кодтың негізі арқылы анықталады. Информатика пәнінен белгілі, екілік код үшін 2 саны негіз болады. Сондықтан 32 әріпті екілік код арқылы жіберу үшін код комбинациясының ұзындығы (разряд санының) келесі санға тең болады

n=log₂32 = 5.

Бұл дегеніміз кез келген бес элементтен тұратын код комбинациясы әліппенің бір әрпін бейнелейді. Егер беріліс кезінде бір ғана қате жіберілсе, онда код комбинациясы басқа таңбаны бейнелейтін болады.

Мысалы, «а» әрпі келесі комбинация«11111» арқылы берілсін делік. Мынадай қате жіберілсін, бірінші разрядта «1» таңбасының орнына «0» қабылдансын, басқаша айтқанда, қабылдағыш келесі код комбинациясын «11110» оқысын делік, онда «ю» әрпі қабылданған болады. Бұл жерде мынадай проблема туады: бұл жерде қатені табу мүмкін болмайды. Себебі барлық код комбинациялары рұқсат етілген. Мұндай қатені тек мәтінді толық түрде оқыған кезде ғана анықтауға болады. Хабарламаны алушы тек мәтіннің мазмұны бойынша ғана қалпына келтіре алады. Бұл жерде декодер ролін хабарлама алушы орындайды.

Бөгеуілге тұрақты кодтаудың принциптері. Бөгеуілге тұрақты кодтаудың идеясы мынада: жіберілетін код комбинациясына белгілі ережелер бойынша артықшылық немесе рұқсат етілген комбинацияның нышандары енгізіледі. Бұл ережелер хабарламаны жіберуші мен қабылдаушыға белгілі болуы тиіс. Егер қабылдаушы осы нышанды таппаса, онда қате жіберілгені болады. Керісінше жағдайда – хабарлама дұрыс деп есептеледі.

Артықшылықты енгізу бөгеуілге тұрақты кодтардың разрядтар саны n үлкейеді. Онда келесі комбинациялардың N₀=2ⁿ барлық жиынын екі бағынышты жиынға бөлуге болады:

- рұқсат етілген комбинациялардың бағынышты жиыны;

- рұқсат етілмеген комбинациялардың бағынышты жиыны.

Тексеруші код (корректирующий код) кәдімгі кодтан айырмашылығы - арнаға барлық n разрядтан құрастыруға болатын код комбинациялары N₀ түгел енгізілмеді. Оның тек рұқсат етілген комбинациялардың бағынышты жиынының бір бөлігі N (N<N₀) ғана беріледі.

Егер бұзылу нәтижесінде жіберілген код комбинациясы рұқсат етілмеген код комбинацияларының жиынына жататын болса, онда қате анықталады. Мұнда тағы бір кемшілік бар: егер қателердің жиыны код комбинациясын рұқсат етілген комбинацияға айналдырса, онда қатені табу мүмкін болмайды.

Кез келген N рұқсат етілген код комбинациялары кез келген мүмкін болатын N₀ айналуы мүмкін болса, онда ондай жағдайлардың жалпы саны NN₀болады. Бұл жерде рұқсат етілмеген комбинациялар саны N₀-N болады. Онда қате табылатын жағдайлар саны N(N₀-N)болады. Анықталатын қате комбинациялардың үлесі келесі болады:

Мысалы, егер N₀=100, N=20, онда қате 80% жағдайларда анықталады. Егер қатені жөндеуге арналған код қарастырылатын болса, онда осындай талдауды қателерді жөндеу үшін де жасауға болады.

Осы кезеңге дейін жасалынған кодтардың көпшілігі бір-бірінен тәуелсіз, белгілі еселі қателерді әрі қателер дестесін жөндеуге арналған.

Қатенің еселігі деп код комбинациясындағы бұзылған таңбалардың санын атайды.

Бір-бірімен байланыссыз қателер болғанда кез келген r таңбалардың n-разрядты комбинациясының бұзылуының ықтималдылығы келесі формула бойынша анықталады (формула Бернулли):

p_r = C_n^r p^r(1-p)^n-r.

Егер p<<1 деп есептесе, онда бұл жағдайда төменгі еселік ықтималдау болады; олар бірінші кезекте анықталып, жөнделеді. Сонымен бірге, бір- біріне байланыссыз қателер болғанда таңбалары ең аз болуымен ерекшеленген код комбинациясына өту ықтималды болады.

