Информационный уровень обеспечения процесса управления.

Информационный уровень охватывает все остальные уровни обеспечения процесса управления.

Информация – это основа, на которой работает любая система.

Любой уровень обеспечения процесса управления представлен какой-либо из ниже перечисленных форм информационного описания.

q аппаратный уровень представлен физическим носителем информации – сигналом.

q программный и алгоритмический уровни представлены логической формой информации – структурами данных и объектами.

q формальный уровень представлен символьной формой описания.

q функциональный и концептуальный уровни – сложной, многосвязной формой в виде базы данных или системы баз данных.

Информация как основной продукт и цель процесса управления определена как стандартная структура данных, а на уровне совокупности систем организована в систему баз данных, объединенных единой сетью и единной информационной структурой.

Здесь: база данных (data base) – это совокупность предназначенных для компъютерной обработки взаимосвязанных данных, прикладными системами многих пользователей и организаций.

Система взаимосвязанных баз данных образует р а с п р е д е л ё н н у ю с и с т е м у б а з д а н н ы х. (distributed data base).

В этой системе данные физически расположены на разных носителях и в разных узлах информационной сети, но эти данные доступны для любой отдельной базы данных, пренадлежащей этой системе.

На символьном уровне представлена минимальная смысловая единица информации – один символ. Любой символ в интерпритации на компьютерном уровне представлен в виде байта. Байт (вуtе) – это стандартный код любого символа, состоящий из сочетания восьми двоичных разрядов (бит).

Рассмотрим каждый из уровней представления информации.

Физический уровень

На физическом уровне сигналы, как носители информации, могут быть представлены в двух видах:

§ как аналоговые;

§ как цифровые.

Сравним аналоговые и цифровые параметры по ряду параметров. С точки зрения практической реализации цифровой сигнал значительно проще и дешевле воспроизводится, чем аналоговый сигнал на уровне схем. Кроме того, формально двухуровневые цифровые сигналы представлены в виде простого аппарата алгебры логики, где логическая переменная имеет всего два значения: 1 и 0, и где процедуры анализа и создания электронных схем хорошо известны и доступны. По этим причинам вся компьютерная техника строится на базе цифровой электроники.

Ц. с.

А. с.

Но цифровой сигнал имеет и недостатки. Основной неприятностью является то, что он подвержен значительным искажениям (затуханиям) при передаче сигнала по линиям связи.

У аналоговых сигналов при передаче по линиям связи затухает, уменьшается только амплитуда сигнала, а форма сигнала при этом не изменяется. Это – преимущество, так как в процессе передачи достаточны только периодические усиления амплитуды сигнала.

У цифровых сигналов изменения сильнее: помимо уменьшения амплитуды сигнала искажается его форма, что требует доплнительных затрат на восстановление сигнала. По этому при передаче на небольшие расстояния (десятки метров) используют цифровые сигналы, а при передаче на значительные расстояния (сотни метров и более) используют аналоговые сигналы.

Необходимо преобразование сигнала. Это происходит дважды: на передающей стороне от компьютера, перед тем как быть переданным по телефонной линии связи. И на приёмной стороне, где происходит обратное преобразование.

Описанное двойное преобразование сигнала выполняет специальный прибор, который подключается к компьютеру как на передающей так и на принимающей стороне и который называется модемом.

Для передачи цифрового сигнала в аналоговом виде шире всего распрстронена модуляция. Т. о. модем выполняет двойную роль.

- на передающей стороне модем осуществляет модуляцию цифрового сигнала;

- на принимаемой стороне другой модем производит демодуляцию сигнала, выделяя переданный цифровой сигнал.

При передаче на небольшие расстояния цифровой сигнал может кодироваться с помощью не аналогового модулированного сигнала, а такого же цифрового сигнала, но с другими параметрами.

Кодирования – при этом напрямую, используя, например, метод NRZ –сигнала. Non-Return to Zero (без возврата к нулю).

1) Повышение помехозащищенности (помехи группируются как правило около нулевого уровня напряжения).

2) Повышается запас по мощности, что лучше при передаче на большие расстояния.

Внутри одного комплекта аппаратуры расстояние между отдельными элементами не велико и провода, соединяющие эти элементы, имеют не большуюю длину. Поэтому, не затрагивая слишком длинных проводов можно ускорить передачу сигналов, организовав передачу каждого бита информации по отдельному проводу. В этом случае образуется параллельная передача данных. При параллельной передаче информация передаётся одновременно либо по 8 бит, либо по 16 бит (2 байта).

Поскольку стоимость соединительных проводов по мере их удаления значительно возрастает и, кроме того, увеличивается разброс в скоростях передачи в отдельных жилах кабеля, то при соединении компонентов аппаратуры, удалённых на несколько и более, для передачи применяется один провод. В этом случае применяется последовательный режим передачи, когда биты каждого байта передаются последовательно друг за другом (цепочка бит).

При передаче сигналов, как аналоговых так и цифровых, необходим механизм, который фиксировал бы каждый сигнал относительно временных тактов управления процессом передачи и кроме того умел бы различать начало каждого сигнала. Таким механизмом - является синхронизация.

Различают три способа синхронизации при подаче цифрового сигнала.

I. Синхронная передача с отдельной линией синхронизации.

Она применяется тогда, когда необходимо передать большие блоки информации, которые предварительно скомпанованы и уже готовы для передачи.

При этом способе источник сигналов тактовой частоты (синхрогенератор, тактовый генератор, master clock) – общий для передатчика и приёмника. Весь блок информации передаётся как одно целое, без каких-либо задержек между байтами.

Примером применения синхронной передачи файлов является процесс передачи данных между памятью и жестким диском в компе.

Чтобы обеспечить надёжную синхронизацию при приёме цепочки бит, после их передачи по линии связи, должны быть выполнены следующие условия:

- каждому кадру (блоку) передаваемой информации должен предшедствовать один или более зарезервированных байтов или символов, благодаря которым принимающее устройство может надёжно разделить принимающую цепочку бит на блоки (режим настройки линии передачи).

- содержимое каждого блока обрамляется парой зарезевированных байтов или символов, означающих начало и конец блока.

II. Асинхронный способ передачи

Применяется в том случае, когда передаваемые данные генерируются в случайные, произвольные моменты времени. Например, пользователем, поддерживающим связь с компьютером с помощью видеосигнала. При такой передаче принимающее устройство должно востанавливать синхронизацию в начале каждого получаемого байта и при этом не требуется отдельной линии связи.

Здесь – отдельные источники синхронизации: на передающей стороне – свой тактовый генератор, на приёмной стороне тоже свой – тоже свой. (При синхронной передаче источник синхронизации является общим для передатчика и приёмника).

При асинхронном последовательном способе передачи поток передаваемых бит иформации делится на блоки одинаковой длины (кадры). Каждый кадр, помимо передаваемого одного восьмибитового информации (одного символа), содержит биты, управляющие процессом передачи. В частности, в каждом кадре есть стартовый и стоповый бит (разной полярности). Поэтому первый после периода бездействия переход 1-0 используется приёмным устройством для определения начала нового символа.

Асинхронная последовательная передача, не смотря на свой преимущества имеет один существенный недостаток – низкую скорость передачи. Это происходит по причине: для передачи одного символа используется либо 10 бит, либо 11 бит (2 стоп-бита). Т. е. скорость передачи ниже чем заданная первоночальная, примерно на 30%.

III. Для увеличения скорости передачи иногда используют другой способ последовательной передачи – передача с автоподстройкой или Манчестерский код.

Здесь тактовый генератор приёмника синхронизируется при передаче каждого бита и поэтому можно посылать последовательность бит любой длины. Синхронизация сигнала данных достигается обеспечением перехода от Н-уровня к L-уровню и наоборот в середине каждого бита по следующему правилу:

- первый бит представляется L-уровнем с переходом к Н-уровню;

- бит логической единицы наоборот: Н L.

При этом необходима предварительная синхронизация тактового генератора после каждого простоя линии передач. Это достигается посылкой специальной начальной последовательности битов, называемой преамбулой.

Более подробно о способах передачи и методах кодирования смотрите в:

[ Халсалл Ф. «Передача данных, сети компьютеров и взаимосвязь открытых систем, 1995. 408 стр.»].