Кодтау туралы есептің жалпы қойылуы. Математика пәнінде кодтау мәселелері ертеден көрнекті рол атқарған. Мысалы, ондық позициялық сандық жүйе натурал сандарды кодтаудың тәсілі болса, ал декарт координаталары геометриялық объектілерді сандармен кодтау тәсілі болады. Егер кодтау математикада қосалқы роль атқарса, онда компьютерлердің пайда болуына байланысты кодтау программалаудың әртүрлі есептерін шешудің басқы мәселесі болды. Мысалы, компьютер жадында әртүрлі деректерді (сандарды, мәтіндерді, граиктерді және т.б.) бейнелеу, информацияны қорғауда, байланыс арналары арқылы деректерді жібергенде бөгеуілге тұрақтылықты қамтамасыз ету, деректер базасында информацияны қысу.

Жалпы түрде кодтау есебін келесі түрде құрастыруға болады. Келесі әліппе A={a₁,a₂,. . .,a_n}, B={b₁,b₂,. . . ,b_n} және функция F: S→B^*, мұндағы S – белгілі бір A әліппедегі, SA^*берілсін делік. Онда функция F кодтау деп, жиын элементтері S – хабарламалар деп, ал элементтер β =F(α), αS, βB^*- тиісті хабарламалардың коды деп аталады. Кері функция F^-1 (егер ол болса) декодтау деп аталынады.

Егер |B|= m, онда F функциясы m-дік кодтау деп аталынады. Ең көп тараған жағдай екілік кодтау B={0,1}.

Кодтау теориясының типтік есебі келесі түрде қойылады: берілгені A,B әліппелері және хабарламалар жиыны S; табу керегі F; ол белгілі бір қасиеттерді қанағаттандырады (немесе берілген шектемелерді қанағаттандырады) және белгілі бір мән үшін оңтайлы. Оңтайлылық критерийі, көбінесе, код ұзындықтарының минимумы болады.

Кодтаудан талап етілетін қасиеттер мынадай болуы мүмкін:

- декодтаудың болуы;

- бөгеуілге тұрақтылық;

- кодтау мен декодтау.

Кодтау есебі үшін ең маңызды деп хабарламалардың табиғатын атайды. Бірдей әліппелер мен кодтаудың қасиеттері болғанда әртүрлі хабарламалар үшін оңтайлы шешім әртүрлі болуы мүмкін.

Хабарламалар жиыны S –ті сипаттау үшін әртүрлі әдістер қолданылады:

- теориялық-жиындық сипаттау, мысалы, S={α|αA^*&|α|=n};

- ықтималдық сипаттау, мысалы, S=A^*, және p_iхабарламада әріптің пайда болуының ықтималдылықтары, =1 ;

-логика-комбинаторлық сипаттау, мысалы, S туғызатын формальді грамматика арқылы берілген.

Жоғарыда айтылғандай, байланыс жүйесінің негізгі міндеті – белгілі бір уақыт мерзімінде берілген сенімділікпен көбірек мәлімет жеткізу. Ол үшін бір жақтан, жіберілетін хабарлама үнемді түрде, басқаша айтқанда, бір хабарламаға жұмсалынатын кодтау таңбалары барынша аз болуы керек. Бұл операция үнемді немесе статистикалық кодтау деп аталынады. Оны деректерді жіберуші кодер орындайды. Екінші жақтан, қолданылатын кодтау тәсілі деректерді қабылдағанда қатенің аз болатынын қамтамасыз етуге тиіс.

Циклдық кодтар. Математика тілінде негізделген әрі алғаш рет іс жүзінде қолданылған кодтардың бірі Хемминг кодтары. Хемминг кодтары жұптықты және жұпсыздықты айқыш-ұйқыш тексерумен байланысты. Осылардың көп тараған түрінің бірі – циклдық кодтар.

Циклдық кодтардың аты да, олардың қасиеттері де жіберілген хабарламадағы екілік таңбалардың рұқсат етілген комбинацияларының циклдық жылжыту арқылы алынуына байланысты :

{a₀,a₁, a₂, . . . , a_n-2, a_n-1}

{a_n-1,a₀, a₁, . . . , a_n-3, a_n-2}

{a_n-2,a_n-1, a₀, . . . , a_n-4, a_n-3}

Жалпы жағдайда циклдық кодтың код комбинациялары белгілі бір дәрежедегі полином түрінде қарастырылады:

F(x)= a_n-1x^n-1+ a_n-2x^n-2+ . . . + a₁x+a₀,

Мұндағы x – санақ жүйесінің негізі;

a_i - осы санақ жүйесінің цифрлары;

n-1, n-2, . . . – негіздің дәреже көрсеткіштері және разрядтың реттік нөмері. Жеке жағдайда, екілік санақ жүйесі үшін x=2, ал a_iмәні «0» немесе «1».

Мысалы, екілік комбинацияны 01001 келесі полином түрінде жазуға болады:

F(2)=0*2⁴+1*2³+0*2²+0*2¹+1*2⁰;

F(x)=0*x⁴+1*x³+0*x²+0*x¹+1*x⁰= x³+1;

Код комбинациясын көпмүшелік түрінде бейнелеу көпмүшелікке қолданылатын амалдарды орындауға мүмкіншілік береді.

Мысалы, екілік көпмүшеліктерді қосу келесі түрде орындалады:

x³+x²+1 1*x³+x²+0*x+1

_x+1 0*x³+0*x²+x+1

x³+x²+x x³+x²+x+0

Көбейту дәрежелік функцияларды көбейтудің ережелерімен орындалады:

(x³+x²+0+1)(x+1) = x⁴+x³+0+x+x³+x²+0+1= x⁴+x²+x+1

Бөлу де көпмүшеліктерді бөлу ережелеріне сай болады.

Жоғарыда айтылғандай, кодтар циклдық деп аталынады, себебі рұқсат етілген комбинацияны жылжыту арқылы рұқсат етілген комбинацияны алуға болады. Мұндай циклдық жылжытуды полином түрінде x –ке көбейту арқылы алуға болады. Полиномның дәрежесі n-1 –ден аспауы үшін xⁿ орнына бір жазылады.

Циклдық кодтарды құрастыру код комбинациясын дәрежесі n-1 –ден аспайтын полиноммен ауыстыру идеясына негізделген. Полином дәрежесі код комбинациясының разрядтар санына тең болады. Сонымен, рұқсат етілген код комбинацияларын құрастыру келесі амалдарды орындауға келтіреді:

1. Код комбинациясының ұзындығы k информациялық бөлігі полином Q(x) түрінде бейнеленеді.

2. Полином Q(x) бірмүшелікке x² көбейтіліп, Q(x) x² полиномы алынады немесе k-разрядты комбинация r разрядқа жылжытылады.

3. Көпмүшелік Q(x) x² дәрежесі r жасаушы полиномға P(x) бөлінеді.

Циклдық кодтауда қатені табу үшін код комбинациясын жасаушы полиномға бөлу арқылы орындалады. Бұл полиномның түрі қабылдаушы үшін белгілі болуы керек. Егер қабылданған код комбинациясында жоқ болса, онда жасаушы полиномға бөлу қалдықсыз болады. Егер бөлу кезінде қалдық қалса, онда қате бар болғаны.

Циклдық кодтар деректер берілісінің жүйелерінде пайдаланылады. Мысалы, V.42 модемдік хаттамада келесі жасаушы полином g(x)=x¹⁶+x¹²+x⁵+1. Ол келесі кодпен 1 0001 0000 0010 0001 және жоғары дәрежелі полиноммен

g(x)=x³²+x²⁶+x²³+x²²+x¹⁶+x¹²+x¹¹+x¹⁰+x⁸+x⁷+x⁵+x⁴+x²+1 сәйкес болады.

Қазіргі кезеңде программалық жүйелер барынша күрделенуде. Сондықтан ақпараттық жүйелер бойынша мамандар тұрақты түрде жаңа пайда болған программалық өнімдермен, ақпараттық жүйелерді жобалаудың және құрастырудың әдістерімен танысып отыруы тиіс. Күрделі жүйелерді пайдалану ондағы информацияның сақталуын да қамтамасыз ету керек. Бұл жүйелердің жұмысында маңызды роль атқарады.

Әдебиеттер тізімі

1. Избачков Ю., Петров В. Информационные системы: Учебник для вузов. 2-е изд. – СПб.: 2005. – 656 с.:ил.

2. Акулов О.А., Медведев Н.В. Информатика: базовый курс: учеб. пособие для студентов вузов. 2-е изд. – М.: Омега-Л, 2005.-552 с.

3. Информационные технологии в радиотехнических системах: Учеб. пособие. – 2-е изд. Васин В.А., Власов И.Б., Егоров Ю.М. и др.: Под ред. И.Б.Федорова. –М.:Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004.- 708 с.

4. Киммел П. Основы визуального анализа и проектирования = UML.Универсальный язык программирования. – М.: НТ Пресс, 2008. – 272 с.

5. Введение в теорию информационных систем. Под ред. Юркевича Е.В.- М.: ИД Технологии, 2004.

6. Терри Кватрани, Джим Палистрант. Визуальное моделирование с помощью IBM Rational Software Architect и UML. Пер. с англ. – М.: КУДИЦ-ПРЕСС.- 2007.- 192 с.

7. Лемке Джуди. Microsoft Office Visio 2003. Шаг за шагом. Прак. Пособ./ Пер. с англ. – М.: «СП ЭКОМ», 2006.- 252 с.